大型储罐的施工工法

'大型储罐液压顶升、自动焊、倒装施工工法陕西化建工程有限责任公司中油吉林化建工程有限公司王智杰何丹杨峰斌李丽红1．前言随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，能源消耗急剧增长，石油和成品油的需求剧增。目前我国已变成石油进口大国，石油已成为国家重要的战略物资，它直接关系到我国的经济发展、社会稳定和国家安全，增加原油储备迫在眉睫，因此，我国对国家石油储备库和成品油库的建设给予了高度的重视。大型立式钢制储罐是非常重要的储运设备，越来越多地被应用于原油、成品油等储运工程中，其中立式圆筒形拱顶储罐和浮顶储罐最为普遍。因此，立式圆形储罐的制作安装也不断更新发展。大型储罐的预制、罐体提升及焊接是储罐制安的主要工序，直接影响储罐制安的施工质量。同时，储罐制安工作中，主要的工作量集中在焊接工序上。在当今施工行业，自动焊技术已经渗入到储罐制安工艺中，但自动焊机以储罐“正装”为基准进行设计。我公司在大型储罐制安中，为了减少高空作业量，减少脚手架的投入等，习惯于“倒装法”作业。为此，我公司技术人员与焊机厂进行多次研讨，将适用于“正装法”的悬挂式“横焊机”改造成适用“倒装法”的轨道式“横焊机”，同时，在罐体提升过程中，为了更稳、更快，用“液压顶升”设备代替了原来的电动倒链。将自动焊、液压顶升等先进的施工工艺融入到“倒装法”施工工艺之中，另外在自动焊方面采用自行研发的了“单面焊双面成型”技术。本施工工艺，经过实践证明安全、可靠、先进。罐体的焊接质量能够满足规范要求，同时克服了“正装法”的一些不足，是一项值得在同行业推广的施工工法。2．工法特点2.1大型立式储罐主体制作安装方法有“正装法”和“倒装法”两种，本施工工法是以“倒装法”为基础研发的。2.2本施工工法主要是将自动焊接技术及液压顶升技术应用于储罐的“倒装法”施工工艺中。28 2.3本施工方法主要是将“正装法”的“埋弧横焊机”进行了改造，即从“悬挂式”改造成“轨道式”，使之与“倒装法”相适应。同时采用“单面焊双面成型”工艺。2.4本施工技术克服了大型储罐“正装法”制安过程中存在的不足：如高空作业量大，需要搭设满堂红脚手架，大型吊车投入量大等。2.5本施工工法将自动焊、液压顶升技术用于储罐制安中，提高了工作效率，降低了施工成本。2.6本施工工法经过是实践证明，操作简单、可靠，是一项值得在同行业推广的施工工艺。3.使用范围本施工工法适用于大型立式钢制储罐（容积≥1万m³）,采用“倒装法”进行制安施工。4.工艺原理4.1大型立式储罐采用“倒装法”施工，是指以罐底为基准平面，先安装顶圈壁板和罐顶，然后自上而下进行逐圈壁板焊接、顶升，直到罐壁安装完毕。本工艺可以减少高空作业量，减少大型吊车的投入，作业安全、可靠。4.2大型立式储罐立缝焊接采用气电立焊机电渣焊技术，环缝焊接采用埋弧单面焊双面成型技术。在“正装法”施工中，埋弧焊机始终悬挂在顶层壁板上，沿壁板滑动进行环缝焊接。但在“倒装法”施工工艺中，埋弧焊机不能采用悬挂形式，只有对其改造，给其设计环形轨道，让焊机沿轨道进行环缝焊接。4.3大型立式储罐采用“倒装法”作业时，罐体提升也是制安的主要工序，传统施工工艺是利用中心柱电动倒链进行提升罐体。为了改善工人作业环境、提高工作效率，本工法采用液压顶升装置，实现罐体提升，提升过程平稳、安全、可靠。4.4本施工工法主要是将“自动焊、液压顶升”技术融入大型储罐“倒装法”施工中，减少了投入，降低了成本，安全、可靠，是一项值得推广的施工工艺。5．施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程基础验收→底板、壁板、浮顶、附件预制→罐底板安装、焊接→液压顶升装置安装→横焊机轨道安装→顶层壁板组对、立缝焊接→罐顶安装→壁板提升→壁板围板、立28 缝焊接→环缝焊接→顶层壁板安装→边缘板焊接→试验5.2操作要点以50000m³浮顶储罐制安为例：5.2.1底板下料预制工艺流程：准备工作→材料验收→划线→复检→切割→打磨→检查记录→防腐→标识→交付安装底板下料采用半自动割与手动割相配合进行坡口加工，并根据排版图进行下料。排版图应符合下列要求：外圈边缘板直径比设计直径放大0.1%，按60mm考虑。边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸不得小于700mm。中幅板宽度不得小于1m，长度不得小于2m。底板任意相邻焊缝之间距离不得小于300mm。弓形边缘板尺寸的测量部位如图1，其允许偏差应符合表1的要求。EABDFC图5罐底板弓形边缘板测量图弓形边缘板尺寸允许偏差(mm)表1测量部位允许偏差长度AB、CD±2宽度AC、BD、EF±2对角线之差│AD-BC│≤3所有的底板在下料时必须认真作好记录，要求切割后的成品料注明编号，必须标识出储罐位号、排版编号、规格型号、安装位置。