倒装法在立式圆筒形钢制储罐施工中的应用

倒装法在立式圆筒形钢制储罐施工中的应用摘要：介绍了倒装法在立式圆筒形钢制储罐的工艺特点、工作原理，给出了倒装法施工的详细工艺流程及施工操作要点，指出了倒装法对提高工效，安全性能，保证施工质量方面，具有广阔的市场发展前景。关键词：储罐；安装；倒装法；施工工艺；操作要点立式圆筒形储罐广泛用于石油、化工、粮油，水处理等行业，主要用于储存常压或微内压的物料或液体、气体。储罐的存储量从几百立方米至几十万立方米不等。目前，立式圆筒形储罐安装方法主要有正装法和倒装法两种。一般大型储罐采用正装法，小型储罐采用倒装法。常用的倒装法有边柱倒装法、气吹顶升法。1、倒装法施工的原理及特点：1.1倒装法是在罐底板铺设焊接后，先组装、焊接顶层壁板及包边角钢，再组装、焊接罐顶，然后自上而下依次组装焊接每层壁板，直至底层壁板。倒装法的特点是节省了脚手架搭设，减少了高空作业，低空组焊操作方便，易于控制焊接质量。施工作业面大，各工种可混合施工，可大大缩短工期。而正装法施工，罐壁板自下而上依次组装焊接，最后组焊完成顶层壁板、抗风圈及顶端包边角钢等的方法，正装法的特点是高空作业量大，操作不方便，费时，不易保证组对和焊接质量。薄壁钢板悬在高空中易变形，工序严格，作业面窄，各工种相互制约，在拱顶罐中很少采用。1.2边柱倒装法主要有手拉（电动）葫芦提升法和液压提升法。1）手拉（电动）葫芦提升法。在罐内侧均布安装提升柱，提升柱的数量和截面积规格应根据所提升的最大重量计算确定，其高度应根据所提升最高一层壁板的高度加吊具高度确定，并加0.5~0.7m余量，为防止立柱单边受力时倾斜，可在反向的一侧加斜撑或拉绳，将手拉葫芦或电动葫芦安装在边柱顶部，利用葫芦和壁板下部的胀圈，使已装壁板随胀圈一起升到预定高度。【1】2）液压提升法主要是以千斤顶为主体，将液压提升装置(成套设备)均布于储罐内壁圆周上,先提升罐顶及罐体的上层(第一层及罐顶)壁板,然后逐层组焊罐体的壁板。采用自锁式液压千斤顶和提升架、提升杆组成的提升装置(液压提升机),通过液压控制系统,使液压千斤顶进油时,通过其上卡头卡紧并举起提升杆和胀圈,从而带动罐体(包括罐顶)向上提升,当千斤顶回油时,其上卡头随活塞杆回程,此时其下卡头自动卡紧提升杆不会下滑。千斤顶如此反复运动使提升杆带着罐体不断上升,直到预定的高度(空出下一层板的高度)。当下一层壁板对接组焊后,打开液压千斤顶的上、下松卡装置,松开上下卡头将提升杆以及胀圈下降到下一层壁板下壁胀紧、焊好传力筋板,再进行提升。如此反复,使已组焊好的罐体上升,直到最后一层壁板组焊完成,达到倒装法施工工艺要求。2、施工工艺流程罐基础复验→罐底中幅板铺设→罐底弓形边缘板铺设→顶圈壁板组装→包边角钢组装→拱顶组装→围下圈壁板→液压提升顶圈壁板→中间各圈壁板、组对→底圈壁板组装(封大圈)→罐体充水试验→交工【2】3、施工操作要点3.1底板铺设、焊接及组装1)对储罐基础进行复查,按平面图的方位,在储罐基础上划出两条相互垂直的中心线,储罐安装过程中不得损坏基础。2)底板的下表面进行喷砂除锈,涂刷第一道环氧煤沥青漆时,应注意每块板的边缘50mm的范围内不刷,待漆层表干后涂刷第二环氧煤沥青漆,直到漆层实干后并经检验合格,方可用于底板的铺设;3)按排版图先铺设边缘板,再铺设罐底中心板,从中间一行开始,向两侧逐行铺设中幅板,每行中幅板应向两侧依次铺设,中幅板应搭接在边缘板的上面。