大型不锈钢储罐的技术经济解析

孟瑞炯

（贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

我公司曾为某著名白酒企业的新建食用酒罐区项目进行工程项目咨询服务，该项目设计食用白酒罐容约3万吨，由4组罐群共66台公称容积为500m3的金属立式拱顶储罐及其配套设施组成，包含储罐及其附件、联合平台、输送泵、工艺管线、阀门以及各类管道附件、工用具等。项目主要配置见表1。

表1 主要工艺设备及配套设施配置表

1 大型储罐设备制作安装内容

由于该项目储罐数量多、耗材大，所以项目总投资计算的关键工作是储罐制作费用与安装费用，目前国内标准中对于非标大型拱顶储罐的设计、制造及验收要求，主要是按照GB50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》、NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器》和GB50128-2014《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》等标准中相关规定执行。

在考虑金属储罐制作安装费用时，首先要清楚大型储罐的制作安装包含工作内容及工序，计算过程应能确切反映各施工过程的产品形态特征，就一般固定顶立式圆筒形不锈钢金属储罐的制作安装过程，施工的常规内容见表2整理所示。

表2 圆筒形不锈钢拱顶储罐制作安装工作内容表

预热或后热 热器具设备、加热、恒温、盖石棉布缓冷、回收材料。6 罐体制作安装 放样号料、切割、坡口、压头卷弧、角钢圈揻制、组对安装、焊接、焊缝处理、试漏。7 附件制作安装 含人孔、接管、阀门以及各类管道附件、呼吸阀、液位计、清洗器等。8 无损探伤检测 射线检测、渗透检测等。9盛水试验 临时输水管线、阀门、盲板安装与拆除、充水、正负压试验、观察、检查、记录整理。10 平台梯子制作安装 放样、号料、切割、剪切、调直、型钢揻制、坡口、修口、组队、焊接、吊装就位、找正、焊接、垫铁点固、紧固螺栓。11 酸洗、钝化 酸洗膏液的涂刷，检查。12 脱脂 脱水、脱脂、吹干、清除残液、检查、涂密封剂、封闭标记。13 清洗 冲洗、检查、防水、封闭、记录整理、配合检查验收。5

2 大型储罐设备的造价计算方式

大型储罐属于非标准型设备，就是常说的非标设备，韭标准设备是指国家尚无定型，制造厂尚不能批量生产，使用单位不能直接通过市场采购得到的设备，非标设备的购置是由使用单位提供图纸，委托制造厂或施工企业加工制造。这类设备国家没有信息价格，供需双方一般根据有关定额标准、企业标准等具体情况协商确定价格。

非标设备的价格确定分三种情况，第一种是由采购企业的与供应商直接订制，可以按图纸要求整体制作完成，运到施工现场直接进行安装的设备，如小型容器、换热器、反应器等，其价格由双方协商确定；第二种是由于运输原因，制造厂只能分片或分段交货的设备，如直径较大的塔、球罐等设备，这些设备构造较复杂，制造精度要求高，技术含量大。分片或分段运到现场后，一般由施工企业继续制造完成。此类设备价格由两部分组成，一部分为制造厂制作价格加上运杂费，另一部分为现场组对施工、检验、试压等发生的费用，总费用是由工程造价人员根据有关定额和标准计算。第三种是设备制造工艺相对简单、体积又庞大的设备如各种大型储罐、气柜等，这类设备制造均由施工企业在项目现场制作加工完成，其价格由工程造价人员根据有关资料、定额和标准计算。

由于设备形体尺寸、设备重量影响的设备到货状态和定额所包括的工作内容，所以“整体制作”、“分段制作”与“分片制作”三种交货方式对应的制造成本各有不同，该项目储罐由于体型结构的原因，可以按照第三种情况对应的“分片制作”形式进行费用计算。

