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不锈钢立式储罐施工工法

1 前言
不锈钢立式储罐与碳钢、 低合金钢材质的立式储罐相比, 具有更好的耐腐蚀性及洁净度, 更适用于存储某些化工原料及产品。因不锈钢材质的特殊性, 其施工也与碳钢、 低合金钢材质的储罐存在一定不同, 特别是在防渗碳、 焊接变形防控及内壁表面处理等方面。
我公司根据已往施工项目的成功经验, 总结、 开发的《5000m3不锈钢储罐施工工法》获石油工程建设省部级工法, 工法编号: SYGF-02- 。依托我公司于 承建的大庆炼化公司丙烯酰胺装置安装工程中1000m3不锈钢立式储罐的施工, 对原工法进行改进和创新, 如使用液压提升替代手拉倒链提升、 优化壁板焊缝焊接顺序、 内壁表面处理使用手持式机械抛光和封闭循环喷淋式酸洗钝化等。为使工法具备更广泛的适用性, 对原工法《5000m3不锈钢储罐施工工法》内容进行更新、 完善, 升级调整为《不锈钢立式储罐施工工法》。
2 特点
( 1) 在罐板卷板时采用帆布包覆辊筒的软防护措施, 可有效避免壁板表面划伤。
( 2) 用液压提升替代手拉倒链提升, 起升平稳、 劳动强度降低、 工效提高。
( 3) 针对奥氏体不锈钢材质易产生焊接变形的特点, 就不同施焊部位分别制定有效的焊接变形防控措施, 并对壁板焊接顺序进行优化调整。
( 4) 内壁表面处理创新地采用手持式机械抛光和封闭循环喷淋式酸洗钝化, 质量更优、 效率更高。
3 适用范围
本工法适用于现场组焊的容积2×104m3及以下的不锈钢立式储罐的倒装施工。
4 工艺原理
本工法为不锈钢立式储罐施工的组合工艺, 主要包含焊接变形防控工艺、 罐体液压提升工艺、 采用手持式机械抛光和封闭循环喷淋式酸洗钝化的内壁表面处理工艺等。
4.1 焊接工艺
图4-1 行程放大式液压提升机示意图
2h
h
被提升壁板
动滑轮
钢丝绳
液压缸
柱 塞
为有效控制焊接变形, 罐底焊缝采取反变形矫正和加装压杠等强制措施; 罐壁焊缝采取双面焊, 在优化焊接顺序的同时, 经过调整坡口型式和背面清根量, 保证焊缝两侧填充金属量相当, 以消除焊接角变形。
4.2 组装工艺
罐体提升设备采用行程放大式液压提升机, 如图4-1所示, 根据动滑轮组原理实现行程放大, 达到缩小提升装置高度的目的, 在施工中不需在罐顶开、 补”天窗”。且提升机采取一机一泵的设计方案, 提升作业时既可多机集中控制, 保证提升同步性; 又可单机控制, 精确进行环缝组对调整。
4.3 内壁表面处理工艺
4.3.1 机械抛光的原理
使用抛光轮施加以一定的压力在不锈钢表面作高速旋转, 使不锈钢表面产生塑性变形, 实现削凸填凹的整平过程, 并以高速重复进行, 使原表面缺陷被清除, 粗糙度降低, 变得平滑光洁, 可有效防止介质物料粘连。
4.3.2 酸洗钝化的原理
经过酸洗将不锈钢表面原有氧化膜腐蚀掉, 将铁及铁的氧化物优先溶解, 使不锈钢表面富铬, 再在氧化剂钝化作用下产生完整稳定的钝化膜, 这种富铬钝化膜的电位可达+1.0V(SCE), 接近贵金属的电位, 可有效提高抗腐蚀的稳定性。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
图5-1 施工工艺流程

施工工艺流程见图5-1。

可见不锈钢立式储罐施工工艺流程与普通碳钢、 低合金钢材质的立式储罐基本相同, 以下着重对不同之处加以叙述, 相同之处予以省略、 简化。
5.2 操作要点
5.2.1 基础验收
底板安装前, 对储罐基础进行复查, 核对基础标高、 直径、 方位、 坡度、 表面凹凸度等是否符合设计及规范要求。
5.2.2 罐体预制
5.2.2.1 排板
不锈钢储罐壁板板幅( 1.5m×6m) 相对较小, 每圈纵向焊缝增加, 加上其线膨胀系数又较大, 为此由纵缝焊接形成的圆周收缩量也较大。对纵缝焊接收缩量进行准确估算, 是壁板精确排板的前提条件。纵缝焊接横向收缩量可用下述公式进行计算:
( 式5.2.1)
式中: F—焊缝横截面积mm2, mm; δ—板厚, mm。
5.2.2.2 切割
图5-2 滚板机辊筒使用帆布包裹