4)搭接接头三层钢板重叠部分,应将上层底板切角。切角长度应为搭接长度的2倍,其宽度应为搭接长度的2/3。在上层底板铺设前,应先焊接上层底板覆盖部分的角焊缝。5)用圆形楔和U型卡板来完成底板的固定,将压在上面的底板搭接悬空部分加热后用平锤之类的工具置于其上,用大锤打击使上下板吻合,然后点焊。6)弓形边缘板与罐壁板相焊接的部位,应为平滑支承面,弓形板和对接缝下面的垫板应贴紧,在铺设弓形板时还应使清扫孔安装处无焊缝。3.2壁板组装1)首先确定壁板的安装半径,安装半径的计算公式如下:R1=(R+na/2π)/cosβ式中:R1—壁板安装内半径(mm);R—储罐的内半径(mm);n—壁板立焊缝数;a—每条立焊缝的收缩量(mm),手工焊取2;β—基础坡度夹角。2)按照安装圆内半径在罐底划出圆周线及每张壁板的安装位置线,并在安装圆内100mm画出检查圆线,并打样冲眼作出标记;3)组装顶带壁板前应在安装圆的内侧焊上挡板,挡板与壁板之间加组对垫板，垫板厚度按下列公式计算:δ=na/2π式中:δ—垫板厚度(mm);n—壁板立焊缝数;a—每条立焊缝的收缩量,手工焊取2mm。【3】4)在壁板上应按组装夹具及吊装夹具位置划线,在壁板组对前,在存运胎架上安装好方帽,龙门板及蝴蝶板,壁板的吊装用吊车进行,并使用吊梁。5)壁板逐张组对,每张安装三个加减丝以调节壁板垂直度。安装纵缝组对卡具及方楔子,用以将壁板固定,整圈壁板全部组装后调整壁板立纵缝组对错边量,上口水平度及壁板的垂直度应符合以下要求,并检查1m高处任意点半径的偏差不得超过±32mm。①相邻两壁板上口水平的允许偏差,不应大于2mm,在整个圆周上任意两点水平的允许偏差,不应大于6mm。②壁板的垂直允许偏差,不大于3mm。③纵向焊缝的错边量,不大于1mm。④环向焊缝的错边量(任意点),不大于板厚的1/5,且不大于3mm。6)其余带板的组装方法参照顶带壁板的组装。环缝应安装组对用龙门板、槽钢。7)组对上一带板时在下带板上搭设脚手架,在罐入孔处搭设斜梯,以供人员进出,每台罐两层脚手架循环使用。8)壁板应按排版图组装,壁板立缝宜用夹具组对,壁板的组对应符合规定标准。9)在顶带板组装，焊接完毕并经检查符合设计要求后,进行包边角钢的安装,安装前应先检查预制的包边角钢的弧度,符合要求后安装包边角钢,并应符合下列要求:①包边角钢与壁板搭接时先焊角钢的对接缝,再焊角钢与壁板内壁搭接间断角焊缝,最后焊角钢与壁板外壁搭接的连续角焊缝;②包边角钢的自身连接必须采用全焊透的对接接头。3.3拱顶安装1)罐顶拱顶板的安装。①在罐中心设置中心支架,中心高宜比设计值高出30~50mm。②搭内满堂红钢脚手架作为支撑及钢网架施工平台。③罐顶按排板图铺板,拱顶板采用搭接焊接,铺设完后由中心向四周退焊。拱顶板安装焊接完后用弧形样板检查,其间隙不得大于10mm。④罐顶拱顶板组装时应在罐中心位置设置中心柱及伞架,中心高比设计值高40-60mm,在包边角钢,中心伞架上标出每块拱顶板的位置线,并焊挡板,在轴对称位置上,先组装两组或四组顶板,用撑杆调整弧度,调整后进行定位焊,再组装其它顶板,并调整宽度,搭接宽度为50mm,搭接宽度的允差为±5mm。