5.2.2罐壁板的预制罐壁板的预制工艺流程为：准备工作→材料验收→划线→复检→切割→打磨→成型28 →检查记录→防腐→交付安装。5.2.2.1罐壁预制前应绘制排版图，并应符合下列要求：A.底圈壁板的纵向缝与罐底边缘板对接焊缝之间的距离不得小于300mm。B.各壁板之间的纵向焊缝宜向同一方向逐圈错开，相邻圈板纵缝间距宜为板长的1/3，且不得小于300mm。C.壁板板宽不得小于1000mm，板长不得小于2000mm。D.壁板下料前后要有尺寸检查记录，控制长度方向上的积累误差每圈不大于10mm，壁板下料尺寸允许偏差应符合表2的要求。测量位置见图2。罐壁板尺寸允许偏差（mm）表2测量部位板长AB(CD)≥10m板长AB(CD)＜10m宽度AC、BD、EF±1.5±1长度AB、CD±2±1.5对角线之差AD-BC≤3≤2直线度AC、BD≤1≤1AB、CD≤2≤2ABEFCD罐壁板尺寸测量部位图2E.罐壁厚度大于12mm时，开孔接管或补强板外缘与罐壁纵环缝之间的距离，应大于焊角尺寸的8倍，且不应小于250mm。F.罐壁厚度不大于12mm时，开孔接管或补强板外缘与罐壁纵环缝之间的距离，不应小于150mm，与罐壁环焊缝之间的距离，不应小于壁板厚度的2.5倍，且应不小于75mm。G.罐壁上连接件的垫板周边焊缝与罐壁纵焊缝或接管，补强圈的边缘角焊缝之间的距离，不应小于75mm28 ，如不可避免与罐壁焊缝交叉时，被覆盖焊缝应磨平并进行射线或超声波检测，垫板角焊缝在罐壁对接焊缝两侧边缘最少20mm不焊。H.抗风圈和加强圈与罐壁环焊缝之间的距离，不应小于150mm。5.2.2.2壁板应在卷板机上进行卷制，壁板在卷制时滚板机辊轴轴线应与壁板长度方向相互垂直，并随时用样板检查卷制弧度。壁板卷制后应直立在平台上，水平方向用内弧样板检查，其间隙不得大于4mm。垂直方向用直线样板检查，其间隙不得大于2mm；检查位置根据板的长度定，且不应少于3处，且弧形样板长度不应小于2米。5.2.2.3在卷制壁板时，应用吊车或吊装机具配合，防止在卷制过程中使已卷成的圆弧回直或变形，卷制好的壁板应用专用胎架运输、存放。5.2.2.4对于储罐壁板要下精料也要掌握以下几点：A.下料时考虑壁板组对间隙B.壁板放线下料时几何尺寸的一检、二验、三复合。C.不同板厚在不同时间下料时的热胀冷缩的收缩量系数的确定。D.切割时是否按线切割、切割时是否采用计量器具按提前放好的基准线进行核对。5.2.3浮顶预制工序:准备工作→材料验收→制作平台→船舱环板、隔板预制→船舱型钢预制→浮顶单盘板预制→交付安装。5.2.3.1浮顶预制前，应根据图样要求及材料规格绘制排版图。5.2.3.2单盘板的排版直径，宜按设计直径放大0.1，可放大60mm。5.2.3.3边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸不得小于700mm；中幅板宽度不得小于1m，长度不得小于2m；底板任意相邻焊缝之间距离不得小于300mm。 5.2.3.4船舱根据现场实际情况分17段预制，每段预制完成后按实际安装位置进行编号，并标明安装接头序列号，船舱底板及顶板预制后，用直线样板检查平面度，间隙不应大于5mm；船舱内外边缘板用弧形样板检查，间隙不应大于10mm；船舱几何尺寸的允许偏差如下：见图328 船舱几何尺寸测量位置图3允许偏差如下表3测量部位允许偏差高度AEBFCGDH±1弦长ABEFCDGH±4对角线之差∣AD-BC∣和∣CH-DG∣∣EH-FG≤65.2.3.5船舱分段预制示意图4船舱分段预制示意图45.2.3.6浮顶船舱顶板、隔板、环板、底板的预制要求按照罐壁板的预制要求进行，直边采用半自动切割，尺寸按排版图计算确定。弧形部分采用手工火焰切割成型。5.2.3.7单盘板加强筋和船舱内桁架的预制按照有关钢结构施工的要求进行。5.2.4附件预制5.2.4.1加强圈、抗风圈、盘梯等弧形构件加工成型后，用弧形样板检查，其间隙不得大于2mm，放在平台上检查，其翘曲变形不得超过构件长度的0.1%，且不应大于6mm。5.2.4.2热煨成型的构件不得有过烧、变质现象，其厚度减薄量不应超过1mm。5.2.4.3浮顶立柱、立柱套管的预制，根据设计尺寸进行钻孔加工，保证立柱及套管上孔径中心至立柱底面距离符合设计尺寸，要保证立柱直线度。5.2.4.4导向管、量油管预制焊接后焊道要打磨光滑与管材表面平齐，量油管上的钻孔要用锉刀把开孔内壁的毛刺全部剔除，并保证内壁光滑，以防止量油装置安装后不能正常使用。5.2.4.528 滚动浮梯、通气阀、紧急排水管、集水坑、人孔等附件按施工图纸及相关规范进行预制。5.2.5船舱及单盘板安装临时用骨架预制船舱安装时采用套管式临时支柱骨架（网架）做支撑进行安装，所谓套管式临时骨架的施工工艺是：临时支柱根据施工现场的设计标高可以用来调整高度差，他的具体制作方法是采用φ89的钢管和φ76的钢管进行插入式连接中间预留一定行程高度作为调整顶部网架上平面的平整度。