湿式螺旋气柜施工工法

'湿式螺旋气柜施工工法湿式螺旋气柜是一种采用钢板及型钢组合焊接而成的大型分节圆筒设备，以20000m3气柜为例，钢件总重约400t，并由导轨与导轮轮配合，实现塔节的自由升降（见图1），主要储存煤气、二氧化碳气、氮气等，起存储、缓冲、稳压作用。多年来，我公司在湿式螺旋气柜的施工中，总结了一套成熟的施工工艺，经应用，取得了显著的经济效益和社会效益。1特点本工法安装过程主要采用倒装法。此方法节约大型吊车的使用台班，使机械费用大大降低；并缩短施工工期。在施工中严格控制各预制组件的质量，并采取多项防止焊接变形措施，从而保证气柜的总体质量。2适用范围本工法可适用于30000m3以下大中型湿式螺旋气柜的安装。3工艺原理本工艺包含组件预制和安装两部分，其工艺原理有以下几点：3．1预制件采用卷板机和多种自制胎具成形，严格控制组件几何尺寸。3．2组件安装采取倒装法施工，利用群抱杆和倒链进行吊装，简便易行。3．3采取卡具和合理的焊接顺序等技术措施，控制焊接变形量在允许范围内。 3．4采用煤油渗透、真空检漏、肥皂水检漏和射线探伤等方法，严格检查焊缝质量，确保其严密性。3．5利用鼓风机充气的方法检验气柜各塔升降性能。4工艺流程及操作要点4．1气柜安装流程气柜安装工艺流程如图2所示。施工准备底板预制底板铺设与焊接壁板及平台预制水槽壁组焊一塔水封、立柱、导轨、菱形板预制塔水封、立柱、导轨、菱形板安装二塔水封、立柱、导轨、菱形板预制三塔水封、立柱、导轨、菱形板、顶梁、顶板预制二塔水封、立柱、导轨、菱形板安装三塔水封、立柱、导轨、菱形板及钟罩安装配重、导轮到货，斜梯预制配重、导轮及斜梯安装进排气口安装气柜防腐气柜注水、总体升降试验区图2气柜安装工艺流程图4．2操作要点4．2．1构件预制 为了提高安装质量和进度，在安装前，对底板、菱形块、水槽壁板、水封、导轨、立柱、顶梁、顶板、爬梯、平台等构件，尽可能按照安装顺序要求提前预制。4．2．1．1根据到货钢板的尺寸画出底板排版图，底板的预制工作是根据排版图拼焊成正方形大板块，预制工作应按下列步聚进行：平板—划线—校核—编号—切裁—坡口—清渣—拼接点焊—焊接—焊缝检查—防腐—存放预制工作应按照下列操作要点进行作业：（1）板料必须平整，应无明显凹凸和死弯。（2）画线下料时，应考虑焊缝收缩量，最少按1/1000加放直径。（3）中幅板与中幅之间采用对接，边板与中幅板的搭接量不小于40mm。（4）底板预制焊缝采用对接，焊接方法由里向外多人对称分布倒退焊。焊缝接头不得重叠。（5）中幅板的组对在平台上进行，平台上部设一台5T单梁电动葫芦，以便中幅板翻身焊接，如图3所示。 （6）所有焊缝采用煤油渗透检验，煤油渗透检验可在现场作一个高800mm，大小比中幅板尺寸略小的支架（见图4），两则面有斜滑道，以便将中幅板用卷扬机拉上支架（或用吊车吊上），焊缝下面刷煤油，上面刷石膏糊。（7）中幅板焊缝采用煤油渗透检验后，可对其一面进行表面防腐，另一面不防腐，待底板组对焊接完后再进行。4．2．1．2水槽壁板预制水槽壁是气柜使用钢板最厚的部分，也是气柜倒装法施工圆度控制的基础。因此水槽壁的预制工作必须特别重视，否则会影响整个气柜的施工质量，水槽壁板的预制由上逐圈进行。水槽壁应根据到货材料尺寸画出壁板排版图和相应的焊缝探伤布片图。预制程序如下：材料平整—划线—校核—编号—切裁—坡口—压头—卷圆—防腐—存放预制工作应做好以下几点：（1）划线下料工作应认真仔细，矩形板的对边偏差控制在1.5mm以内，并应严格找方，使对角线偏差不大于2mm。