倒装法在立式圆筒形钢制储罐施工中的应用

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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

中图分类号：TS914文献标识码： A

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】