如下图5：5.2.6储罐组装5.2.6.1储罐的安装方法采用“倒装法、自动焊、液压顶升”进行施工5.2.6.150000m3罐体倒装提升方法采用液压顶升装置,如下示意图6：A.该提升装置安全可靠,本50000m3罐共设置40个提升点，按圆周均匀分布，每间隔4.65米设一根液压提升装置；B.校对焊缝方便,可调精度在2毫米之内.C.升降方便,使用载荷升降顶升2.7米,方便施工.D.50000m3储罐罐壁总重为557.252吨(含顶部抗风圈板)。采用液压提升装置40根,选用型号单根最大承重量为25吨,提升高度2.7米28 ，每1个液压提升装置最大承重13.93吨；能满足要求。倒装提升装置平面部置图如下图7；图7E.储罐壁板液压提升倒装工艺施工特点：a.与正装法相比，减少脚手架的搭设，变高空作业为地面作业，降低施工成本，能保证施工安全和施工质量。b.传统液压提升倒装法利用吊车进行壁板的围板，而新工艺贮罐壁板安装也可采用铲车围板，使操作更为方便，减少了壁板安装的时间和吊车台班的使用量，可以缩短施工工期，降低施工成本。c.传统倒链提升倒装法施工时，对于大型储罐的提升用抱杆及其它支架预制会花费很多的时间和费用，占用的施工场地多，且最终因倒链受力不均匀储罐壁板成形不完美；新工艺储罐的安装将节约一半的时间，最终成形美观，并且很少占用施工场地。d.传统储罐的施工都是先将底板组装好，最后焊接底板与壁板的脚焊缝，焊后的冷收缩很容易使罐底起拱变形，我们采用新的工艺进行组装避免了罐底的变形，保证施工质量。 e.储罐液压提升倒装法是利用液压动力而实现罐体提升施工方法。液压提升机构的组成主要有：双作用油缸穿心式千斤顶、提升装置顶头支架、提升装置与胀圈连接钢丝绳扣、高压油配管（由高压胶皮管、阀门、接头等）、中央集中控制台（由电机、油泵、油箱、配油器、换向阀等组成）。如图8。28 提升支架上部提升杆上装有托架是托住顶头与胀圈连接的钢丝绳，提升架上安装有穿心式千斤顶（双作用油缸），掖压提升缸体下部只有1个进出油嘴。启动集中控制台的油泵，高压油经高压油管从油嘴进入缸内，由于缸体不带自动锁，待罐体提升到所需高度时，即时关闭总泵电源和换向阀，在油压作用下，油缸内活塞上升，通过提升杆连接钢丝绳吊起胀圈使罐体上升，千斤顶的每次行程可根据现场进行调节，因罐体重量大，为了确保安全提升的情况下最好在每提升一带壁板时中间停2~3次，以便调整储罐在提升的过程中的平整度。待本带储罐壁板组对焊接完毕后，松开涨圈上的千斤顶和固定涨圈的筋板，打开换向阀自动回油，高压油从下部油嘴返回油箱，此时提升杆恢复原位，静止不动。在油压作用下，活塞下一个行程，然后再上升、下降。如此循环往复，即可实现液压提升罐体，进行倒装组焊贮罐。在提升过程中，为便于观测到每层板的提升高度和控制罐体的提升速度，壁板围板前应将上一层板的高度尺寸标注在靠近提升架的壁板上。5.2.7罐底板安装5.2.7.1罐底板采用吊车铺设，吊车在罐基础上行走，铺设临时钢板做吊车行走及支车垫板,垫板先铺设中间条板，再向两侧铺设中幅板，铺设时必须在条板上划出中心线，保证其与基础中心线相重合，底板采用铺设一张，就位固定一张的方法。5.2.7.2施工工序：施工准备→罐底放线→罐底边缘板垫板铺设→罐底边缘板组对→中间走廊板铺设→大板铺设→两侧走廊板铺设点焊→小板排列→大角缝组对→龟甲缝组对→收缩缝及剩余罐底焊缝组对。5.2.7.3罐底放线：以基础中心和四个方（0°、90°、180°、270°28 ）位标记为基准，画十字中心线，按排版图进行罐底边缘板垫板及边缘板和中幅板的放线，边缘板的外弧半径按设计半径放大0.1%进行确定，小板尺寸要按计算尺寸放大100mm进行切割下料成型。5.2.7.4边缘板铺设时，应从0度方位开始，向两边进行定位铺设，以确保铺板位置的准确性。铺设时，必须保证组对间隙内大外小的特点（外侧间隙为e16~8mm，内侧间隙为e28~12mm）。如下图9。5.2.7.5中幅板由中间往四周的顺序铺设，其对接接头预留间隙不小于6mm，中幅板和环形边缘板的对接接头预留间隙小于6mm。5.2.7.6罐底对接接头形式如下图10：罐底厚度材料坡口型式及尺寸中幅板对接10㎜Q235-A边缘板对接16㎜16MnR中幅板+边缘板对接10＋16㎜Q235A+16MnR垫板对接6㎜Q235-A注:单边坡口尺寸允许偏差:28 5.2.8轨道制作安装轨道制作采用8#槽钢，沿罐体环形布置，宽度与自动焊机轨距保持一致，轨道水平度误差保证在1mm/m,全长不超过5mm，样式见下图所示。图105.2.9罐壁组对壁板组装前，应对预制的壁板成型尺寸进行检查，合格后方可组装。需重新校正时，应防止出现锤痕。5.2.9.1工序流程：准备工作→第八圈壁板安装位置放线→第八圈壁板组对调整、焊接→顶部包边角钢安装、焊接→液压提升装置安装→提升第八圈壁板→第七圈壁板组焊→抗风圈、加强圈安装→六圈以下各圈壁板组焊→大角缝组焊→罐壁上相应构件组装。