（2）长板割坡口用半自动气割机进行。（3）所有壁板必须压头，并应符合圆弧曲率。（4）所有用卷板机卷出的壁板，必须用弦长不小于1.5m的样板严格检查曲率。（5）卷好圆弧的壁板应存放在相应曲率的支架上，不得随意乱放。 （6）卷好圆弧的壁板应立起喷砂防腐，防腐可先刷一遍底漆，边缘留约60mm部分不刷。4．2．1．3菱形板块的预制菱形板是各塔节的壁板，是气柜工程板料面积最多的一部分，用料较薄，焊接变形大，对气柜的外观尤为重要，各塔壁板被螺旋轨将整个塔壁分成若干全等的近似于菱形的平行四边形，故称为菱形板。菱形板应根据来料画出排版图。预制程序如下：平板—划线—切裁—拼接点焊—焊接并逐—调平—焊缝检验—防腐—存放预制工作应做好以下几点：（1）拼接形式为对接焊缝布置应符合设计及规范要求。（2）焊接方法采用由里向外分段跳焊法，焊接采用小电流施焊。（3）焊缝检验在调平后进行，采用煤油渗透检验。（4）由于菱形板料较薄，容易变形，焊后必须调平。调平时，在焊缝下部用重轨垫实，然后用锤沿焊缝均匀敲击，敲击时可使用平锤之类，以免损伤钢板。(5)菱形板组对在平台上进行，煤油渗漏方法同中幅板。（6）煤油渗漏完毕后进行喷砂、防腐。（由于气柜内外壁防腐设计往往不同，所以防腐时应特别注意）4．2．1．4螺旋导轨预制：螺旋导轨是气柜运行的关键部件，气柜能否顺利升降，很大程度取决于导轨的预制和安装，所以导轨的预制工作必须十分重视。 导轨预制按以下步聚进行：（1）将导轨煨制成直径与塔壁直径相同的圆弧，主要压力设备采用50t的螺旋千斤或电动顶镐，两个支点距离为1m，承受点设置于两点的中心。压制时，导轨顺沿200—300mm压制一次，压出的导轨须用弦长不小于1.5m的样板严格检查曲率。（2）在精调胎具上将其调整成螺旋状（见图5），调整胎具是调整工具又是导轨样板，导轨胎具实质是圆柱截体，也就是相当于从塔体上取下含一条导轨的截体，支架用焊管或槽钢，面板用6mm厚钢板制作，上下带板用8mm钢板，面板上划好中心线，以便校核导轨。面板、带板上画出螺栓孔位置。胎具尺寸、弧形曲线及胎具面板上的导轨中心线（“S”形曲线）与安装螺孔位置，需经验收合格后才能加导轨。胎具放样时，必须注意相邻两塔节相反，允许第一、三塔节的平均直径作一胎具两节共用，以第二塔节直径做第二塔胎具。放置导轨前应先在面板上放导轨垫板，并画中心线及螺栓孔位置，打出螺栓孔。导轨放上垫板，一端用卡子固定在胎具上，另一端用5t倒链，使其与垫板贴合，中部每300mm可用卡具及楔子使导轨与带板紧密贴合。 （3）导轨焊接分两部分，一是导轨对接，二是导轨与垫板的焊接，导轨对接采用U型坡口，焊条采用E5015，焊后将焊缝磨平。导轨与垫板焊接采用对称花焊，焊时将垫板置于调整胎具中心，钢轨压在垫板上用夹具夹紧，使轨、板、胎、面之间紧密贴合，然后固定焊。该焊条使用前必须进行烘干。烘干温度350℃，恒温2h。（4）导轨钻孔。导轨与立柱、上下带板之间连接用螺栓固定。钻孔前先按1：1的比例打出实样，将打孔部件精确地放出薄铁皮样板，钻孔时按样板号出孔的位置然后钻孔，钻孔工作一定要认真仔细，否则，会给安装工作造成困难，导轨底面是斜面，钻孔时应采用定位夹具。4．2．1．5立柱和圆弧形角钢的预制（1）立柱的预制可按下列工序进行：校直—画线—切割—组焊—校直—钻孔立柱是控制塔节外形的主要构件，校直和钻孔工作应特别注意，严格按规范要求和上列加工工序执行。（2）圆弧型角钢的煨制利用50t千斤顶或电动顶镐加相应的模具煨制，使煨弯与撇“八”字一次成形，然后在平台上划线校核。