大型拱顶油罐罐顶肋、板分离施工工法.doc

大型拱顶油罐罐顶肋、板分离施工工法

前 言
我公司于2003年承接了****储备局***158处10000m3 大型拱顶钢制油罐的制作安装任务，为了保证油罐的外观造型质量达到规范中所控制的误差范围，在贵阳多雨季，工期紧的情况下，我们经过反复研究、试验，8台油罐的罐顶全部采用肋板分离安装的施工方法，不但节省了一定数量的吊车台班和人工工日及工期，而且罐顶的外观、造型、焊接质量都得到充分的保证，并按期顺利的完成了8台油罐的主体任务。

一、 立项的原因

8台油罐的特点是：直径大，弧度大，罐顶板设计的肋条（加强筋）规格偏小（60*6㎜），壳板薄（5㎜）、跨度大，单块瓜皮跨度约14米。如果按设计要求的方法（即常规旧方法），先在地面胎具上将肋条与扇形钢板预制成瓜片，再将瓜片先进行组装成罐顶，根据以往的经验，这种方法对控制罐顶的弧度、凹凸度，难度较大，尤其是两块瓜片接缝内侧，因环向肋条无法正确与纵向肋条对接，设计采用加短肋条连接的方法，由于该处为搭接缝处，两侧不在一个平面上，加上顶板障碍，人员操作困难，短肋条安装，焊接的质量都不理想。施工场地狭小（因是在山上削去山头开辟的罐基地），雨天多，工期紧，吊车行走困难，加之我们是低价中标，又逢材料涨价，经费困难，为了解决这些问题，我们决定改变罐顶的制作安装方
法。于是，我们组织施工队技术员、工人施工技术骨干组成一个小组，共同探讨新方法，新方法的原则是不能改变图纸设计要求，新方法的目的是提高质量、节省工期，新方法的实行，简单易行，节省成本，经过反复设想，最后决定肋条与扇形板分开安装的方法，即肋、板分离安装施工，先对第一台罐进行试验，如成功，8台罐的罐顶全部采用此方法。同时，我们争求了设计、监理的意见。设计、监理同意我们的设想。

二、 储罐罐顶的设计及常规制作安装方法

10000m3油罐顶的设计及常规施工方法是：
1. 肋条按图纸预制弧形；
2. 钢板按图纸进行罐顶扇形板下料；
3. 制作用于预制罐顶分瓣瓜片的船型胎具；
4. 将单块扇形板置于胎具上，并用木锤进行弧度造型；
5. 将图纸设计在造型后的扇形板上划肋条位置线；
6. 将纵、环向肋条与造型后的扇形板组对，焊接成单块顶板瓜瓣片（西瓜片型），并再次用大锤调整弧度；
7. 用吊车将成型的顶板瓜瓣片吊离胎具，并转运至罐基础周围平整的地面立放并支撑；
8. 依次完成该台油罐的全部顶板瓜瓣片的成型制作；
9. 完成顶圈壁板包边角钢的组装；
10. 在罐底上设置顶板瓜瓣片安装胎具，并在中心胎具和包边角钢上分出顶板瓜瓣片安装等分线；
11. 用1台16吨汽车吊车吊装顶板瓜瓣片，顶板瓜瓣因靠不上组装胎具的
部分会因其自重或操作人员踩踏容易下陷变形，所以必须准备若干角钢或钢管作为临时支撑，进行支撑加固。
12. 每吊装一次顶板瓜瓣片，都必须上下中心线、搭接线及弧度调节好，内侧支撑好，然后进行点焊固定，并组装点焊肋条与包边角钢连接的加强板。
13. 依次吊装该台罐顶的所有瓜瓣片；
14. 调整组对罐底瓜瓣间的焊缝；
15. 组装两罐顶瓜瓣片接缝处内侧环向肋条与纵向肋条相连接的短环向肋条，由于因是仰面操作，且又是搭接处，板面不平，短肋条的组对焊接人员操作困难，质量很难保证；
16. 罐顶内外焊缝的焊接及完成中心顶板的组装焊接；
17. 拆除内胎架及支撑。
按照以上方法，一台油罐罐顶从瓜瓣预制到吊装组对焊接完成，需要焊工8人，铆工6人，气焊工2 人，起重工2人，16吨汽车吊车一台，5吨叉车一台（用于倒运），114块瓜瓣片需要13天才能完成，共需人工221个，吊车台班10个，叉车台班5个。
顶板瓜瓣片上的肋条规格小，瓜瓣片较长，单块长13.8米，在吊装转运中极易变形，在吊装中，每块瓜片支撑的力度不匀，调整的精度不一，焊接时由于应力不匀，使顶板瓜瓣片相接的纵焊缝会产生凹凸不平，板面也会产生洼坑等缺陷，由于短肋条焊接质量达不到绝对保证，致使罐顶在最后进行负压试验时容易产生塌陷现象。

