地下油库施工工法.doc

地下油库金属油罐施工工法
第二工程有限公司重庆分公司 秦国立
一、 前言
目前，金属油罐制安施工方法主要有机械正装法、充气项行法和倒装法三种施工方法；其中倒装法是目前国内立式拱顶金属油罐施工中普遍采用的一种方法，而机械正装法和充气项升法因施工难度较大，结构尺寸不容易控制，很少采用。我单位施工的海军某地下油库，共有七台油罐，其中3000立方米立式拱顶金属油罐三台，500立方米立式拱顶金属油罐两台，5台油罐镶嵌在油库中，彼此独立，施工场地狭窄，且洞库只有一个出入口，吊车等大型机械设备无法进场，人工搬运作业量非常大，同时，洞库内通风条件较差，焊接产生的有害气体很难排除洞外，故要增设临时通风装置进行排烟，整个油罐制安难度非常大。
二、 工法特点
1、施工作业面小，适用于洞内狭窄工作面作业。由于本油库油罐施工是在土建完成以后进行的，金属油罐罐壁至罐室边缘只有90cm距离，作业面小，施工难度大。
2、无需大型吊装机械。由于是在洞内施工，一些大型吊装机械无法进入现场，从而减少了大量机械费用。
3、采用倒装施工，无需搭设脚手架，可以减少高空作业，施工较为安全。
4、有利于加快工程进度，保证工程质量。
5、可以降低成本，取得很好的经济效益和社会效益。
三、 适用范围
1、 适用于所有立式拱顶金属油罐，不适用于内浮顶油罐。
2、 适用于大型化工设备。如：储气罐、反应塔、吸收塔等类似设备。
四、 工艺原理（以3000m3金属油罐为例）
在油罐罐壁圆周均匀布置10只3.25m长φ250钢管立柱，所有立柱支撑连接成整体，支撑牢固、稳定，在每根立柱上各设置一台10吨手拉葫芦，并在每圈壁板下部（葫芦提力点）安装20#槽钢帐圈，以防止起吊时罐体变形，起吊时10只手拉葫芦同时用力均速提升，先起吊第一圈壁板（顶圈壁板）与顶板，然后起吊第2 圈、第3圈壁板至底圈壁板吊装结束。立柱根数的多少主要取决于金属油罐的容量及重量的大小，应适当分布，如立柱根数过少，不便于控制变形，过多则造成浪费。
五、施工工艺
材料准备与喷砂除锈
油罐下料预制

