大型储罐垂直度超标纠偏分析

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【摘 要】 本文对影响大型储罐垂直度的因素进行了详细分析，并指出了钢板本身、焊接变形、施工方案的选择及环境等因素是影响垂直度的主要因素，针对影响因素提出了控制措施。最后结合工程实例对大型储罐进行了纠偏。

【关键词】 大型储罐 垂直度 纠偏措施

1 大型储罐存在的问题

在我国大型储罐快速发展的过程中，储罐的安全性能显得非常重要，大型储罐危险性大，影响范围广，一旦发生安全事故，势必会给企业和社会造成重大损失[1]。

近年来，随着我国生产制造技术的逐步提高，制造过程中存在的缺陷慢慢减少，但是有些储罐使用时支柱与球壳连接的焊缝出现裂纹，这主要是由于焊接制造时遗留了一些气孔和夹渣[2]，会引起焊缝原有的裂隙扩展，甚至有贯穿的风险，支柱的倾斜与倒伏会严重地影响储罐的安全运行。

2 影响垂直度的因素

2.1 钢板因素

（1）钢板在交通运输时，由于放置方式不合理，导致局部受力变形。（2）钢板预制安装时，下料尺寸没有严格控制，造成钢板的直线度和钢板对角线的差值超标。（3）在卷板制造过程中，滚压次数没有达到要求，导致钢板有较大应力，造成鼓起现象。

2.2 焊接变形因素

2.2.1 结构原因

由于罐壁底圈和其内外大角缝隙差距较大，这会造成罐壁底圈缘板整体内收，上口会随着外张，导致壁板垂直度出现偏差；壁板上的加强圈、抗风圈以及包边角钢，它们都可能导致壁体内收，影响罐体垂直度；对大型的储罐焊接时，罐体周围会出现波浪式的变形，也可能影响罐体的垂直度。

2.2.2 焊缝的组合安装质量

钢板安装导致的误差、安装工艺的落后和施工水平落后等原因都会造成焊接不合标准，例如对口之间的间隙不匀称、错边值超过标准、上口值超过标准、强力组装、角变形超过标准等因素，都会导致焊缝之间的变形，进而影响罐体垂直度。

2.2.3 焊接工艺

由于焊接工艺的原因，导致内外坡口的配对不合适，这样就会造成填充量不均匀，不均匀受力引起焊缝变形，并且棱角度超标，使焊缝结合处及其附近的罐壁板上部外张，从而引起罐壁板的垂直度超标。

2.3 施工方案制定的因素

通常所用的水浮正装法，就是在每圈钢板施工完成以后，然后升水到达某个水平，继而焊接下一圈钢板，这种工艺的缺点是，可能导致壁板焊缝收缩，使壁板周长变短，但是每圈壁板的安装都是以下圈的为基准线进行的，为了是内壁比较平齐，就会引起壁板向内部收缩，周长势必减少，那么壁板会出现内倾现象，导致罐壁板的垂直度也出现此种现象。

2.4 外界环境因素

由于环境温度的改变，由于浮顶下水的物理力学性质，导致水面高低起伏变化。除此之外，天气降水量因素也会引起水面高低起伏，由于罐壁和浮顶是用斜撑来结合的，那么就会导致罐壁板向四周外张或者是内倾，这也会引起罐壁的垂直度超标。

3 控制措施

3.1 严格储罐质量和预制水平

要对材料进行严格的质量检查，对已经变形的钢板要进行矫形，对那些变形比较严重又无法纠正的的不能使用。滚板操作时要增加滚压的次数，通常滚压4-5次即可，这主要是为了用来消除板内的应力水平，滚后完成的壁板应立放在平台上，按照标准检查其滚压的弧度大小和纵向的直线度大小是否标准规定，对那些不符合标准规定的进行矫形处理。

3.2 焊接过程的变形的控制

要根据实际焊接过程中的情况，还要参照以往工作经验，制订可行的焊接工艺，特别是坡口的焊接尺寸要合理。必须按照标准规定进行组对焊缝，将对口之间的间隙、初始的棱角度大小、错边量大小等指标控制在标准要求之内，并采取先进的组对卡具。

3.3 改进施工方案

在纵缝焊接时，为了补偿焊缝收缩量，每圈壁板都留一道活口，待其他纵缝焊接完成后，再焊活口，但是在实际施工中，由于钢板自重的原因，留一道收口缝的补偿效果不是很好，因此，通常在沿着直径留2道活口，用来减少由于缩小而导致的壁板形变，这样才能保证垂直度。

4 工程实例

4.1 概况

2012年4月11日，对原TK-08-500油罐边缘板及罐顶包边角钢水平测量，结果在210°位置沉降最大为-210mm，45°位置次降量为+55mm，累计偏差达到265mm，对罐顶内径进行测量，在0°-180°最大为60150mm，135°-315°最小为59850mm，内径偏差为300mm，对油罐内壁垂直度测量结果在180°、195°、210°、225°240°位置底部往罐内编分别为90mm、110mm、125mm、105mm、55mm，根据检查结果以上各点已超过设计要求。

4.2 纠偏措施

（1）在环梁四周的32个检查孔内各放置一个50吨液压千斤顶，千斤顶顶住罐壁板位置，同时也可以减少千斤顶对环梁的局部压力，千斤顶上部同样垫上钢板，增加千斤顶与罐体的接触面积，所使用的钢板略小于检查孔为宜。在150°至285°及0°、45°、90°、315°共14个位置从抗风圈上部至罐底板罐外壁各安放一个线锤，并在罐体上标出垂直度要求，以便在千斤顶提升时随时加强对油罐垂直度的检查。（2）在千斤顶顶升前先按设计要求在每隔1.5m处将环梁上的沥青砂清除至基础，露出基础面，并将其凿平。（3）在千斤顶顶升过程中在需按放垫铁处，按放400mm×300mm垫铁，随着千斤顶的升高，逐步增加和调整垫铁的厚度，以防千斤顶在顶升时打滑损坏罐体，并跟踪检查各线锤的罐体垂直度，按罐体沉降点的数据控制顶起高度，利用水准仪对需纠偏各点检查底部的高度和水平度。（4）在顶升达到要求后，罐底板与环梁形成的空隙，将干砂往空隙处向内部填充，捣实、封堵，并每隔6m留出一个宽100mm空隙，以便空压和将砂子吹入。（5）空压和吹沙时，用干细沙，并将空气流量调小，砂流量调大，防止风速过快，损坏沥青层，并能使底板下空隙尽可能填充严实，在底板下充砂完成后将四周严密封堵，以防干砂外流。（6）最后将环梁顶板混凝土凿开，露出环梁钢筋，进行钢筋绑扎和立摸，浇注C40细石混凝土，并做好防水层。

参考文献：

[1]杨宪中.1000m3液化石油气球罐倾斜事故的原因分析[J].中国锅炉压力容器安全，1999.15（12）：39-41.

[2]颜合皋.球罐支柱冻裂及其对策[J].中国锅炉压力容器安全，1992.8（6）：8-9.