三、 油罐罐顶的肋、板分离安装施工法

我们经研究采用罐顶肋条、扇形板分离安装施工的方法，是在不改变
设计要求，不改变设计材料规格及形状的基础上进行，只改变施工方法，该新方法与旧方法第二章简称）的主要区别是：废除在胎具上进行单块罐顶瓜瓣片造型预制的整个环节，把肋条与包边角钢连接的加强板在包边角钢安装时就可同时完成，先将全部罐顶的肋条按图纸设计罐顶的形状组装成网状骨架，最后将扇形板直接铺盖在网状骨架上。这种施工法的另一个特点是：肋条全部处于一个平面，不会因顶板的搭接缝而错位，肋条全部形成一个完全结实的整体，不会受短肋条连接质量的影响。
具体方法步骤如下：
1. 纵环肋条弧底造型，下料；
2. 罐顶扇形板下料，下料后的扇形板可直接运送到罐基周围平整叠放；
3. 完成顶圈壁板，包边角钢加强板的制作安装；
4. 在罐底上用钢管均匀设置四圈环形支撑胎架，胎架的顶面标高为肋条内弧标高；（如下图）

5. 各圈支撑胎架顶面及包边角钢面上划出纵向肋条等分线（包边角钢上的等分经事先装好的加强板为准，以加强板位置点延伸到顶点胎架面上）；
6. 在1、3支撑胎架顶面的等份线上设置定位卡；
7. 用人工将所有纵向肋条安放在定位卡内；（如下图）

8. 分成若干小组（每组2人），将所有纵向肋条下端安装点焊在加强板上；
9. 在纵向肋条上分出所有环向肋条的位置线；
10. 周圈均匀分四个小组同时同向，从下至上组装环向肋条；
11. 所有纵环向肋条组装完成后，用弧度样板检查弧度并调整；
12. 按事先编制的焊接方法、焊接顺序对所有肋条连接处进行焊接，形成一个网状的罐顶骨架；（如下图）

13. 用人工将所有的扇形顶板按等分位置（扇形板的搭接缝在纵向肋条上），铺设在网状骨架上；
14. 对等分两组同向精确组对扇形板接缝，同时在内侧将扇形板固定点焊在肋条上；（如下图）
15. 所有扇形板组对点焊完成后，检查弧度、凹凸度；

16. 焊工均等布置，先焊内侧肋条与扇形板之间的焊缝（间断焊），最后
焊接外侧焊缝；
17. 完成中心盖板的组装焊接；
18. 检查；
19. 拆除临时支撑胎架，罐顶制作安装完成；（如下图）

四、新旧施工法的比较

1、节省成本
1) 由于新方法完全废除了在地面预制瓜片的工序，因此省去了制作瓜片用的胎具，一只胎具需要钢材4吨，且每完成一台罐顶的预制，则将该胎具移至另一个罐位，至少耗费0.5个16吨的吊车台班；
2) 预制瓜片需要吊车配合，从胎具上吊下，并用叉车向罐基周围转移，且在吊运中瓜片极易变形，而新方法是肋条与扇形板是分开的，尤其是肋条是散状的，其搬运完全靠人工轻易可以进行；
3) 由于肋条是单独在几个环形托架上安装完成的，没有壳板，重量就轻
的多，待肋条全部组装焊接完成后，形成了一个结实的整体的拱形网状结构，加之临时托架没有拆除，网骨架就具有足够的承重力，因此在铺设扇形顶板时无须担心塌陷变形，也就不需要单独的支撑杆。
2、提高和保证质量
新方法主要在肋条网架上控制拱顶弧度精度，由于肋条在安装时每根是独立的，如有不合适的地方可以任意更换和调整。而成型的瓜片调整却很困难，肋条单独组装成网状骨架后，各焊缝在没有顶板障碍下，焊工可以自由认真焊接，加之已不存在旧方法中两瓜片接缝间的短肋条连接，使整个网架平整，弧度一致，牢固可靠。
在扇形板铺设中，可以任意调节，使搭接均匀，按缝与纵向肋条的间距均匀。
扇形顶板铺好后，由于先焊内侧间断焊,使壳板与肋条贴死，这样壳板与肋条已形成了一个整体的罐顶，最后焊接外侧扇形板的纵焊缝时，也就没有变形，使整个罐顶成为一个平整光滑的整体，造型美观，经检验，弧度及凹凸度误差全部达到规范标准范围。
3、节省了时间，每台罐可节省5天时间。

五、经济效益

采用新方法：可使每台罐节省16吨汽车吊车台班10.5个，5吨叉车台班5个，8台罐可省84个16吨吊车台班，40个叉车台班，每台罐可节省人工40个，8台罐可节省320个人工，节省用于瓜片预制的胎具钢材8吨，（因是两套，两个施工队）临时支撑角钢6吨。节省工期合计40天。

六、新方法的适用性

凡是顶板设计为肋板瓜片的拱顶油罐均可适用，且操作简单易行。不需要添加任何设备和材料，不需要复杂的技术,应用堆放性强。