基础检查
底板组装焊接

X光检查
安装顶圈壁板、顶板和上部附件

组装下一圈壁板

焊接立缝

采用倒装法提升上一圈壁板

焊接环缝

返修
X光射线检查

是否合格

否 否
壁板是否吊装结束

是
是
强度和气密性实验

验 收

油罐制作安装工程施工工艺流程图
1、材料准备
（1）油罐所用的钢材、配件及其他材料，应有出厂合格证或材料复核证明。
（2）钢板选用A3F材料，要求表面及切口上不得有裂纹、夹层、夹渣、折痕、结疤、气孔、乱痕等缺陷，表面锈蚀麻点等深度不得超过板厚负公差的1.5倍。
（3）焊条采用符合国标的J422焊条。电焊条均须有出厂合格证书，焊条使用前必须进行烘干。
2、油罐下料预制
按照图纸及材料供应情况绘制排制图，按照排板图及规范GBJ128-90要求进行下料。
（1）为补偿焊接收缩及罐底锥度，罐底排板直径应比设计直径大1%左右。
（2）罐底边板短边（径向）长度和月牙板的宽度不小于700mm；中幅板和壁板的宽度不小于500mm，长度不小于1m；罐顶扇形板小头边宽不应小于180mm；包边角钢的对接焊缝和壁板立缝应错开200mm以上，与顶板的搭接缝应错开50mm以上。顶板的对接缝之间在错开200mm以上，罐底相邻两条中幅板短缝，均应错开500mm以上。罐壁相邻两节壁板的立缝，均应错开500mm以上，最下层壁板的立缝和底板接缝应错开200mm以上；开孔或补强圈外边缘应离开罐壁、底板焊缝100mm以上。（焊上部第一圈板时应考虑到最下一圈壁板的立缝与输油管道进出口开口位置的焊缝错开一定距离）
（3）钢板下料尺寸允许偏差
焊接形式
允许尺寸偏差（mm）
长度
对角线
对接
±2
不大于3
搭接
不大于+20、-5
不大于6
（4）对接钢板，厚度6-12mm应开出“V”型坡口，厚度大于12mm，应开“X”型坡口，角度45～70º之间，坡口钝边偏差不大于1mm。
（5）壁板、顶板及包边角钢经滚圆后，用弦长等于1.5m的样板检查，间隙不得大于3mm，放在平台上翘曲度与平台间隙不超过长度的2%，最大不超过10mm，角钢两边的夹角偏差为2º。
（6）钢板经切割后，应消除边缘毛刺、氧化铁等杂物。
（7）包边角钢采用热焊成型时，其厚度减薄不得超过1mm，表面疤痕、深度不超过1.5 mm，且不得有过烧变质现象。
3、除锈及防腐
由于金属油罐安装完后洞内空洞小，能见度低、潮湿等特点，油罐安装所用钢板须在安装前提前在洞外进行喷砂除锈和防腐。
（1）钢板喷砂除锈，采用粒度2~5mm的矿砂，压缩空气压力6~8kg/cm2。
（2）喷砂要除净金属表面锈蚀油污，直到露出金属光泽为止。
（3）喷砂除锈后要及时采用干布擦去浮尘，尽快防腐刷漆。
（4）防腐按照设计图纸要求的型号规格油漆进行刷漆，油罐内表面涂弹性聚氨脂涂料二道，罐体及所有附件盘梯、栏杆等外表面除锈后刷830、831沥青船底防腐漆各两道，再涂二道沥青。
（5）漆膜覆盖要完整、均匀、光亮，搭接缝离板边50mm不得防腐，待安装焊接完，试压合格后，再进行防腐刷漆。
（6）已调好的油漆应在5小时以内用完，以免因漆失效。粘度大时可加入5%环氧稀释剂，搅拌均匀后涂刷。
（7）刷两度漆间隔时间视第一度漆干燥后再刷第二度，间隔不小于12小时。
4、油罐基础检查
(1)基础标高的允许偏差为10mm，中心座标允许偏差为20mm。
（2）基础中心到基础边缘的锥度应符合图纸要求。
（3）基础沿罐壁板位置周边，每隔2m测一点，相邻两点之间高差不得超过5mm，同时，任意两点之间高差不得大于10mm。
（4）基础表面径向平整度，用2m长直尺检查，间隙不得超过10mm。
（5）沥青砂垫层应密实，无贯穿裂纹、分层等缺陷。
5、焊接一般要求
（1）油罐组装焊接时，钢板间的缝隙应符合下表规定。
钢板连接
间隙（mm）
手工焊
自动或半自动焊接
对接
4~6mm厚板
边缘对口间隙
1.5~2.5
小于1
边缘对口位移
小于1
小于1
7~12mm厚板
边缘对口间隙
2~3
小于2
边缘对口位移
小于1
小于1
搭接
各种
厚度
搭口间隙
应尽量贴紧局部最大间隙不大于2
小于1
T字形缝
各种
厚度
垂直和水平
板的间隙
小于2
小于1
（2）施焊前，应将焊口处清理干净，不得有油污、铁锈、水份等，在搭接板间不得夹有其它杂物。
（3）进行点焊所用焊条，应与焊接所用焊条牌号相同，直径一般3~4mm为宜，所用电流比焊接时增大10~15%，每处点焊长度一般为40~60mm，点焊完认真清理溶渣，发现有裂纹铲去重焊。
（4）焊条必须妥善保管，各类焊条必须存放于干燥通风良好库房内，严防受潮变质，使用前必须进行烘干后方可使用。
（5）焊接过程中，为使焊缝有自由收缩的可能，应尽量减少点焊数目，最好采用卡具固定。
（6）多层焊时，焊缝未完全焊好前，不可中断，如不能在敲去溶渣乘热再焊时，则不应立即敲击溶渣，必要时采取保温措施，使焊缝温度缓慢下降。
（7）焊缝不得用大锤敲击
（8）焊缝表面应呈均匀细密的鱼鳞状，焊缝应有一定的加强高度，应平滑地过渡到基本金属表面，焊缝不得偏斜。
（9）焊缝表面及热影响区内基本金属用5~10倍放大镜检查，不得有裂纹。
（10）焊缝表面不得有气孔和夹渣，焊缝边缘的咬肉深度，当板厚等于或小于6mm时，应小于0.5mm；当板厚等于或大于7mm时，应小于1mm。
（11）多层焊接时，应彻底清除前一层焊缝上的溶渣，如发现有气孔、裂纹应铲去重焊，上下两层焊缝的接头应相互错开30~50mm。
6、罐底的组装和焊接
（1）铺设底板时，必须防止损坏防腐层和钢板下表面防腐层。
（2）首先应绘制焊接顺序图，为防止底板焊接变形，焊接应按下列顺序进行：
1）焊接边板外缘≥150mm长搭焊（按图纸把搭接在下面的一块板敲弯后，将两块搭接板整平后焊接）或≥200mm长对接焊缝时，采用对称隔缝跳焊法接2~3层施焊，见罐底焊接顺序图一。
2）焊接中幅板的短边搭接焊缝（又称横向搭接焊缝），采用分段倒退法由板中间向两面施焊，留下边板短边搭缝不焊，见罐底焊接顺序图二。
3）焊接中幅板长边搭接焊缝（又称纵向搭接焊缝），采用分段倒退法由罐中心向两侧逐条施焊，位于罐底中心线处的那条中幅板两边搭缝，待所有中幅板边搭缝焊完后再进行焊接。按每条长边焊缝留下距边板搭接缝700~800mm 一段不焊，见罐底顺序图三。
4）待最下层壁板与罐底连接的“T”型环缝焊完后，再按下步顺序焊接罐底剩余的全部焊缝：①、按朝向罐中心的方向，隔跳焊接边板的纵向搭接缝和月牙板的横向搭接缝；②、焊接边板与中幅板的横向搭接缝。③、焊接月牙板与中幅板的纵向焊缝；④、分段、隔跳焊接留下的700~800 mm长的焊缝。见罐底焊接顺序图四。