5.2.9.2第八圈罐壁组对A.第八圈壁板组对应在罐底验收合格后进行，罐壁吊装前应进行罐壁位置确定，安装时根据壁板排版图的尺寸进行安装并作好安装记录,罐壁的放线直径应大于设计尺寸，放线半径：R=RL+（N*B+ΔL）/2π+ΔRJB.其中RL：理论半径N：罐壁板数量B：焊缝间隙ΔRJ：坡度影响ΔL：实际下料周长和理论周长的误差C.按放大半径30010㎜在罐底上以罐底基础中心点为依据画出罐壁内外侧线位置，按排版图及罐体方位确定每一块壁板的位置线，同时在内侧100mm内画出检查基准线。D.吊装时，从进出油开口处进行铺围作业，根据画线确定的位置点焊临时内外挡板，以限制罐28 壁位置，板与板之间用龙门组合卡具连接固定。吊装时只要按位置画线把壁板放置到位，观察组对间隙只要能够在可调整范围内就可以了。E.全部吊装完成后，进行分组调整壁板间隙、垂直度，罐壁椭圆度由基准圆确定，垂直度由铅锤测量、正反加减丝调整确定。F.相邻壁板的水平度由下料时得到控制，整个圆周上的水平度可以通过调节边缘板和基础之间的距离获得。G.板与板之间的对口间隙与错边量可以由龙门组合卡具调节，立缝组对时为解决焊缝变形引起的角变形超标问题，采取预先向外凸出2—3mm的组对方法（如先焊内侧，则向内凹2—3mm，根据不同板厚、变形情况进行具体调整）。H.清扫孔壁板组焊在大角缝组焊后,在现场采用电加热的方法进行热处理；具体操作如下：清扫孔处的部件再现场为单件组装的，等清扫孔处壁板与储罐底板连接部位的大角缝全部焊接完成后，在对清扫孔处的壁板、补强板整体热处理。清扫孔热处理采用磁铁式电加热带进行热处理，等清扫孔壁板与大角缝组对焊接完成后，在清扫孔处的罐壁板上内、外侧贴上电加热带外部采用保温被进行保温来进行热处理。清扫孔处消应力热处理工艺按16MnR钢的热处理工艺曲线进行（热处理温度为580°±15°C，并在消处应力热处理温度下保温时间100分钟，升温速度130°C/小时以下，冷却速度为150°C/小时以下）。清扫孔壁板在消应力热处理时，采用红外线测温仪进行对温度的测量。5.2.9.3其它各圈壁板的组对为提高工效，方便安装，其它圈壁板组对前，应提前把壁板上的卡具(自制的罐壁板组对卡具200套)焊接在罐壁上；如图11罐壁板组对卡具示意图图115.2.9.4纵缝组对28 壁板纵缝组对前，利用横缝组对卡具将壁板调整至内壁平齐，然后利用纵缝组对卡具进行间隙调整。（见图11）组对时应保证内表面齐平，采用自动焊焊接时其错边量不应大于1mm。罐壁纵缝对接接头的组对间隙为：G为4～6±1mm。如图12：δ＞24㎜δ≤24㎜图125.2.9.5横缝组对横缝组对采用双面坡口，横缝组对在纵缝完成后进行，横缝组对应保证内口平齐，并根据横缝的角变形情况，利用横缝组对卡具采取防变形措施。采用自动焊时，其错边量不应大于1.5mm。罐壁环向对接接头的组装间隙为：G为0～1mm。如图13：S1≥12㎜S1＜12㎜图135.2.9.6第一圈壁板组对应符合下列要求：A.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。B.壁板的垂直度允许偏差，不应大于3mm。C.组装焊接后，壁板的内表面任意两点半径允许偏差为±25mm。5.2.9.7组装焊接后，纵焊缝的角变形用1米长的弧形样板检查，环焊缝角变形用1米直线样板进行检查，并应符下表所示的要求：表4板厚（mm）角变形（mm）δ≤12≤1212＜δ≤25≤1028 δ＞25≤85.2.9.8组装焊接后，用弦长等于2米的弧形样板检查，应符合下表要求：表5板厚（mm）罐壁局部凹凸变形（mm）δ≤12≤1512＜δ≤25≤13δ＞25≤105.2.9.9浮顶船舱与单盘板的组装应在临时支架上进行，单盘板组装与船舱组装分开，待安装完成后再安装正式支柱。A.浮顶船舱与单盘板组装用临时支架（网架）是采用φ89*5钢管作支柱、上部用[12#槽钢作连系梁，支柱与连系梁采用销轴连接、销轴采用φ16的圆钢和φ32*3的钢管制作。B.单台储罐浮顶船舱与单盘板组装型钢临时支架（网架）用料如下表6；序号材料名称规格型号1钢管φ89*52钢管φ76×43钢管φ32*34圆钢φ165槽钢[12#5.2.9.10附件组装工艺流程：准备工作→立柱及立柱垫板、套管安装→浮顶排水系统安装→浮顶人孔安装→浮顶上其它附件安装→加强圈、抗风圈安装、顶部平台安装→盘梯安装→包边角钢安装→滚动扶梯安装→量油管、导向管安装→劳动保护结构安装→密封装置安装→电气仪表→交工验收。A.抗风圈、加强圈罐壁组装过程中安装，采取分片预制吊装。B.抗风圈、加强圈、包边角钢等弧型构件加工成型后，用弧型样板检查，其间隙不应大于2mm。放在平台上检查，其翘曲变形不应超过构件长度的0.1%，且不应大于6mm。C.