图5-3 壁板拉运胎具

切割平台与不锈钢钢板间用木方或胶皮隔离, 以防止板材表面刮伤、 渗碳污染。不锈钢钢板采用等离子切割, 在切割线附近150mm范围内用膨润土加水配成糊状物涂刷, 可有效防止切割飞溅污染板材。
5.2.2.3 卷板
为防止不锈钢钢板表面在卷板时渗碳污染, 原采用镀锌铁皮或薄不锈钢板包裹滚板机辊筒, 现改进为用2层帆布包裹, 见图5-2。这样, 一是帆布比镀锌铁皮或薄不锈钢板包裹隔离辊筒更简便易行; 二是帆布更为柔韧, 可在卷板时避免表面划伤。帆布表面应注意时常清理, 避免附着尖锐物。另卷板时, 应将壁板上有划痕、 表面损伤的一面置于底面, 即让其为罐壁外侧、 不与介质接触的一侧。
5.2.2.4 存放及拉运
预制完毕的半成品, 在存放及拉运过程中, 在胎具上包覆镀锌铁皮或垫不锈钢垫板隔离, 捆扎固定采用不锈钢带或镀锌铁丝。罐壁拉运必须使用专用胎具, 其支架曲率应与罐壁一致, 以防止变形, 如图5-3。
5.2.3 罐体组装
5.2.3.1 防渗碳措施
不锈钢储罐的组装与普通碳钢、 低合金钢材质的立式储罐基本相同, 区别主要在于组装过程中针对不锈钢材质采取的若干防渗碳措施。
( 1) 铆工工具的防渗碳措施。铆工组对使用不锈钢或木质的工具, 见图5-4。

图5-4 铆工使用的不锈钢工具和木质工具
( 2) 壁板组装限位支墩。顶圈壁板安装前, 在底板上划出壁板组装圆周线, 沿圆周均匀布置槽钢支墩, 间距300～500mm, 上下用不锈钢垫板隔离, 支墩与底板点焊, 同时将壁板组装圆周线引至支墩上面, 并在支墩上点焊 60mm高的不锈钢挡块, 如图5-5所示。
图5-5 壁板组装限位支墩设置

( 3) 胀圈的防渗碳隔离措施见5.2.3.3及图5-6; 提升设备的防渗碳隔离措施见5.2.3.5及图5-10。
5.2.3.2 罐底组装
( 1) 底板按排板图及预制编号、 划线位置进行铺设。罐底采用带垫板的对接接头, 铺设时应将垫板一侧先与底板分段点焊、 贴紧, 其缝隙不得大于lmm。
( 2) 底板组对采取”由小块到大块”拼装原则, 由储罐中心向两侧进行, 先组焊短焊缝, 再组焊长焊缝, 且前道焊缝直至组焊完成并冷却后, 方可组焊下道焊缝。组对时按5±1mm控制焊缝间隙, 将垫板另一侧与底板贴紧, 在坡口内按断400mm焊200mm进行点焊固定。
5.2.3.3 顶圈壁板组装
( 1) 在吊车的配合下, 按顺序依次将壁板吊装至限位支墩上就位, 全部就位后, 以壁板组装圆周线为基准, 壁板根部用楔子进行限位固定, 同时调节罐壁椭圆度和上口水平度。限位完成后组对纵缝, 收尾纵缝暂不组对用手拉倒链收紧, 待其余纵缝全部组对完毕并上下盘圆后, 切割尾板余量, 再进行收尾纵焊缝的组对。
图5-6 胀圈与罐壁接触部分用镀锌铁皮隔离