3 大型储罐设备的造价组合

3.1 钢卷板的开卷与平直

设备制造所用板材一般分为开平板和原平板，两种板材都是很多行业中常用到的板材，开平板和原平板虽然材质完全一样，但由于开平板是钢带经开卷、校平、剪切等加工而成，内应力水平较高，尺寸稳定性较差。随开平操作时的工艺参数不同，其内应力分布情况也不同，会有在垂直长度的不同方向上，承载能力也不同的情况，而且这个承载能力很难用一般的强度指标衡量，其综合机械性能不如原平板好，因此开平板在焊接的时候会有更大的焊接变形，很难调整，所以一般在设备尺寸较小、制造精度要求不高、使用钢板较薄的设备才会使用钢卷板，重要场合几乎都使用原平板，大型储罐的制作安装也会选择原平板材，故该项目不存在钢卷板的开卷与平直费用。另外，卷板通常按实际重量计算，平板按理论重量计算，因此卷板通常比名义厚度略厚，而平板要薄，所以同等材料每吨卷板比平板贵，在预算或采购时应注意。

3.2 现场组装平台

现场组装平台一般按搭建面积计算费用，并按按摊销量进入项目，结合相关定额规定及现场实际考察，主材周转次数一般按15次使用较为合适。

3.3 钢材半成品运输

大型储罐为了拥有较好的承载结构，筒体一般为圆筒形，这就需要卷板机按照所需的圆周半径将平直的板材卷曲预制成圆弧状，即卷弧，这种加工方法广泛用于容器的工业制造。储罐制造钢材半成品运输指预制厂至安装位置之间的运输，而场外长途运输应该考虑在板材的采购费用中。

3.4 胎具制作、安装与拆除

由于大型储罐设备的圆筒形壁板和球形顶板具有特殊外形，结构尺寸较大，在部件存放、设备制造、安装过程中都必须依靠各种胎具才能得以完成并保证施工质量，所以应至少考虑储罐壁板卷弧胎具、顶板预制胎具、顶板组装胎具、型钢揻制胎具等制作、安装、拆除费用。

3.5 预热或后热

是否需要焊前预热和焊后热处理，预热温度和后热温度是多少，诸如这些焊接相关工艺，应根据钢板的化学成分、板厚，容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及环境温度等因素综合确定。焊前预热及焊后热处理要求应在焊接工艺文件中规定,并应经焊接工艺评定验证。

预热的作用在于减少焊缝金属与母材间的温度差，即提高焊接接头初始温度，从而减少收缩应力，降低焊缝冷却速度，控制钢材的组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化。

后热的作用在于利用材料在高温下屈服极限的降低,使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加从而消除或减少焊接残余应力。

总而言之，热处理是焊接时一项重大工艺措施，此措施一般用于材质成分较硬、焊接工件较厚或某些重要结构，具体见设计要求和相关制造验收标准。该储罐依据设计文件及验收标准，均达不到热处理相关强条要求，故不作费用考虑。

3.6 罐体制作安装

储罐的制作安装在各类定额中已对其中的人工、材料、机械的消耗量均作出测算标值，内容大体一致，这里我们需要注意的主材选择的影响因素，罐区设备材料的的材质选择对项目成本有极大影响，储罐的材料及制造费用占项目总成本比重较大，与其他领域相比，如石油和天然气生产，不仅要求材料耐腐蚀，还要具有卫生和无粘附的性能等表面状况。由于不锈钢的性能可以较好满足需求，因此成为食品工业广泛使用的材料。

当前市面上最常用的食品不锈钢牌号有304和316，碳含量＜0.08%，在一定时间内暴露在450～850℃会发生敏化，这种情况在制造焊接过程中可能会发生。因此，焊接会引起沿焊缝的热影响区的敏化，如果产生敏化，在晶界处会形成碳化铬，从而引起所谓的“贫铬”，而铬元素是抑制晶间腐蚀的主要元素之一，导致耐腐蚀能力降低，可能引起金属的溶解等，对于产品的品质有很大不确定性风险，故304和316最宜用作在冷加工成型的储罐设备上，不适合用于在高端食品大型储罐的制造。为避免这种情况，可以选择304L,316L、321等可焊性优良的钢种，其中的321是属于美标含钛型奥氏体不锈钢，对应中国的旧牌号0Cr18Ni10Ti和新牌号06Cr18Ni11Ti，其性能与304非常相似，但是由于加入了金属钛，有效的控制了碳化铬的形成，使其具有了更好的耐晶界腐蚀性及耐高温性能。本项目结合以往使用经验和成本指标等综合考虑，项目确认罐体的材质为321不锈钢，并以此作费用计算。