滚动浮梯在浮顶组装完成后吊装进罐，安装时要保证浮梯中心线的水平投影应与轨道中心线重合，允许偏差不大于10mm。D.28 主体安装完毕后对量油管和导向管整体吊装，进行安装。其垂直度允许偏差不得大于管高的0.1%,且不应大于10mm。5.2.10储罐焊接工艺程序5.2.10.1浮顶储罐的焊接程序罐底板焊接：储罐底板设计采用垫板式对接接头形式，施工采用CO2气体保护焊打底，添加碎丝埋弧自动平角焊机焊接盖面工艺进行焊接，经实践证明储罐焊接产生收缩变形最小的焊接工艺及焊接顺序：A.中幅板焊接时，先焊短焊缝，后焊长焊缝。初层焊缝应采用分段退焊或跳焊法。B.弓形边缘板的焊接，首先施焊靠外缘300mm部位的焊缝。在罐底与罐壁连接的角焊缝焊完后且边缘板与中幅板之间的收缩缝施焊前，完成剩余的边缘板对接焊缝的焊接和中幅板的焊缝。C.弓形边缘板对接焊缝的初层焊，宜采用焊工均匀分布，对称施焊方法。D.收缩缝的第一层焊接，采用分段退焊或跳焊法。E.埋弧自动焊进行盖面时，应采用隔缝同向焊接。5.2.10.2壁板对接焊缝自动焊接A.罐壁纵缝的焊接a各圈壁板纵缝对接坡口型式及工艺参数应符合设计要求，纵缝焊接主要是采用气电立焊电渣焊技术，焊缝的返修采用手工电弧焊；b罐壁纵缝的焊接必须对称施焊，先焊外侧、后焊内侧；罐壁组装夹具必须安装在罐壁纵缝内侧，间距不得大于500mm，且纵缝上、下两端100～200mm范围内均必须安装键板或弧板夹具；c采用气电立焊时，焊道正面采用随焊枪移动的移动水冷滑块强迫成形，焊道背面采用固定水冷滑块强迫成形；外侧全部焊接完毕后，拆除纵缝内侧组装夹具并采用砂轮打磨清除内侧坡口内的熔渣后焊接坡口内侧焊缝；d由于气电立焊是采用水冷铜滑块强迫成型，为防止焊接熔池内的铁水从下部流失，焊接前需在每条纵缝下端50～100mm的长度范围采用手工电弧焊焊接一段作为托底焊道；气电立焊焊接起弧前必须仔细检查，确保滑块表面与坡口两侧的钢板表面贴紧，以免铁水进入滑块两侧与钢板表面的间隙，造成焊道的增宽和夹层；e气电立焊起弧100mm长度范围内由于钢板温度较低，建立熔池的过程中难于熔化纵缝两侧的钢板形成未熔合，同时易形成气孔，为预防这些缺陷，起弧前必须对100～28 150mm范围内采用氧—乙炔火焰或液化石油气火焰进行预热，预热温度250～300℃；如果出现气孔、未熔合等缺陷，必须采用碳弧气刨清除缺陷、并打磨后手工电弧焊补焊；f由于气电立焊收弧处易产生焊接缺陷，必须在纵缝上口安装收弧板，收弧板长度不得小于100mm、宽度不得小于50mm，收弧板的坡口型式及厚度必须与所焊纵缝的坡口型式相同，收弧板下料及坡口加工随壁板下料时采用自动氧—乙炔火焰龙门切割成型；纵缝焊完后割去收弧板并打磨纵缝上端平整；g气电立焊焊接时，应保持熔池液面高度在距移动滑块保护气体出口部位3～5mm处为宜；焊接过程中，在确定焊接电流后，可通过调节电弧电压来调整焊接熔池和熔深、熔宽的尺寸；h由于某种原因造成焊接过程突然中断需重新起弧焊接时，其中间接头极易出现气孔、夹渣等缺陷，必须及时清除后采用手工电弧焊进行补焊，补焊工艺详见焊接工艺卡；i焊机的布置如图14示，两台纵缝气电立焊焊机沿罐壁对称布置；图14纵缝、环缝焊机布置j纵缝底圈壁板20条、第二～八圈壁板各18条；焊接时，应对称施焊，采用间隔一条焊接一条的施焊顺序，详见图15所示（①→②→③→④→⑤），最后对称施焊的两条纵缝可作为调整纵缝，在壁板重新找定水平度、垂直度、钢板的圆度符合技术要求后再施焊；28 （a）底圈壁板纵缝（b）第二～八圈壁板纵缝图15壁板纵缝焊接施工顺序k考虑到第六～八圈壁板厚度较薄(δ=10mm～12mm)，如果现场施工中给气电立焊设备安装带来困难或对纵缝焊接造成其他影响因素，可选择采用手工电弧焊或二氧化碳气体保护自动焊。B.壁板环缝的焊接：a壁板环缝的焊接必须在上、下两圈壁板纵缝全部焊接完毕，T型接头部位的处理要求（将纵缝焊入环缝坡口内、打磨清除环缝坡口内多余的焊肉）对环缝坡口进行处理后方可焊接；焊接时，T形接头部位两侧300mm范围内应尽量避免作为焊接的起弧和收弧点；b壁板环缝的焊接由四台埋弧横焊机沿罐壁圆周对称均布同一方向施焊，先焊环缝外侧焊道，内侧焊道在自动碳弧气刨清根并砂轮打磨后焊接，整个焊缝为多层多道双面焊；c环缝外侧打底层焊接前，必须仔细检查环缝组对间隙，凡组对间隙大于1mm的地方，为防止焊穿，要求在焊道背面先采用手工电弧焊焊接一层封底焊道；封底焊道在环缝内侧清根时必须与外侧打底层一起清除；d环缝焊接质量在很大程度上决定于打底层的焊接质量，为保证焊缝整体的质量，环缝外侧打底层焊完后，对未熔合、夹渣、气孔及其它影响下一层焊接质量的部位必须进行打磨修补，修补可采用手工电弧焊；另外，打底层的焊接容易产生裂纹，必要时可对打底层按焊接工艺卡的要求进行预热，同时在保证不焊穿的条件下，尽量选用较大的焊接电流和较小的焊接速度，一般要求焊接电流控制在450～520A之间，焊接速度控制在15～25IPM(英寸/分钟)之间；e环缝焊接由于采用多层多道焊，在各层的焊道排列中，必须注意排道顺序及位置，以确保焊缝成形平整、美观；同时，多层焊的层间接头必须打磨并相互错开至少28 50mm以上。