图5-7 包边角钢安装

图5-8 加减丝安装图片

图5-9 罐顶顶板收尾缝组焊

( 2) 顶圈壁板组对完毕后, 所有纵向焊缝同步施焊, 为防止焊接收缩使罐壁周长缩小, 造成”卡墩”现象, 在收尾焊缝组对时应适当放大周长。纵缝焊接横向收缩量按( 式5.2.1) 计算, 顶圈壁板厚8mm, 共有7条纵缝, 则放大量ΔL=7ΔH=7×0.27×0.577×8×8/8≈8.75mm。
( 3) 顶圈壁板所有纵焊缝组对完毕后安装胀圈, 胀圈用[200槽钢制作, 中间用10t千斤顶撑紧, 与罐壁接触部分用镀锌铁皮隔离, 以防止渗碳, 如图5-6所示。
( 4) 先将顶圈壁板每条纵焊缝顶部100mm进行满焊, 然后进行包边角钢安装。包边角钢安装时, 先将上边缘与罐壁点焊, 然后用自制压钳使之与罐壁压紧, 再点焊包边角钢下边缘, 如图5-7所示。
( 5) 包边角钢安装完毕后, 安装加减丝和罐底支撑环, 加减丝一端安装在罐底支撑环上, 另一端点焊在罐壁顶部, 碳钢与罐壁接触位置加不锈钢垫板隔离, 如图5-8所示。经过调节加减丝长度可调整罐壁垂直度。顶圈壁板组装尺寸经验收合格后, 方可进行纵缝焊接。
5.2.3.4 罐顶组装
1000m3储罐罐顶较小, 可先于地面进行组焊预制。按排板图将顶板进行拼接, 组装时预留一收尾缝最后组焊, 先组焊除收尾缝外的顶板焊缝, 然后组焊肋筋, 再用吊车将罐顶中心提起, 用加减丝调节收尾缝间隙, 进行收尾缝组焊, 如图5-9所示。罐顶预制完毕后, 用吊车吊装就位, 进行组焊。
5.2.3.5 提升设备安装
( 1) 提升设备选择和需用数量计算。提升设备选用行程放大式液压提升机, 需用数量根据罐体重量和周长两个因素进行计算, 选用最大值且为偶数, 其计算经验公式:
≤N≥ ( 式5.5.1)
式中: N—提升机台数( 若为奇数则加1) , 台; G—提升罐体最大重量( 含附件, 不包括罐底) , t; L—罐壁周长, m; T—单台提升机最大提升重量, t。
1000m３不锈钢立式储罐提升罐体最大重量34.6t, 周长36.2m, 单台提升机最大提升重量5t, 根据( 式5.5.1) 计算, 则取N为10台。
( 2) 提升设备安装。提升机设备在顶圈壁板围板前提前置于罐内, 顶圈壁板和罐顶组焊完成后安装就位。提升机沿罐壁均匀布置且必须保证垂直于地面, 下垫镀锌铁皮与底板隔离, 底座用6块挡板予以固定; 两根45°斜支撑固定在罐底板上, 接触部分用不锈钢材质过渡; 提升机的两个前滑轮与罐壁相距30厘米, 环形钢丝绳经过固定在胀圈上的U型卡具与胀圈连接, 吊点两侧焊接不锈钢档板。详见图5-10。

45°斜支撑与罐底接触部分用不锈钢材质过渡
吊点设置
图5-10 提升机安装采取的防渗碳措施
5.2.3.6 第二圈至最后一圈壁板组装
( 1) 围板和纵缝组对。顶圈壁板组焊完毕后, 启动提升装置将罐体提起约200mm, 进行第二圈壁板围板, 依次组对纵缝, 且必须保证上口水平度( 收尾纵缝不组对用手拉倒链收紧) , 同时从收尾纵缝对面起将木楔打紧, 使第二圈罐壁与顶圈罐壁贴紧。
( 2) 罐体提升及环缝组对。收尾纵缝锁紧后, 第二圈罐壁其余纵向焊缝由数名焊工在外侧同时施焊, 施焊完毕后打开锁紧装置。启动提升装置, 提升罐体至1m高度停止, 在上圈壁板下沿内侧焊接不锈钢挡板, 挡板间隔300mm左右均匀分布。继续提升罐体至环缝组对位置, 调整好环缝间隙后锁紧收尾纵缝, 使下圈壁板上沿紧贴上圈壁板下沿的挡板。环缝组对时, 收尾纵缝两侧各1m范围内环缝先不组对, 待尾板多余部分用磨光机切除并打磨坡口后, 再进行收尾纵缝和剩余环焊缝的组对。
环缝组焊完毕后, 将胀圈千斤松开, 降胀圈降至第二圈壁板最下方, 顶紧胀圈。进行下一圈壁板围板、 组对、 焊接及提升, 直至最后一圈。
5.2.4 焊接
5.2.4.1 焊接工艺概述
( 1) 不锈钢储罐罐体焊接采用焊条电弧焊, 根据焊接工艺评定选用A102焊条。
( 2) 小线能量施焊, 层间温度控制在100℃以下, 减少敏化温度区间停留时间,避免晶间腐蚀。需要时可强制快速冷却焊道, 方法如下: 用海绵吸足水, 敷在焊道及热影响区, 冷却时勿需敲掉药皮, 以防止水蒸气侵入焊缝, 待冷却后药皮自行脱落。
( 3) 罐壁纵向、 环向焊缝采取双面焊接, 与介质接触的内侧焊缝最后施焊。
( 4) 针对奥氏体不锈钢易产生焊接变形的特点, 采取有效的焊接变形防控措施。
5.2.4.2 罐底焊接
罐底焊缝坡口内如存有水汽, 应使用压缩空气吹除。为有效控制焊接变形, 在罐底施焊时, 除应遵守”先焊短焊缝, 后焊长焊缝; 初层焊道应用分段退焊或跳焊法”的一般要求外, 还应采取如下措施:

组对完毕后, 施焊前, 用镀锌钢管垫于焊道垫板下使其隆起2～3°, 用木锤轻敲坡口两侧, 作适量角变形
焊接完毕, 焊道冷却后, 镀锌钢管抽出, 如有向上拱起的变形, 用木锤敲击焊道, 释放应力, 消除变形
处理完毕
( 1) 短焊缝点焊固定后作2～3°反变形, 以抵消焊后变形量; 如反变形量不能完全补偿焊后变形, 则将反变形量放大, 使焊后出现向上拱起的变形, 便于焊后用木锤敲击焊道矫正变形, 如图5-11所示。

图5-11 短焊缝反变形矫正示意图
( 2) 罐底长焊缝作反变形后加装反变形压杠, 强制施加反作用力来抵消焊接变形, 如图5-12所示, 反变形压杠两端楔入木楔, 中间采用不锈钢垫板与底板隔离。
5.2.4.3 罐壁纵缝焊接
图5-12 长焊缝反变形加装压杠

图5-13 纵缝内侧加弧板防焊接变形
( 1) 纵缝焊接顺序。罐壁纵缝采用V型坡口, 双面焊接, 先焊外侧后焊内侧。因纵缝两端极易出现外翘变形, 造成环缝T字缝处组对困难, 因此可在纵缝两端各留出150～200mm不焊, 待环缝组对完毕后, 再与T字缝一起焊接。外侧焊接时, 先从罐壁纵缝中间位置向上焊接, 再由纵缝下部向中间位置焊接。内侧焊接前, 先进行清根, 清根深度控制在板厚的1/3～1/2间, 使内外两侧填充金属量基本相当, 以消除焊接角变形; 且清根坡口根部应保持一定宽度, 以避免焊接形成内部未融合。
( 2) 纵缝焊接操作手法。采用灭弧焊, 焊条与壁板成90°, 收弧时要慢, 填满弧坑, 成月牙型收弧。每次引弧、 灭弧时间间隔要控制好, 应保证上一熄弧点变为暗红色前, 进行下一点引弧焊接, 下一焊点压盖住上一焊点的3/4, 以防止出现热裂纹及弧坑裂纹。
( 3) 纵缝焊接防变形措施。顶圈壁板纵缝和每圈壁板收尾纵缝焊接时, 应在罐内侧设三道弧板进行加强, 以防止产生焊接角变形, 如图5-13所示。弧板采用10mm厚不锈钢板制作, 与储罐内壁弧度一致, 与焊缝接触处留弧形空隙以便内侧焊接时经过。
( 4) 纵缝焊接参数。见表5-1。
表5-1 纵缝焊接参数表
母材材质
规格
( mm)
焊层
直径
( mm)
电流
( A)
电压
( V)
焊接速度
( cm/min)
层间
温度
( ℃)
备注
06Cr19Ni10
( SUS304)
6～10
外侧打底
Φ2.5
70～80
15～18
8～10
——
灭弧焊
外侧填充、 盖面
Φ3.2
90～100
20～22
10～12
≤100
灭弧焊
内侧封底
Φ3.2
85～100
20～22
10～12
≤100
灭弧焊
5.2.4.4 罐壁环缝焊接
( 1) 环缝坡口型式。储罐环缝焊道长, 总体收缩量大, 受力复杂, 不易控制, 焊接角变形量随板厚的增加增大。根据板厚情况开设不同的坡口, 板厚δ≤8mm时, 开单V型内坡口; 板厚δ≥10mm时, 开K型坡口。K型坡口在焊缝两侧熔敷金属填充量相当, 有利于消除焊接角变形; 且焊缝熔敷金属填充量小于单V型坡口, 可节省焊材用量。
( 2) 环缝焊接顺序。环缝采取多层多道双面焊, 先焊外侧后焊内侧, 外侧焊完后在内侧坡口清根。焊工均匀分布, 沿同一方向施焊, 打底、 填充焊道宜采取分段退焊。环缝的焊接变形主要依靠合理的焊接顺序来控制, 其具体施焊顺序参见表5-2。
表5-2 环缝焊接顺序
坡口形式
焊接顺序
δ≤8mm
单V型内坡口
外侧
4
6
5
2
1
3
外侧
4
1
3
2