4．2．1．6水封槽的预制水封槽是各个塔节之间的密封构件，绝对不允许流通漏，水封由环形槽钢圈、立板和塔壁圈板组成。（1）32槽钢圈的煨制，采用冷煨成形，煨弯前先将槽钢调直，煨制形式采用杠杆式，工具采用120t电动顶镐作为设备，20t千斤顶作为辅助工具以防槽钢起皱，槽钢每顺沿300mm压一次，煨好的槽钢圈应在胎膜上校核、精调，调整时可用千斤顶或火焰校正。 为了防止端头有直段，可将槽钢焊接后再依次顶成。（2）带板预制。带板上部有螺栓孔与导轨相连接，其预制质量直接关系到导轨安装位置精度。带板应用薄铁皮样板，螺栓孔位置准确。槽钢、挂板组焊时，应在胎具上逆行固定焊，并用角钢将上口作临时固定，然后脱模施焊。带板组焊时应先点焊，测量两相邻立柱、导轨螺栓孔距正确后方可焊接。焊接时应由几个焊工同时由外圈对称焊接，采用小电流分段跳焊法。为了使预制件便于组对，靠近端部的300mm焊缝暂不焊接。4．2．1．7扶梯、平台预测扶梯、平台管子的煨弯可在滚床上进行，各种梁、柱的弧度应与塔壁相符。扶梯组对应在导轨精调胎具上进行，以防扶梯曲率与塔式起重机壁不符。4．2．1．8顶梁、顶板预制顶梁、顶板预制在二塔安装完成后在底板上组对成形。拱顶主、次梁全部用工字钢制作，煨制方法采用120t电动顶镐冷煨，用弦长2m弧形样板和在平台上划出顶梁弧线校验和拼接。顶板预制同菱形板。4．2．2构件安装4．2．2．1基础验收气柜基础应按表1进行复测 表1气柜基础复测技术要求项次项目允许偏差及要求mm检验方法1标高±10用水准仪检查2中心±20接线或用尺检查3环基础内径±50用尺检查4形基础边宽±50用尺检查5沿水槽壁下的标高±5用水准仪每隔2m测一点6径向坡度每米5，全长10从中心突起点接线至基础边缘沿圆周检查7沥青防潮层应密实，无裂纹及分层观察检查8干砂、粒度小于3观察检查9干砂层厚度20~30用尺检查基础复检画线有以下要求：（1）利用基准作为基础的基准点引至基础中心，从中心向外每2m设一个检测点，进行检测并作好记录。（2）画线按图线要求0°、90°、180°、270°线。（3）测量沉降标识点做好记录，有问题及时找甲方联系。4．2．2．2底板组装与焊接（1）适可用夹具临时固定，或少量点焊固定。底板组焊完毕后，应将基础上的“十”字线引到底板上，找出中心点并放出水槽壁、中节和钟罩安装四周线，在底板中心安装临时中心柱（钢管）或中心架，采用轮杆或吊线方法，控制各塔节及导轨的半径准确度。底板焊接放在水槽壁板焊接完后再进行，焊后如变形超差或底板脱离基础表面30mm以上时，应在底板上开孔填充干砂，并用压缩空气吹实填满。（2）底板焊接按以下方法进行：① 长短焊缝两侧方向拉紧后再点焊；中幅板各缝焊完后，将中幅板与边板接缝铲开释放应力，并拉紧二次点焊固定后再分段施焊。②由中心起向四周方向施焊，应先焊短缝后焊长缝和采取分段退焊法施焊，底板如有不平处，则应先焊低处，将低处基本处理完后按分段跳焊法进行焊接。③采用小电流和快焊速的焊接工艺。底板焊后，经外观检查合格，将所有没有煤油检查的焊缝，做真空检漏试验，真空度不低于26.6KPa（200mmHg）。真空箱与底板密封采用玻璃泥，见图6。4．2．2．3水槽壁板和平台安装水槽壁板和平台按以下方法安装：（1）在壁板内侧沿水槽壁的划线与底板焊接临时角板，来控制水槽的圆度。（2）槽壁的安装采用倒装法。在底板水槽壁内侧树立φ159×10mm桅杆L=3m，共40根。