同时，在招标、预算、采购、验收等环节，都要明确设备材质为食品级不锈钢，依据我国不锈钢制品执行的食品安全国家标准GB 4806.9-2016《食品安全国家标准 食品接触用金属材料及制品》中要求，除满足其该有特性外，特别限制了不锈钢中铬、镍、镉、砷等重金属的迁移物指标，以保障人体健康。通过市场询价，标识达到食品级不锈钢的原材料，价格高于非食品级材料2%～3%，对于投资占比大的材料，此项费用不可小视。

3.7 附件制作安装

储罐附件包含人孔、接管、阀门以及各类管道附件、呼吸阀、液位计、清洗器等。可以参考储罐附件和工业管道工程中的相关定额，要注意由于不锈钢加工难度大于碳钢，大多定额中都规定了调整系数和不锈钢焊接材料的替换。没有对标的定额可借用相似子目，不遗漏补充外购的主材费用，检查附件的安装是否属于超高范围等。

3.8 无损探伤检测

大型金属储罐设的制造都要通过焊接工艺来完成，为保证这些焊缝的质量，避免在生产运行中酿成事故，必须按照设计要求或施工技术验收规范进行焊缝的无损探伤检验。常用的无损探伤技术有射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测。

由于射线检测直观，对缺陷的尺寸和性质判断比较容易，并且有射线拍片作为原始档案资料长期保存，所以射线检测已成为现代各工业部门广泛首选的无损探伤手段。按照GB50128-2014《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》中规定，对罐体焊缝选择射线探伤，对于无法贴片的不锈钢储罐底板，选择渗透探伤可以检测在工件表面的裂纹、针孔等缺陷。对于碳钢等铁磁材料，还可以选择磁粉检测，对钢铁的表面和近表面缺陷，如裂纹、夹渣及气孔等检测，以上无损检测方法被广泛应用于容器制造业。

3.9 盛水试验

大型储罐罐体制作完成后，还应进行盛水试验，盛水试验的目的有几个，一是检测罐体是否存在漏点；二是利用升水和降水形成罐内空间的变化，加以另外一些如充气或憋气等手段，对罐体做正负压力试验；三是观测设备在满载情况下基础的沉降情况。大型储罐容量大，进行盛水试验时，试验的取水费用要予以考虑，但对于罐区这样存在多组储罐的特性，不能每一个储罐计算一次用水费用，应该是逐个或分组通过倒罐来进行盛水试验，这样优化了施工组织设计、大大减少水的消耗，可以节约费用。

3.10 平台梯子制作安装

生产装置中对于不直接接触产品或介质的部件材质，从成本费用考虑，一般优先选择能满足使用功能、价格低、易加工的材料。对于大型储罐的平台爬梯等部件，大多数行业的方案是碳钢材料加刷漆防腐，但该项目中储罐介质为高档食用白酒，对于外在杂质可谓到了极致地苛刻程度，为了减少可能的间接污染，选择了材料性质较为接近，且在投资限额内的304不锈钢，在定额换算中，从主材到焊接材料、再到人机系数的调整等，费用是常规做法的3～4倍。

3.11 盛水试验、酸洗、钝化、脱脂、清洗

在储罐的安装施工中，根据设计要求，往往需要特殊的清洁要求，如忌油、忌污等，这就要对设备的内表面进行一-些特殊处理，包括设备的脱脂、酸洗、钝化。对于高档食品储罐安装工程就更为重要，甚至要根据施工组织设计，还有可能涉及到用普通白酒进行终洗等，这些都是预算中不能忽视的计算项目。

4 结语

储罐制造安装工程的造价计算应根据该工程施工特点、现场施工条件、定额所包括的工作内容，按主体与措施分离的原则来进行编制。预算的内容与形式，既要体现简明扼要且不失信息完整、层次清楚、结构严谨、数据准确，还应满足各方面使用的需要，如编制施工图预算、办理工程结算和进行成本核算等的需要，使其具有多方面的适用性。