δ≥10mm
K型坡口

( 3) 环缝焊接操作手法。短电弧、 少摆动、 窄焊道、 快速焊、 多道焊, 运条方向与行走方向成85°。
( 4) 环缝焊接参数。见表5-3。
表5-3 环缝焊接参数表
母材材质
规格
( mm)
焊层
直径
( mm)
电流
( A)
电压
( V)
焊接速度
( cm/min)
层间
温度
( ℃)
备注
06Cr19Ni10
( SUS304)
6～10
外侧打底
Φ2.5
65～80
15～18
8～10
——
连弧焊
外侧填充、 盖面
Φ3.2
90～110
22～24
10～12
≤100
连弧焊
内侧封底
Φ2.5
65～80
15～18
8～10
——
连弧焊
内侧填充、 盖面
Φ3.2
90～110
22～24
10～12
≤100
连弧焊
5.2.4.5 大角缝焊接
先焊内侧角焊缝, 再焊外侧角焊缝。打底焊由数名焊工沿周向均布同向施焊。
5.2.4.6 焊接防渗碳及防飞溅措施
( 1) 为防止焊接作业过程中渗碳, 焊工用刨锤、 钢丝刷、 扁铲皆为不锈钢材质; 焊接地线也用不锈钢板与罐体过渡连接; 打磨片、 切割片采用铝基不锈钢专用产品。
( 2) 为防止焊接飞溅沾污钢板表面, 坡口两侧150mm范围内用膨润土加水配成糊状物涂刷。此方法较使用成品防飞溅剂可节约大量成本; 又克服了涂刷白垩粉干燥后现场飞尘多、 易对施工人员眼睛和皮肤造成伤害的缺点。
( 3) 除顶圈壁板外, 其余各圈壁板纵缝外侧焊接时, 与上圈壁板紧贴。为防止焊接过瘤及飞溅损伤上圈壁板母材, 在两层壁板间塞0.75mm镀锌铁皮进行隔离。
5.2.5 附件安装
盘梯、 平台、 开孔接管等附件安装在罐体组焊完成后进行, 注意控制位置及尺寸。
5.2.6 充水试验及沉降观测
( 1) 充水试验前所有附件及其它与罐体焊接的构件, 应全部完工, 并检验合格。
( 2) 充水试验前对试验用水进行检测, 氯离子含量不超过25mg/L。
( 3) 充水试验及沉降观测按GB 50128- 规定执行。
5.2.7 内壁表面处理
不锈钢储罐因其存储化工原料及产品的特殊性, 对其内壁粗糙度和耐腐蚀性能有较高的要求, 因此应对内壁进行抛光和酸洗钝化等表面处理。
5.2.7.1 抛光处理
( 1) 抛光处理时机。不锈钢储罐采用倒装法施工, 为提高工效, 抛光处理应在每圈壁板组焊及探伤完成后进行。应合理安排施工工序, 给抛光工序施工留有足够的时间和空间, 使其尽量在每圈罐壁提升前完成, 以减少重复作业量和高空作业量。
( 2) 机械抛光流程。本工法采用手持式机械抛光, 流程为粗抛→细抛→精抛。每道工序使用工具及所需达到的表面粗糙度要求, 详见表5-4。所用工具, 见图5-14。
表5-4 抛光各工序使用工具及所需达到的表面粗糙度要求
抛光工序
所用工具( 材料)
工具型号
表面粗糙度要求
粗抛
金刚砂轮
80#～120#
Ra1.2um
细抛
金刚砂轮、 千叶轮
180#
Ra1.0um
精抛
第1遍
纤维轮＋抛光膏
240#
Ra0.8um
第2遍
纤维轮＋抛光膏
320#
Ra0.5um
第3遍
布轮＋抛光膏
—
Ra0.4um

图5-14 抛光所使用的工具
( 3) 抛光操作要点。抛光前要仔细调整抛光轮平衡度, 否则无法保证抛光质量。当换用不同型号的抛光轮时, 抛光方向应变换 45°～90°, 这样前道抛光工序留下的条纹印记即可分辨出来。
图5-15 抛光检测

( 4) 抛光检测。检测采用袖珍式粗糙度检测仪TR101进行, 见图5-15。各部位检测点数不得低于设计要求, 检测值不超过给定值为合格。
5.2.7.2 酸洗钝化
( 1) 酸洗钝化处理时机。酸洗钝化在充水试验完成后进行。
酸洗泵
加药槽
不锈钢立式储罐
喷淋装置
图5-16 酸洗钝化喷淋装置喷头安装样式
图5-17 酸洗钝化系统连接示意图
( 2) 酸洗钝化方式及流程。酸洗钝化采用封闭循环喷淋方式进行, 喷淋管线采用与储罐同材质的不锈钢制作, 喷淋头采用耐酸碱塑料喷头, 喷淋装置在罐内组装, 成十字形, 见图5-16, 从罐顶中心的放空口吊起, 安装至指定位置。经过管线将加药槽、 耐酸碱泵和储罐连接起来, 形成闭合的系统, 见图5-17, 冲洗用水为系统提供的脱盐水。流程为: 水冲洗→碱洗→中和、 水冲洗→酸洗→中和、 水冲洗→钝化→水洗→排污。