⑤安装拱顶中心顶板及护栏等附件。⑥拱顶焊接成形用样板检验,其间隙不得大于15mm。【4】2)拱顶的焊接。①拱顶定位焊后,先焊接拱顶的内侧焊缝,后焊拱顶的外侧焊缝;②拱顶的肋板接头的焊接采用双面满角焊;③拱顶外侧的长焊缝应采用对称施焊的方法进行焊接,并由中心向外分段退焊;④拱顶板与包边角钢的焊接,外侧采用连续焊,焊脚高度8mm,内侧不得焊接,焊接时焊工应对称均匀分布,并沿同一方向分段退焊;⑤拱顶的内肋板不得与壁板及包边角钢焊接。3.4提升系统1)顶带壁板及拱顶安装完毕后,拆除罐内脚手架、中心支架。2)在罐内壁安装胀圈,胀圈应紧贴壁板,如有缝隙应进行调整。3)在罐内均布五吨手拉（电动）葫芦或液压千斤顶,罐顶相对应位置开φ400工艺孔。4)围下一圈壁板,组对要求或如前所述,并焊接纵缝,预留一条纵缝不焊。5)对提升机具及连接进行检查,合格后方可进行提升操作,提升操作时罐内安排一人指挥,用对讲机与罐外人员保持联系,当刚刚离开地板时,应对设备及各起升点进行检查,确认牢固后方可继续提升,当起升到位后,调整下圈壁板,上下圈板内表面对齐,对接焊缝错边最大超过板厚的10%且不大于1.6mm当板厚≤10mm时不应大于1mm,筒体对接固定好后方可全部焊接。【5】6)其它各种带壁板的提升及组对如前所述,每升一带壁板,应按图纸要求将预制好的平台、梯子、加强圈等同时焊好。7)点焊焊接纵向焊缝,其间距为150mm,在此带纵缝焊好前,不要和上一带壁板点焊,各带壁板纵向焊缝须互相错开,且不应小于板长的1/3,调整好后进行纵向焊缝焊接。当确定上下两带壁板纵向焊缝完后,方可焊该两圈板间的连接环缝。所有环焊缝由六名焊工在圆周匀布开距离,并以相同方法进行焊接。每升一带板将按图纸要求预制平台、盘梯同时焊好，提升完成。4、质量安全控制按现行有关标准对罐几何尺寸进行检查,对焊缝进行外观和无损检验,质量控制点如下:罐底板组对检查;罐底板焊缝检查;罐底板严密性试验;第一层壁板组对检查;焊缝外观及几何尺寸检查;焊缝无损检测及严密性试验;储罐总体试验。安全控制点:现场施工用电接地检查、提升装置稳定性检查、筋板焊接质量检查、罐体充水试验检查。5、结语储罐的施工不仅反映施工单位的技术力量水平,也反映了施工单位的总体协调水平。边柱倒装法是目前较理想的一种储罐制造安装方法,对中小型的拱顶罐、内浮顶罐及浮顶罐的制造安装具有其他施工方法不可比拟的优点,具有广阔的发展前景,值得推广应用。参考文献：【1】王蔚佳，刘城毅，王永华，安装工程施工技术【M】·北京：机械工业出版社，2012【2】缪长江，丁士昭，江见鲸，机电工程管理与实务【M】·北京：中国建筑工业出版社，2009【3】SH3040—1992，石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范【S】【4】SH3530—2001，石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准【S】【5】GB50128—2005，立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范【S】