钢制储油罐的制作和安装技术.doc

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王军平
中铁十一局第六工程公司 襄樊 441003
摘 要 结合神华集团物资公司黑炭沟铁路油库工程钢制储油罐的施工，对钢制储油罐的制作和安装技术进行了简单的阐述，并对在油罐的制作和安装过程中出现的问题如何处理做了简单的总结
关键词 油罐 制作 安装
1 工程概况
神华集团物资公司黑炭沟铁路油库新建工程项目是包括2×500m3+2×1000m3柴油库、6鹤管铁路装卸油栈台、两台位柴油发放柱、铁路卸发油泵房、公路卸发油泵房、一台位公路卸油快速接头、2鹤管汽车槽车装油作业平台等配套综合性工程。该工程位于包神铁路乌兰木伦站西北侧，神东矿区物资供应中心库区南侧，入库道路两侧地域。本工程的核心部分是2×500m3+2×1000m3四座地上式拱顶钢油罐。油罐的设计正压力为2000Pa（200mm水柱），负压为500 Pa（50mm水柱）。罐底排版形式采用条形排版，边缘板伸出罐壁外表面不小于40mm。中副板之间，中副板与边缘板之间均采用搭接，焊缝采用单面连续角焊。罐壁纵、环焊缝均采用对接，罐壁厚度上圈壁板不得大于下圈壁板。顶板的拼装采用对接焊焊满焊。
2 钢制储罐的制作与安装方法选择
钢制储罐的制作与安装常规的制作方法,主要有正装法,倒装法,卷装法,气顶法和水浮法几种。
2.1正装法
2.1.1常规方法
先将罐底在基础上铺焊好后，将罐壁第一圈板逐块分别与底板垂直对接，并施焊后用机械将第二圈壁板与第一圈壁板逐块组装焊接，直到最后一圈壁板施焊完毕，最后安装罐顶板，此方法适用于3.5万立以上的大型储罐。
2.1.1充水正装法
浮顶罐安装施工中用的较多，安装顺序是在罐底及第一层圈板安装后开始在罐内安装浮顶监视支撑等，为了加强排水，罐底的中心要比罐的周围低，浮顶安装完毕后装上水，除去支撑浮顶即为安装操作平台，每安装一圈壁板，将水上升到下一层工作面，继续进行安装，提前充水和渐渐增加水量，这种方法节约了罐建成后的充水试验的时间。
2.2倒装法
和正装法正好相反，倒装法是先将罐底铺设好，然后从上到下进行安装，倒装法的安装顺序是底板铺好后，先安装壁板最上一层和顶部构件，及安装顶盖并使之焊接为一体，将上部第二圈壁板在第一圈壁板外部，以第一圈为胎具，组对点焊纵缝，留有一活口（收口板），然后利用在罐中心设有的中心柱，通过钢丝绳连接电动绞车或利用在罐边设立的多个对称立柱悬挂导链使罐顶和第一圈板整体起升，组对第一圈和第二圈环缝，按此方法焊接第三，四圈，直到最后一圈壁板焊接后，与罐底焊接，倒装安装基本上是在地面进行，避免高空作业，保证安全，有利于提高质量和工效，目前在储罐中被广泛采用。
2.3 卷装法和充气顶升
目前很少使用，各有长处，但需使用专业工具和设备，施工难度大，劳动强度高，这里不详说明。
3 钢制储罐的焊接方法
3.1 手工电弧焊
手工电弧焊是目前钢制储罐焊接运用最为广泛的一种，但是劳动强度大，效率较低，而且需要技术较强的焊工操作。
3.2钢制储罐的半自动焊接
主要是指半自动CO２气体焊接能提高效率，减少变形，多用于储罐的底板和顶板的角焊缝比手工电弧焊提高2-3倍。
3.2.1 半自动CO２气体焊壁板、对接缝焊接
由于CO２不适宜在有风的环境下施焊，对大型钢制储罐壁板对接焊缝和其长距离移动性的特点焊接受到限制。
3.2.1 立缝的焊接
采用对称法CO２气体保护立焊，采用V型坡口，背面用陶瓷衬垫保护，一方面防止背后空气侵入产生气孔，另一方面可以完成单面焊双面成型，保证了焊接质量。
3.2.3 横缝的焊接
横缝CO２半自动焊与立缝的相同，采用V型坡口，背面陶瓷垫保护，单面焊双面成型技术，通常用于环缝埋弧焊的土封底焊。
3.3 钢制储罐的自动焊接技术
主要指壁板横向埋弧自动焊，横向埋弧自动焊，单面焊双面成型，横向埋弧自动焊，在大型钢制储罐正装法施工中广泛使用，埋弧自动焊是通过行走框架机构，悬挂在罐壁板顶端上，下图：
在行走框架上安装助焊剂输送与回收系统焊接托送系统，托送机构和行走机构单边V型或K型坡口，焊接时除焊接正常送吸焊剂外，在焊缝背面，点焊一块拖剂板，用人工方法（或自动）。
滑轮
罐体
将正常工艺相同型号的焊剂填充于焊板处以保证焊缝板部熔化的金属保护成型，达到单面焊双面成型的效果，焊接效率是手工焊的20-30倍，适用于正装施工。