( 3) 酸洗钝化各工序操作及检测要求。见表5-5。
表5-5 酸洗钝化各工序操作及检测要求
工序
目的
操作步骤
检测项目及合格标准
水冲洗
清除表面的灰尘及附着物
启动清洗泵连续向系统注水,当水达到一定的量后停泵,在无泄漏的情况下尽量迅速将水排掉
浊度, 1次/15min, 达到三级标准( 肉眼看不到混浊物; 水质清澈透明) , 为合格
碱洗
去除表面的油脂
将碱洗药剂按配比量随水溶液经过清洗泵加入到系统中, 在循环清洗过程中用蒸汽加热; 碱洗药剂: 1.5%氢氧化钾+0.5%磷酸氢二钠+1%有机磷钠+0.5%脂肪醇聚氧乙烯醚+0.5%烷基苯磺酸钠; 温度: 80-850℃; 流速: 0.05～0.5m/s; 时间4～6h
—
中和、 水冲洗
将碱中和, 冲洗掉残留物质
将碱洗废液用( 2%硝酸) 中和后排掉, 然后用清水冲洗至水透明
PH值, 7, 合格
酸洗
将锈斑、 氧化皮等除去, 以得到清净的表面, 使利于钝化处理的进行
在清洗系统的循环下, 回路内挂好腐蚀试片; 用清水配含有缓蚀剂的酸溶液, 然后将其注入配液槽, 再经过清洗泵向系统内清洗; 酸洗药剂: 6%硝酸+1%酸性缓蚀剂VCAH-IV+2%氯化亚锡+1%氢氟+3%磷酸; 温度: 常温; 流速: 0.05～0.5m/s; 时间2～3h
[H]+浓度, [Fe]3+浓度, 1次/30min; 当[H]+两次测量值不大于0.2%及[Fe]3+浓度小于300mg/L时, 合格
中和、 水冲洗
将酸中和, 冲洗掉残留物质
用氢氧化钾( 5%) 中和酸洗剂, 然后迅速排放, 再用清水冲洗至水透明
PH值, 1次/30min, 7～8, 合格
钝化
钝化处理, 以保护金属表面不生成二次浮锈
用烧碱调清洗液的PH值; 药剂: 3%钝化剂VCD-III; 温度: 40～600℃; 时间: 4～6h; 流速: 0.05～0.5m/s;
蓝点检验, 用1g氰化钾加3ml( 65%-85%) 硝酸和100ml水配制成溶液( 宜现用现配) 。用滤纸浸渍溶液贴附于待测表面或直接将溶液涂于待测表面, 14s内观察表面显现蓝点情况
PH值, 1次/h, 10左右, 合格;
蓝点检验, 有蓝点为不合格
水洗
水洗铁离子含量达到要求
钝化后达到蓝点检测合格后再进行水冲洗, 用脱盐水洗直至铁离子含量达到工艺要求
[Fe]3+浓度, 1次/h, 小于100PPB为合格
6 材料与设备
6.1 主要施工机具、 设备总需要量
见表6-1。
表6-1 主要施工机具、 设备清单
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
行程放大式液压提升机
5t
台
20

2
卷板机
WII40-2500
台
1

3
逆变式弧焊机
ZX7-500S/ST
台
12

4
等离子切割机
KLG-200H
台
2

5
焊条烘干箱
BHY-100
台
2

6
水准仪

台
1

7
射线探伤机

台
1

8
风速仪

台
1

9
红外测温仪

台
1

10
汽车吊
16t
台
1

11
汽车吊
25t
台
1

12
卡车
8t
辆
1

13
螺旋千斤顶
30t
台
2

14
手拉倒链
5t
台
4

15
轴流风机
1.2KW
台
4

16
真空箱
1000×300×200
个
1

17
真空泵
2X-2
台
1

18
试压泵
YZ-25
台
1

19
坡口机
GD-20
台
1

20
空气压缩机
XW-0.36/8
台
1

21
直流变压器
6～36V
台
6

22
角向磨光机
180
台
8

23
角向磨光机
125
台
8

24
角向磨光机
180
台
6

25
粗糙度检测仪
TR101
台
1

26
便携PH计
STARTER 300
台
1

27
加药槽

个
2
酸、 碱各1个
28
耐酸碱泵

台
1

6.2 技术手段措施用料
表6-2 主要技术手段措施用料清单
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
胀圈
[200槽钢
套
3