每个桅杆顶部挂5t倒链1台，见图7 （3）按照水槽壁排版图，从一点起向向两侧延展吊装就位水槽上卷好的壁板，最后会合处要留有足够的余量，待一圈立缝点焊固定并焊完外立缝和沿周围自由收缩后，用两个倒链在会合处临时锁住。将其周长调整适宜上下等距垂直划线切去多余板，然后开坡口并加护板。（4）各立缝焊前，应将其上下加临时弧形护板控制变形，立缝先焊外侧，然后将内侧清根打磨后焊接。（5）当上部第一圈板组对好后，校正壁板的弧度和半径，再将预制好的平台焊在圈板上，使平台形成加固圈作用控制槽壁的圆度。水槽平台的斜支撑暂不拼装，待第二圈板与上圈板环缝组装完毕后，再拼装平台斜支撑，以防应力变形。（6）当平台组装好后，再利用群抱杆。将上部圈板与平台一起吊起，起高位置以高于第二圈板200mm为宜，停止起吊。（7）按照和第一圈相同的办法将第二圈板组对焊好后，将第二圈板上口周围内外焊上梯形挡板，以便落下第一圈板与第二圈板对口。（8）利用同样的办法组装水槽下部各板。组装环缝点焊后，应将内外环缝焊接成型，在环缝内圈上设槽钢胀圈，将胀圈移至内环缝上，并用多个螺旋千斤顶横向顶紧，再进行环缝的清根焊，以防焊接外环缝时，产生向内“卡腰”变形。（9）各板随着倒装上升，所有焊缝均应作煤油渗漏试验，并按规定比例和抽检图做X射线探伤专检，探伤比例应符合表2的要求。 表2气柜水槽壁板X射线探伤抽检比例水槽壁板厚度（mm）纵焊缝（%）T型焊缝（%）环焊缝（%）8~1210155＞1220305（10）水槽壁内外，除留一道面漆在注水前再涂刷外，均应随着槽壁的上升涂刷完毕。（11）水槽壁安装完后，将底板清理干净，按要求焊接完底板。然后便可放出各垫梁位置线，测出各垫梁标高，安装垫梁并找平。将整个塔圆周线在垫梁上做永久久标记。4．2．2．4中节组装与焊接（1）在垫梁安装中节位置线上点焊挡板，将上水封槽钢放在垫梁上进行组对，在水槽平台上设备多个吊架，挂倒链采用倒装法吊装。上水封槽钢圈离垫梁800mm，然后将上带板及上挂板与槽钢圈固定焊接，组装完后，先焊立缝，次焊对接平缝，再焊环缝。再将上水封吊起，临时与水槽固定，利用相同的办法组对下水封，上下水封应同口，水封与水槽亦应同心 吊装各立柱就位并调整，立柱与上下带板用螺栓连接并拧紧固定。吊装导轨就位，精调精测完毕后，与立柱用螺栓连接并拧紧固定，导轨的垫板与上下水封带板对接，斜焊缝焊缝接固定。焊接被导轨压的导轨垫板接缝和由内向外穿的导轨连接螺栓密封焊接时，应特别注意防渗漏，否则以后无法补焊。（2）吊装菱形板就位，先用扁担与20t吊车配合将菱形板吊装到位（见图8），再用四个小倒链拉住菱形板的四个角调整适度与导轨垫板和上下水封带板搭接点焊固定，菱形板与各立柱的任何部位都不准焊接或点焊。菱形板外四周应连续焊，内壁四周应断续焊。应先焊外侧下边缝，且应自上而上的分段焊，再焊上边的焊缝，外壁连续焊接完毕后，再焊内侧的断续焊缝，外侧连续缝的焊接，应保证不漏，可用煤油渗透法检漏试验。（3）一塔组装焊接完毕后，其内壁的防腐层应全部涂刷完毕，各焊缝和重叠处应补刷合格，外壁下部1.2m以下应全部涂刷完毕，外壁的其它部位可在气密性试验合格后再分层涂刷。二塔利用相同的办法组对。4．2．2．5钟罩、顶梁和顶板的组对焊接二塔组装完后，将预制好的三塔上带板及撇“八”字角钢在垫梁上组对，将其利用二塔上的群抱杆吊起适当高度，再组对下水封。把上带板落于下水封上，上下带板临时断续焊。在底板中央树立一个井字架，其高度H=钟罩拱高+上带板高+下带板高+150mm，井字架顶部焊接钟罩中心 圈。顶梁部件吊入，在底板上组对顶梁，两根主梁和一根次梁分别组成24片，在底板上组对焊接，利用井字架上和二塔周围设立的桅杆将顶梁组对好（见图9）。