f环缝焊接采用“单面焊双面成型”技术，在操作中保证储罐的组对间隙2.5±0.5mm，同时应保证焊缝背面焊剂埋覆高度。g环缝焊接过程中出现的焊接缺陷必须及时清除，并采用手工电弧焊进行修补，修补应根据不同位置选择相应的焊接材料和工艺条件；h罐壁纵缝、环缝焊接完毕，经检查合格后，应对罐壁内侧所有纵、环缝全部进行打磨与母材平齐，不得留有焊缝余高存在。h储罐的主要焊缝焊接长度汇总表7容积与相关参数焊接部位接头形式焊缝总长（m）焊道总长（m）可采用的自动焊50000m3φ60mh19.8mδ=10-32mm950t壁板内外立缝对接5403240(6道)气电+手工壁板内外横缝对接13187868(6道)埋弧+手工壁板+环板角缝T型角接1881504(8道)埋弧+手工底板对接657613150(2道)埋弧+手工加强圈角接13182636(2道)埋弧+手工合计994028398j储罐壁板纵缝焊接速度参数参考表8（末站总结）国产16MnR钢板，国产φ1.6CO2气体保护药芯焊丝，使用YS-EGW气—电立焊机板厚mm焊接电流A焊接电压V焊接速度cm/min送丝速度m/min10~12340401212-1316380411414-15244304213.517-1828X坡口3804015.514-15380421614-1532X坡口430421717-18430431817-18k储罐壁板横缝焊接速度参数参考表9（末站总结）壁板是28 国产16MnR钢板，板厚10-32mm、φ3.2mm实芯焊丝、101JF-B焊剂。使用YS-AGW-I埋弧自动焊机。板厚mm焊道焊接电流A焊接电压V焊接速度cm/min线能量KJ/cm10-141320-35026—2738—422450—48027—2948—5216-181380—42026—2738—452450—48027—2948—523450—52028—3150—6520-221380—42026—2750—522450—48027—2948—523450—52028—3150—654470—52028—3155—6524-321380—42026—2738—452380—42026—2738—453380—42026—2738—454480—53028—3155—655480—53028—3155—656480—53028—3155—65C.罐壁与罐底大角焊缝的焊接：a大角缝的组焊应在第一圈、第二圈壁板纵、环缝组焊完毕后进行，采用手工电弧焊打底、埋弧自动角向焊填充、盖面，焊接工艺参数应符合《原油储罐焊接工艺卡》；b罐壁与罐底大角焊缝的焊接，打底层手工电弧焊由多名焊工对称均匀分布，沿罐内、罐外同一方向同时采用分段退焊或跳焊的方法进行焊接；填充、盖面层由1台角向埋弧自动焊机对称分布沿同一方向分段焊接，先焊内侧、后焊外侧；c由于大角焊缝是整个罐的高应力集中区，为保证焊接质量，打底层焊接完毕后，应进行100%的磁粉或渗透检查，在确保无裂纹、气孔等缺陷后再进行角向埋弧自动焊的焊接；d为防止角焊缝内侧焊接时产生的焊接变形，焊接前必须在内侧采用卡具或背杠进行刚性固定，加固支撑的间距不得大于1200mm，并且不得防碍焊接过程的施工，该支撑必须在罐底收缩缝焊完后方可拆除；28 e大角焊缝的焊脚尺寸如图16所示，焊缝表面必须圆滑过渡，内侧焊缝呈下凹形，否则应采用砂轮打磨成形。3452761图16大角焊缝的焊脚尺寸f大角焊缝采用平角焊机的焊接速度参数参考表10：壁板和底板是国产16MnR钢板，国产H08MnA、φ2.5mm实芯焊丝，101JF-B焊剂，使用YS-LT-7埋弧平角焊机。焊道焊接电流A焊接电压V焊接速度cm/min线能量KJ/cm1180-21025-2610-1615-322180-21025-2610-1615-323401-43030-3130-4024-274410-43028-3030-4022-255370-40028-3035-4513-216410-43030-3130-4024-277370-40028-3035-4513-21D.浮顶焊接a浮顶单盘板的排板结构，呈人字形排布，为搭接接头形式，采用焊条电弧焊和半自动CO2气体保护焊。施焊原则与底板基本相同。b焊接顺序：浮顶单盘板→边缘板→单盘板骨架→支柱支架套管，附件。c自动焊现场场景：28 埋弧平角焊机大角焊接埋弧平角焊机中幅板焊接28 埋弧横焊施工整体施工现场外貌6．材料与设备采用本施工工艺，需要投入以下工装机具：序号设备名称规格型号数量备注1吊车QY162台2铲车5T2台3气电立焊机YS-EGW2台4埋弧横焊机YS-AGW-I4台5液压顶升装置一托四2套6横焊机轨道自制1副7平角焊机YS-LT-72台28 7.