2
壁板托架
[100槽钢、 Φ114钢管
套
3

3
槽钢垫敦
[100槽钢、 6mm不锈钢板
个
120

4
加减丝
Φ50圆钢
个
24

5
底板压杠
[100槽钢
个
20

6
加强筋板
不锈钢板1500×200×10mm
块
14

7
加强弧板
不锈钢板1000×400×10mm
块
21
R=5250
8
不锈钢档板
100×200
块
180

9
不锈钢撬杠
Φ30圆钢　L=1000mm
根
18

10
不锈钢刨锤
Φ30圆钢
个
20

11
不锈钢钢丝刷
Φ125/Φ180
个
200

12
铝基切割片
Φ125/Φ180
片
500

13
铜锤
18磅
把
4

14
木锤
16磅
把
6

15
木楔
50×50×150mm
个
500

16
镀锌钢管
Φ34
m
60

17
胶管
2寸
m
200

18
镀锌铁皮
0.75mm
m2
1000

19
电缆盘

个
8

20
温度/湿度仪
-20～40℃
个
3

21
膨润土

Kg
3000
1000kg/罐
22
腻子

Kg
50

23
酸洗钝化膏
A304不锈钢钝化膏
Kg
90
30kg/罐
24
自动喷水壶
4L
个
3

25
预制平台
20mm钢板　10000× mm
个
3

26
金刚砂轮
80#～120#
个
若干

27
抛光片
180#
个
若干

28
千叶轮
180#
个
若干

29
纤维轮
240#～320#
个
若干

30
布轮
240#～320#
个
若干

31
直磨棒

个
若干

32
合金钢旋转锉

个
2

33
不锈钢支架

套
1

34
不锈钢喷淋管线
1寸
套
1

35

塑料喷淋头
1寸
个
14

36
试管、 烧杯、 滤纸等

个
若干

7 质量控制
7.1 施工主要技术标准及验收规范
表7-1 施工主要技术标准及验收规范
序号
标准号
标准名称
1
GB 50128-
《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》
2
NB/T 47014-
《承压设备焊接工艺评定》
3
NB/T 47015-
《压力容器焊接规程》
4
JB 4730-
《承压设备无损检测》
5
HG/T 4079-
《金属抛光表面质量检测及评判规则》
6
ASTM A380-
《不锈钢零件、 设备和系统的清洗和除垢》
7.2 质量控制措施
( 1) 组建精干高效的项目质量管理组织机构, 确保质量体系的有效运行, 强化质量监检, 对组装、 焊接、 抛光、 酸洗钝化等关键工序进行重点监控。
( 2) 罐体焊接严格执行焊接工艺, 控制焊接线能量和层间温度在允许区间内, 必要时对焊道采取强制冷却措施, 以减少在敏化温度区间的停留时间,避免晶间腐蚀。
( 3) 采取合理的焊接顺序及有效的焊接变形防控措施, 控制焊接变形量, 使之符合GB 50128- 的要求: 罐底组焊后, 局部凹凸变形的深度, 不应大于变形长度的2％, 且不大于30mm; 罐壁组焊后, 焊缝角变形不大于12mm, 局部凹凸变形平缓, 无突然起伏, 且不大于15mm。
( 4) 抛光作业人员培训后上岗, 合理安排工序, 减少重复作业量和高空作业量, 加大抛光工序间粗糙度检测频率和检测点数, 合格后方可进入下一工序。
( 5) 酸洗钝化实施过程中, 严格控制酸、 碱的配比和各工序的温度、 时间, 及时、 准确的进行各项检测, 避免出现过洗现象, 具体检测要求详见表5-5。
8 安全措施
8.1 起重作业安全措施
( 1) 操作人员听从指挥人员的指挥, 并及时报告险情。
( 2) 起吊时检查钢丝绳、 吊物状况, 无异常后, 方可起吊。
( 3) 禁止施工人员随吊物起吊或在吊钩、 吊物下停留。
( 4) 指挥人员配齐哨旗, 吊装时, 起重臂下及吊车回转范围内严禁站人。
( 5) 风天吊装应使用揽风绳, 5级风以上禁止吊装作业。
8.2 用电安全措施
( 1) 设备接地时要根据本设备用电量大小选择接地线的规格, 严禁超载。
( 2) 所有用电设备均应设有安全防护设施, 室外的用电设备要采取防雨设施, 同时注意保护设备电缆, 对已损坏的电缆要及时更换。