7、罐顶组装焊接
（1）组装罐顶前，应对罐底底板边缘尺寸及周围水平进行测量；
（2）在罐底上按最上一圈壁板的外直径划出最上一圈壁板的安装圆周线；按最下一圈壁板的内、外直径划出最下一圈壁板的安装圆周线（即表示出最下圈壁板的板厚，便于在罐内罐外调整安装位置）。沿最上一圈壁板圆周线内侧，每隔一定距离临时点焊定位角钢。
（3）组装第一圈壁板（从上往下数），参照排板图应考虑到最下圈安装进出油管的那块钢板的安装位置，要使最下圈壁板的竖缝避开开孔位置，并按要求检查其周长、椭圆度，施焊立缝，然后安装包边角钢，角钢高出壁板的局部偏差不大于４mm。包边角钢的焊接顺序，应先焊角钢的对接缝，再焊与第一圈板连接的内部连续缝，最后焊外部连续焊缝，且应由几名焊工对称均布沿同一方向，采用分段退步法施焊。
（4）罐顶安装前，应检查包边角钢的椭圆度，并根据排板图等分划线，然后点焊顶板定位挡板。
（5）罐顶板安装，先在扇形板上焊上加筋板后利用在罐底板上临时安装的移动台架进行组装；组装顺序为从一侧开始沿圆周方向顺序进行，组装后的罐顶几何尺寸，要求准确，加筋板要在罐顶全部焊好后再进行焊接。
（6）顶板搭接缝内外均采用连续焊。一般按照先内后外顺序焊接径向长缝。在内、外两面焊接长缝时，方向相反，并应采用分段退步法，由两名以上焊工对称均布隔跳施焊。
（7）罐顶焊完后，局部凹凸不得超过变形长度的1%，最大变形不得超过15mm。直径偏差（包括第一圈壁板和包边角钢）容积大于或等于2000m3时为设计直径的2‰，最大偏差为50mm。
（8）第一圈壁板焊完后进行X光射线探伤，对检查不合格反回片者，应立即修磨焊缝，重新焊接，重新X光检查，合格后进入下一工序。
8、壁板组装焊接（倒装法）
（1）组装第二圈壁板前，首先在第一圈壁板内壁下沿200mm处安装临时胩圈，目的增强第一圈壁板的刚度。胩圈采用20#槽钢制做。为适应各圈壁板直径的微小差别，胩圈分成3~6段，并用螺旋千斤顶把加强圈顶紧，使之贴合在罐壁上，在油罐罐圆周均布设置10只立柱（φ235钢管），立柱不易过高，这里取3.25m可满足施工，过高则稳定性较差，为了确保在提升过程中罐体的稳定性，立柱应进行加固处理，每根立柱在底板上设置2根角钢L50×50×5支撑，所有立柱之间用φ22螺纹钢拉筋拉紧，并且每根立柱与设在罐底中心的立柱，用φ22钢筋连接，确保立柱足够的稳定性（见图），然后在立柱上安装10T手拉葫芦，在胩圈上安装吊耳。