行走框架机构

焊缝

4 钢制储罐焊接变形措施
储罐焊接变形产生的原因，钢制储罐属于薄壁焊接容器，其焊接的主要问题是焊接变形问题，特别是储罐底板焊缝多等，施焊不当经常产生较大波纹变形其主要原因有：焊缝的横向收缩对钢板产生的应力与变形；焊缝经向收缩对钢板产生的应力与变形；底板与壁板角缝底边板与底中幅板间环焊缝的经向收缩引起底边板角变形和中幅板应力与变形；以上三种应力的叠加易使钢板失稳产生较大的波浪变形。更好控制变形，按照合理焊接顺序。
4.1 罐底板的焊接应使用收缩变形小的焊接工艺及焊接按顺序控制电流
中幅板焊接时，应先焊短焊缝，后焊长焊缝，焊道采用分段；边缘板的焊接，首先施焊靠边缘300mm部位的焊接，剩余焊缝待罐底与壁板角焊缝焊完后，且边缘板与中幅板间的收缩缝焊接前完成施焊；弓形边缘板的对接焊缝宜采用焊，均匀分布对称施焊的方法；最后焊接底边与中幅板之间收缩缝，应采用对称分段或跳焊法。
4.2 角焊缝的焊接
罐底与罐壁连接的角焊缝应在底圈壁板纵焊缝施焊完毕，并由数多焊工从罐内，罐外沿同一方向进行分点焊或跳焊法。
4.3 罐壁的焊接
应先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝，当焊完相邻两圈壁板的纵向焊缝后 焊共同的环向焊缝，焊工应均匀分布，并沿同方向施焊；壁板较宽时手工焊采用分段退焊法并加背板 控制变形；罐壁环向按焊缝，应先焊罐壁内侧焊缝，点焊罐壁外侧焊缝焊工应均布，并沿同一方向点焊。
4.4 罐顶板的焊接
先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝，径向的长焊缝，宜采用隔缝对称施焊法并由中心向外分段退焊；顶板与底边焊接时，焊工应对称均布应沿同一方向分段退焊。
5 油罐施工中应注意的几个问题
5.1 下料
下料是整个大罐质量保证的前提,每张板所有误差不应超过2mm,各道工序的连接一定要严密,严格按图,按标准施工。
5.2 焊接
焊接对大罐外观质量影响,严格保证焊工的一次合格率,返修时要有措施保障,并注意焊接电流的控制,尽量取小电流道,保证合理焊接。
5.3 喇叭口处理
大罐在施工到最后2-3节时会出现喇叭口现象,原因是多方面的,主要是每节焊道的焊接收缩影响,要及时处理,出现在什么地方就处理什么地方,一般采用渐开线的方法切割内挡板。
5.4 安全
大罐施工是整体作业,全面配合密切合作是提高质量,保障安全的关键,对出现问题不能轻易处理,尤其不能随意动用气焊切割个火烤处理。
5.5 胚具
几种胚具的制作，踏步板胎具的制作、大型加强角钢、滚板胎具、吊具的制作、跳板支架的制作、胀圈与抱杆的制作、罐顶中心支架制作等现场制作的胚具是保证大罐质量与安全的保证。
6 立柱和胀圈的设置
立柱可在罐顶边缘开600×600mm 方孔并注意错开焊缝，一般情况下减半立柱，待罐提升到超过立柱高度时再加另一边立柱，立柱一定要垂直与大罐罐壁，并用刚才进行支拉，支拉一般不少于3根，正面和两侧面各一根并加固在底板上，吊耳和倒链的设置一定要合理（倒链上下要自如，不能有一点卡现象，一股用10T双轨倒链为益)。胀圈的设置,胀圈上的吊耳一定要焊牢固,并与立柱上吊耳垂直,吊耳两侧间距一米焊两块卡环板,账圈设置高度环焊缝50mm左右,用前面加工的丝杠和千斤顶,紧贴牢在罐壁上,不允许有直段和间隙过大(不超过5mm)现象存在.在第二圈板围好外纵缝已焊成型的情况下,开始吊装提升大罐,升到一定高度详细检查,有无异常现象和不安全因素以及各设置是否合理再进行吊升。
7 大罐的收口及如何减少焊接变形
收口是比较关键,也是直接影响大罐质量的关键部位,因此要有经验的师傅去完成,每圈收口一定要错开90度-180度并在大罐背面处。
7.1 收口余量的处理
沿纵缝两侧各2米处不点焊,用渐开线方法错开壁板一个壁厚,从1毫米开始.切割时一定要上下间隙一样并加背杠,内加2快弧板后才能进行焊接。
7.2 焊缝的焊接:
大罐升起后用限位板卡住上下筒节,保证上下周长一样不存在错口现象,然后纵焊缝内口进行清跟打磨焊接,待全部纵焊缝焊接顺序,它能减低大罐的焊接应力,尤其焊接造成的大罐起凸现象.特别是博钢板8mm以下。
7.3 对焊焊接缝拍片不合格情况下的处理
如果第一次拍片不合格的情况下,任何处理返修焊缝也特别重要,为了防止变形可采用下列办法,首先把焊缝磨开,从内向外在上下焊缝边缘部位向处翻边,根据情况可翻3-5mm即可,一定要圆滑不能直边现象存在,这样焊好后可自然收缩达到预想效果。

参考文献:
(1)《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》 2006年 3-23页；
(2)《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 2004年

第一作者简介：姓名：王军平（1979年8月）
性别：男
职称：助理工程师
最高学历：大学本科
毕业时间：2003年7月
毕业学校：西安科技大学
专业：土木工程
通讯地址：襄樊市七里河路2#
联系电话：[phone] 13972096414

油罐外观

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