( 3) 与用电设备相关的电焊机房、 钢平台、 金属构架等都应作接零或接地保护。
( 4) 罐内照明应使用36V以下安全电压。
( 5) 施工用的机械设备应有漏电保护装置。
8.3 提升设备使用安全措施
( 1) 施工前应根据罐体重量和周长两个因素, 对提升机的需用数量进行计算。
( 2) 提升机应沿罐壁四周均匀布置, 且必须垂直于地面, 其底座务必固定牢固。
( 3) 提升机应由专人操作, 提升过程中应注意观察提升状态, 发现异常应立即停止提升, 进行调整。
( 4) 每次罐体提升至0.4～0.6m高时, 应暂停, 对所有提升机的受力状态和提升高度进行一次中间检查和调整, 以保证提升均匀。
( 5) 提升机工作时, 注意观察刻度尺使其升降不要到达极限位置, 以免损伤设备。
( 6) 5级风以上不准提升起罐。
8.4 抛光及酸洗钝化安全措施
( 1) 抛光时, 在罐内作业会产生较大的粉尘及噪音, 操作人员应穿戴好防护口罩、 耳塞、 眼镜、 防护服及其它劳保用品。
( 2) 抛光作业时, 其抛光轮转动方向附近不得有其它作业人员。
( 3) 接触酸碱人员应穿耐酸、 碱工作服, 必要时戴防毒口罩。
( 4) 禁止用人抱、 肩扛、 背驮等方式运输酸、 碱。
( 5) 酸洗钝化时, 应在施工区域悬挂醒目的安全标志和警告牌, 并用安全警戒绳围出施工区, 防止无关人员进入施工区, 设专人进行有效监护。
9 环保措施
( 1) 焊条头、 焊渣、 用过的抛光轮等各种废弃物进行分类后统一存放、 统一处理。
( 2) 射线检测时作好防护及警示标志, 派专人进行巡视, 避免射线对人的伤害。
( 3) 酸洗钝化产生的废液主要是含重金属的有毒物质和易于被细菌氧化的硝酸盐等, 排放前要对含重金属的有毒物质进行分离沉淀, 对被细菌氧化的硝酸盐进行氧化处理, 使废液达到废水排放标准, 检验合格后, 方可排放至指定地点。
( 4) 施工现场严格按照公司QHSE体系运行, 减少环境污染。
10 效益分析
10.1 社会效益
本工法应用于大型不锈钢储罐的施工, 在防渗碳、 预制卷板、 罐体液压提升、 焊接变形防控、 内壁表面处理等环节, 均制定和形成了较科学、 完善的工艺措施和方法, 可在今后类似工程中广泛予以应用, 增强了公司技术储备和竞争力。且储罐内壁封闭循环喷淋式酸洗钝化与涂抹酸洗钝化膏的传统方式相比作业更安全、 措施更环保。
10.2 经济效益
应用升级、 改进后的工法施工不锈钢储罐, 与原工法相比, 工效更高, 质量更优, 带来了更好的经济效益, 其费用对比见表10-1。
表10-1 单台1000m3不锈钢立式储罐新旧工法费用对比表
费用类别/项目
升级、 改进后的工法
原工法
节省费用
人工费
储罐内壁抛光
使用手持式电动工具抛光, 人工费100元/人.天×8人×3天≈0.24万元。
使用钢丝刷手工抛光, 人工费100元/人.天×8人×10天≈0.8万元。
0.56万元
储罐内壁酸洗钝化
用喷淋方式进行, 不再需要人在罐内进行操作, 且不再需要搭设升降台, 人工费可忽略不计。
采用涂抹酸洗钝化膏方式, 人工费200元/人.天×6人×5天≈0.6万元; 搭设及拆除升降台, 人工费100元/人.天×4人×1.5天≈0.06万元。
0.66万元
材料费
防飞溅措施
使用膨润土, 需用量1T×单价0.05万元/T≈0.05万元。
使用成品不锈钢防飞溅剂, 需用量0.5 T×单价4万元/T≈2万元。
1.95万元
储罐内壁酸洗钝化
喷淋装置所需材料费约0.8万元。( 可多次使用)
升降台搭设所需材料( 中心柱、 横臂、 吊篮、 索具、 斜支撑、 隔离衬垫等) 费用约0.8万元。( 可多次使用)
0万元
其它措施费
储罐内壁酸洗钝化防护费用
——
罐内操作人员防化服、 面罩、 耐酸碱靴等, 1700元/套×6人≈1.02万元; 通风措施费用, 160元/天×5天≈0.08万元
1.1万元
节省费用合计
4.27万元
11 应用实例
本工法在大庆炼化公司”聚合物扩能工程-丙烯酰胺装置安装工程”我单位承建的3台1000m3不锈钢立式储罐的安装施工中得到成功应用, 施工工期为 5月20日至8月15日, 经参建各方验收, 施工质量达到设计和相应标准规范要求。