（2）在第一圈壁板外予围第二圈壁板，点焊竖缝（留1~2条竖缝作收口缝不点焊，条收口缝要在同一直径上）。竖缝上下两端各满焊100mm，然后用水平安装在第二圈壁板收口缝外面上下对称位置的二个手动葫芦，将壁板收紧至设计尺寸，再连续焊接中间的余留的竖缝，焊完后，将手拉葫芦放松，使内外两圈壁板间有10mm宽缝隙，然后用手拉葫芦起吊，要求拉升时服从统一指挥，均速上升，吊装到设计标高后，收紧收口处二道手拉葫芦使内外壁板环缝密合，组对好每一圈与第二圈的环缝点焊固定后，焊接收口处竖缝隙和环缝，然后放下胩圈，进行X光伤，结束后，进入下一圈壁板安装。
（3）组装第三圈以上各圈壁板，方法同上。
（4）各圈壁板的焊接应遵守下列规定：
①、板厚6mm以下的壁板立缝（不开坡口），内外各焊一道，先焊外侧，后焊内侧。
②、板厚6~12mm的壁板立缝（开“V”型坡口），先焊坡口一侧（外侧）的第一道，再焊内侧一道。焊内侧一道前用风铲等工具将焊缝根部焊根铲掉，最后焊接外侧第二道、第三道。
③、焊上下两圈壁板环形搭接缝，内外缝均采用连续焊，先焊内部环缝，后焊外部环缝，板厚 6mm以下焊一道，6~8mm者焊两道，8mm以上者焊三道。
（5）、焊接最下一圈壁板与罐底连接的环形“T”型焊缝，焊接前应将罐底边板和中幅板点焊连接全部铲开。焊接时应由数对焊工均布在罐内外周围，每两名焊工为一组，一人在外侧，一人在内侧，内侧焊工要走在外侧焊工前约300~500mm左右，并沿同一方向分段倒退法施焊。
（6）、罐壁焊完的后，应符合下列要求：
①、罐壁高度（包括第一圈板）偏差为设计高度的5；
②、罐壁垂直度偏差不大于壁高的4‰，最大不大于50mm；
③、直径偏差：容积大于等于2000mm3为设计直径的2‰，最大偏差为50mm；
④、壁板局部凹凸度，因弦长1.5m的样板检查，具间隙为：板厚小于等于5mm，不大于5；板厚大于等于6mm，不大于3mm。
9、检漏试压
（1）、罐底试漏前，应清除罐内的一切杂物。焊缝上的焊渣、铁锈应清刷干净，并进行仔细外观检查，如发现缺陷、伤痕等进行补修。
（2）、罐底全部焊缝，须进行严密性检查，检查办法为采用真空法：将焊缝表面涂刷肥皂水，然后将真空箱压在焊缝上，用真空泵抽真空箱，当真空度达到300mm水银柱时，进行检查，如焊缝表面没有气泡出现，即为合格。
（3）、罐壁全部焊缝须进行严密性检查。先在罐外所有焊缝上涂上白粉，在内部对接缝上涂以煤油，分二次涂刷，间隔六小时，在搭接缝上内侧钻孔用1-2kg/cm2压力压入煤油，外部检查无煤油痕迹为合格，合格后将孔补焊好。
（4）、罐壁的强度试验。采用充水检查，水位高度应等于设计最高油位。装水24小时后，应对焊缝逐条再次检查，无异常变形，不渗漏，即认为强度试验合格。
（5）罐顶严密性试验。在罐壁强度试验合格的基础上，放样一部分水（约1m高），然后将罐顶各开口密闭，继续上水，然后在罐顶各焊缝涂抹肥皂水，无气泡产生为正压试验合格。
（6）、金属油罐负压试验：方法是在罐顶正压试验合格后，不打开罐顶各开孔，缓慢放水，当气体空间的真空度达到-60mm水柱时，迅速关闭放水闸，再仔细检查罐顶，罐壁无显著变形，则为合格。
六、劳动组织
现场负责人 1人 总工程师：1人
质检工程师 1人 电焊工：18人
气焊工 5人 钳工：10人
电工 1人 喷砂工：3人
油漆工 5人 探伤工：2人
司机 1 人 力工：10人
合计：57人
七、机具设备（见下表）
序号
设备名称
数量
序号
机具名称
数量
1
吊车（8T）
1台
10
机械4斤顶（20T）
5只
2
卷板机
1台
11
机械千斤顶（5T）
6只
3
半自动切割机
1台
12
角间磨夹机（φ125）
8台
4
分割工具
2套
13
砂轮机
1台
5
交直流电焊机（250A）
14台
14
水平仪
1台
6
烘烤箱
1台
15
经纬仪
1台
7
空压机
1台
16
油漆测量仪
1台
8
真空泵
1套
17
台钻
1台
9
倒链（10T）
10只
18
喷砂机具
1套