质量控制7.1　施工遵守规范标准施工设计说明书和施工图纸公司质量管理手册及程序文件《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》GB50128-2005《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》SH/T3530-2001《石油化工设备安装工程质量检验评定标准》SH3514-2001《石油建设工程质量检验评定标准储罐工程》SY4026-19937.2关键部位及工序的控制7.2.1焊工管理（1）所有焊工必须只有持有合格项的有效证件上岗。（2）加强焊工技术培训。（3）认真做好焊接前的技术交底工作，焊工必须严格按照焊接工艺指导书进行焊接操作。7.2.2壁板预制质量的控制壁板在预制下料阶段重点是保证壁板的宽度、长度及对角线的偏差，应按标准中的要求进行检查验收。根据焊接工艺的需要进行壁板坡口的加工，保证壁板坡口角度一致、坡口表面平滑。各圈壁板的纵向焊缝宜向同一方向逐圆错开。7.2.3壁板组对质量的控制壁板组装前，应对预制的壁板进行复验，合格后方可组装。须重新校正时，应防止出现锤痕。罐顶下第一圈壁板及包边角钢的组装围板前，应先标出每张板的位置，然后对号吊装组对，并沿圆周内侧每隔一段距离点焊定位包边角钢。壁板组装时，应保证内表面齐平，错边量应符合下列规定：纵向焊缝错边量，当板厚小于或等于10mm时，不应大于1mm。当板厚大于10mm时，不应大于板厚的1/10，且不应大于1.5mm。环向焊缝错边量，壁板厚度大于或等于8mm时，任何一点的错边量均不得大于板厚的2/10，且不应大于3mm。28 为保证壁板间隙及底板边缘板的错开量，在围板前做好标记，符合要求后，在按排版位置围板组对。罐壁的焊接，罐壁的焊接，应先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝。当焊完相邻两圈壁板的纵向焊缝后，再焊其间的环向焊缝。焊接环缝时，焊工应均匀分布，并沿同一方向施焊。7.2.4机具设备控制（1）现场所使用的设备仪表及机具按规定检定校准，做到在用检验、测量和试验设备处于检定、校准合格状态，确保质量控制的准确性；检验、测量、试验设备要有合适的标识。（2）对施工现场参与施工的机具设备必须按规定的时间、项目及时进行检查维护和保养，保证所有设备运转正常。7.3焊接环境控制风速超过8m/S时，无有效保护措施不得施焊。焊接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90％，无有效保护措施不得施焊。当焊件潮湿或下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。当气温高于30℃且相对湿度超过85％时，不宜进行现场焊接。8.安全措施施工过程中，严格执行国家、地方（行业）有关安全的法规，严格按照HSE管理体系要求施工。8.1施工人员健康保证措施8.1.1加强施工现场的管理，确保工作人员在健康、安全的环境下施工作业，提高施工现场的健康性、安全性。8.1.2为在施工现场所有工作人员配备劳保服、安全靴、雨衣、手套、安全镜和安全头盔等劳保品，并经常开展安全意识教育、培训等工作。8.1.3在配电箱、开关箱标上操作指示和安全警示。8.1.4施工进行过程中，在每个工程中配备足够的应急设备及有经验的急救人员。且保持与当地医院联系，以防止发生严重施工事故或爆发传染性疾病、流行病时，及时得到处理。8.1.5对危险设备、材料或对健康有害的物质先进行鉴定和记录，做好保管工作，防止有毒物质的溢漏和防止这类物质进入大气流通或现场以外的区域。28 8.1.6与当地公安机关合作，在施工现场、工棚、施工驻地实施有效的安全保卫工作，严禁杜绝枪支和毒品携带，并遵守监理工程师对出入现场的人员及工程安全的规定。8.1.7严禁在工作人员在工作前或工作期间饮用带有酒精类的饮料。8.1.8加强用火管理，尽全责防止火灾的发生，对人员进行消防知识的培训。并在所有建筑物内及施工现场提供、安装和维护适用于任何火灾的灭火器。8.2主要工种及重点作业施工安全措施8.2.1氧气、乙炔瓶不得混放，且轻拿轻放，并有专人按制度规定负责管理。8.2.2现场进行射线探伤时，应事先按有关规定设显警戒或保护，防止射线伤害事故发生。8.2.3焊工：电源线与焊机轨道要保证行走安全，不能被小车压伤或拉断；电焊工在合闸、拉闸时，头部应躲开，动作要快，焊接作业时应穿戴工作服、面罩、手套和鞋盖等，不穿湿的衣服、鞋子、手套等进行工作，点焊及电焊作业时防止弧光伤人，清除焊渣或用砂轮打磨焊缝时戴防护眼罩，电焊引火处离开氧气瓶、乙炔瓶等危险物品10米以上的距离。