用20t吊车将顶板吊入，然后将顶板在顶梁上焊接成型。（顶板安装前应将配重和进出气管吊入）顶板预制时组装应由四周边板逐圈向中心方向搭接铺拼，焊接时则由中心起向四周方向施焊，先焊径向缝，后焊环缝，上面缝连续焊，下面缝断续焊，焊接顶板时，顶板与顶梁的任何部位都不准焊接或点焊。钟罩顶内部防腐应全部结束。顶梁、顶板与上带板利用水封槽、一、二塔挂圈上树立的60根桅杆（上部挂5t倒链）将顶梁与顶板吊起（见图10），桅杆宜设在一塔或二塔上立柱处。起吊前先割开中央井字架和上下带板之间的焊缝，起吊后，立即安装立柱，再安装导轨。4．2．2．6其它部件的组装焊接气柜的附属部件很多，例如斜梯、栏杆、配重块、管道、避雷、照明、自控等，主要应符合以下要求：（1）安装斜梯时位置应正确、垂直度应吊线检查，以防塔节升降时碰。（2）气柜内进出气管的内外壁应做完防腐后，再安装就位和焊接固定，与底板的焊缝一定要检漏。（3）根据实测和复测的导轮径向距和周向距的实际数据确定安装导轮架和导轮位置，并安装调整合格临时固定。 （4）清理内部杂物，去掉各临时固定点，复查底板在长期施工过程中误伤、误割处，并及时处理。（5）底板喷砂，做各防腐层和沥青层。4．2．3气柜的注水与总体升降试验4．2．3．1气柜的注水气柜注水主要检验水槽是否渗漏，基础的沉降情况。所以注水应分阶段，严密监测水槽是否渗漏，每天用水准仪观测基础的沉降量，水槽壁的倾斜度不得大于1/1000，若发现异常应停止注水。4．2．3．2总体升降试验（1）试验内容和目的气柜一、二、三塔升降各三次，检验各塔运转性能及气密性。（2）罐内气压值计算和风机选择升降试验时，各塔内的气压按下式计算：P=Q/F。式中Q—上升塔体的总重力（包括水封水重），N；F—上升塔体的圆截面积，m2。根据上述公式以计算出升降试验时各塔的气压值，其中包括气柜升降的最大气压值和最小气压值。各塔计算气压值见表3。表3各塔计算气压值（Pa）项目一塔二塔三塔实际计算压力344932392794表中所列的各塔升降气压值中最大气压值为3449Pa，风量泄漏可以不计，升降试验时所选择风机气压大于4000Pa即可。 选择9284A型风机其技术性能如下：风量=5086m3/h、压力P=4599Pa电机功率W=11Kw（3）升降速度升降试验时，由于要进行各项数据的测量，焊缝涂肥皂水试漏，各塔外壁面漆涂刷或补刷，因此第1、2次升降试验可以控制得慢一些，第3次升降试验可以进行得快一些。（如果由于鼓风机量不能满足上升速度要求时，可只考察下降速度）升降速度见表4。表4气柜升降试验速度（m/h）升降次数上升速度下降速度第一次2~37~8第二次2~47~10第三次5~610~12（4）试验前的准备工作升降试验前应做好以下准备工作：检查气柜导气阀门的严密性；在气柜顶部位置设置U型差压计；准备外供气鼓风机；将鼓风机与放空管下部的阀门连接，并关闭进气端闸阀和放空阀。准备必要的通信联络工具。（5）试验方法试升的方法：利用鼓风机向塔内充气，使塔体徐徐上升，通过导轮 运行情况和借助塔顶的U型差压计观察压力变化，来检验塔体上升的性能，并对安装焊缝涂刷肥皂水来检验焊缝的严密性，漏点做好标识补焊。试降的方法：当气柜一塔上升至最高位置后，打开放气阀使塔体渐渐下降，此时，要继续观察罐内压力变化和导轮情况，以检验塔体下降情况。（6）试验时的注意事项气柜充气应经常注意压差计的批示读数以及种域塔上升情况，如果产生压力突然升高现象，则应立即停止充气。'