19
倒链（5T）
3只
八、质量保证措施
（1）、所有储罐工程材料，必须有材质证明书和出厂合格证；
（2）、施工现场设专职质量检查员，对施工全过程进行监督检查，凡不符合质量要求的作业，有权停工。
（3）、焊工应取得所施焊范围的资格，焊条使用前按出厂证书的规定进行烘干，在使用过程中保持干燥。
（4）、油罐组装时，采取必要的防变形措施和避免强行组对，顶板安装时采用顶板组装专用胎具进行安装，对于开孔安装管口附件的应先焊上加固件后才可以开孔、安装。
（5）、实行焊工编号，定岗作业，并在罐体展开图上标注清楚。射线探伤及缺陷修复部位要做好记录，在展开图上标注清楚。
九、安全措施
（1）、因洞库内较潮湿，为确保工期，必须采取必要的防潮措施，进洞人员穿绝缘鞋、护膝，确保人员安全。
（2）、施工吊装所用钢丝绳，葫芦检查无损伤后方可以使用。
（3）、射线检查时，必须设置警示牌，并用绳设安全活动区。
（4）、施工现场的氧气瓶、乙炔瓶应放置正确，并保持一定的安全距
离，离开明水区域10m以上。
（5）、各动火点应配备足够的预防器材。
（6）、罐体在吊装过程中必须服从统一指挥，保持平稳，绝对不得倾斜，吊点受力必须均匀。
（7）、立柱吊耳及支撑的焊接必须牢固，并合理分布，严防吊点受力不均或过大而断裂。
十、技术经济分析
（1）、采用本工法施工，可以省机械费，由于大型吊装机械无法使用，降低工程造成价10%，节约成本10万元。
（2）、采用本工法施工，施工进度快，一个3000m3的立式拱顶金属油罐仅用9天就完成了整个油罐的制作安装工作，可以确保工期，满足合同要求。
（3）、采用本工法施工，尤其适用于在施工场地狭小的工程中应用，具有推广应用价值，受到了中国人民解放军总后勤部领导的高度赞扬，取得了较好的社会效益。
十一、工程实例
我单位施工的海军某地下油库，立式拱顶金属油罐采用倒装法施工，解决了施工场地狭窄，且洞库只有一个出入口，吊车等大型机械设备无法进场，洞库内通风条件较差，焊接产生的有害气体很难排除洞外，增设临时通风装置进行排烟，整个油罐制安难度大等的施工难题，对今后类似工程具有指导性、借鉴性。