8.2.4气焊工：气割前检查所用工具、氧气瓶、乙炔瓶、减压阀是否安全可靠，并消除一切漏气隐患，乙炔气瓶与电焊机、氧气瓶的距离不小于5米，氧气瓶、氧气表、割炬等不有油污，氧气、乙炔接口处采用专用胶带包扎，胶带不应有鼓包、裂缝和漏气等缺陷，搬运氧气瓶轻抬轻放，气瓶应有保护帽和防震圈，乙炔瓶上的易熔塞朝向处附近不宜站人，冻结的燃气胶带不应用氧气吹扫或火烤。8.2.5安全技术管理，在施工现场要有工序、分区等标示牌，要有安全生产和操作规程牌，在有潜在危险的地方要有明显的安全警示标志，必要时设置安全栏杆，以控制车辆及行人的行动。8.2.6车辆和重型设备：确保只有有资格的工人才能驾驶车辆和操作重型设备，每个司机都有一个有效的操作车辆的驾驶证和许可证，并随身携带。并要求将作业车辆停放稳固，防止作业时滑陷。8.2.7施工机械操作人员必须经过专门培训，考试合格后方准独立操作，机械设备的限位装置、传动部分保护、电气仪表必须保持良好状态。8.2.828 安全用电：施工区内不得有裸线，过路须有穿管保护，电动机械必须有可靠接地，总开关装触电保护器，必须在晚上工作时，事先获得监理认可并提供具有足够照明强度的设备，以便工作能够安全、顺利完成，并且不对人员或工作造成损害。8.2.9焊接：所有暴露在焊接和作业危险中的工人采用头部、面部防护措施，使用护目镜或其他装置。所有手特或砂轮机的操作员佩戴面罩和安全眼镜。9.环保措施施工现场所占用的区域和周边环境要充分考虑地貌恢复和环境保护，保护当地的生态环境是每一位施工人员时刻应该重视的问题。9.1对环境的总体措施9.1.1作业区限制：为了避免对场外附近环境资源和财产的过度干扰，所有施工人员在指定的作业带范围、临时性工作场地、辅助施工场地从事生产活动。9.1.2施工现场要求各作业组工完料净、机具、材料等必须堆放整齐或送至料场，不得随意丢弃。9.1.3办公室由职工轮流值班保持清洁，坚持文明卫生管理制度和责任检查考核办法。9.2尘土：在干燥和干旱地区，施工会产生影响局部空气质量的扬尘。在扬尘严重的地方，应采取以下防尘措施：9.2.1在施工进出道路和作业带用洒水来控制扬尘。9.2.2施工运输车辆运土时应有防护措施，严禁随走随掉。9.4施工垃圾和生活垃圾：在施工时应将作业带范围内与施工有关的垃圾和碎片（包括焊条或焊丝头、包装、废收缩套、砂轮片、生活垃圾等）清理出现场，统一存放，拉至指定的垃圾堆放场和处理站，并进行合适的处理。生活垃圾及时清理，及时运到指定的垃圾堆放场。垃圾主要有：序号固废名称处理办法负责部门1材料包装物回收处理设备材料2焊条或焊丝头回收处理班组3油漆筒回收处理班组4砂轮片回收处理班组5生活垃圾回收处理班组6边角料回收处理设备材料9.5防止水源污染：禁止将有毒有害废弃物作土方回填(如油漆桶及废机油等)；临时食堂污水排放时设置隔油地，定期淘油和杂物，防止污染；化学药品库内存放、妥善保管，防止污染环境。28 9.6防止噪音污染：严格控制人为噪音，进入施工现场不得喊叫，无故敲打、乱吹哨，限制高音喇叭的使用，最大限度地减少噪声扰民。9.7在工程的全过程中，与工程上级主管的城建部门、土地部门、环保部门、林业部门等及时沟通，办理各种手续，多请示，多汇报，多协商，保证按章办事。与工程所在地的政府部门多进行沟通，及时解决方方面面的问题。与当地居民处理好关系，先协调好关系再进行施工。9.8文明施工，创造愉悦的环境氛围，和当地部门处理好关系，尊重听取他们的意见和建议，不断改进不足，减少干扰部门人员的生活。10.效益分析10.1采用正装法、自动焊施工工艺制作安装1台100000m³的储罐施工直接费用分析：10.1.1施工工期45天；10.1.2人工费：施工人员90人，280元/天，共计人工费113.4万元；10.1.3机械费：50吨吊车70个台班，16吨吊车2台计90个台班，自动焊机六横三立，共计费用60万元；10.1.4脚手架费用19.5万元；10.1.5安全费用26万元。其施工直接费用：218.9万元。10.2采用本施工工艺制作安装1台100000m³的储罐：10.2.1施工工期35天;10.2.2人工费：施工人员80人，280元/天，共计人工费78.4万元；10.2.3机械费：16吨吊车3台计100个台班，铲车一台计35个台班，液压顶升设备一套，自动焊机六横三立，共计费用55万元；10.2.4脚手架费用：9万元。安全费用18万元。施工直接费用：160.4万元。经比较采用本施工工艺与正装法、自动焊比较:制作安装一台100000m³钢质储罐，可以节约施工直接费用58.5万元，缩短施工工期10天，为公司创造了可观的经济和社会效益。11.应用实例28 1、2006年，独山子千万吨炼油及百万吨乙烯项目3×10万m³油罐安装工程。2、2007年8月陕西延长石油（集团）公司管输公司吴起—延炼输油管道工程延炼输油末站项目6台5万立方米储罐制作安装。3、2008年，中国石油独山子石化140万m³原油商业储备库4×10万m³油罐安装工程。28'