姚 輝，洪 亮，劉法福，武保安

中國石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

1. 引言

隨著金屬材料技術的發(fā)展，鋁合金制品以其重量輕和耐腐蝕、安裝方式靈活等特性得到廣泛應用[1]，大中型儲罐鋁網殼拱項結構在國外已在大中型儲罐上普遍采用。

在一般情況下，儲罐鋁制拱頂?shù)闹黧w結構由結構框架、罐頂支撐、鋁制蓋板、螺栓緊固件以及密封劑和密封壓條組成[1]。結構框架由鋁合金工字梁通過節(jié)點板連接成為網狀骨架，其結構的連接點排列在一個球面上，鋁合金工字梁通過上下翼板與節(jié)點板連接[1]。每一個節(jié)點板上面覆蓋有連接蓋板，其作用是遮蓋節(jié)點處所有的螺栓孔和節(jié)點板以及鋁頂蓋板的頂角部位，密封覆蓋后為所有鄰接的構件和壓條末端提供持續(xù)的全天候防護，節(jié)點處蓋板是鋁拱頂最容易漏水的地方[1]。近年來，據(jù)筆者調研了解，國際工程中有部分鋁制拱頂節(jié)點處蓋板發(fā)生密封不嚴，漏水的情況，遇上雨季，會從拱頂處流入罐內雨水，一定程度上會影響儲罐內油品的品質。據(jù)調研，目前國內外尚未有針對儲罐鋁制拱頂漏水的預防對策及措施方面的學術研究及探討。因此，筆者僅從設計(E)、采辦(P)、施工(C)等方面，淺析鋁制拱頂漏水的預防對策及措施，謹供各位同仁參考、借鑒。

2. 設計(E)方面及采辦(P)方面措施

2.1. 設計方面

總的來說，設計方面，供貨商的鋁拱頂?shù)臉嫾O計應當科學合理，不得有設計缺陷。其壓條結構、密封膠條、鋁框架凹槽以及鋁浮盤的懸吊支撐構架應科學嚴密，易于論證。比如，密封條宜選擇硅樹脂密封膠條或者更優(yōu)的材質，其兼具有機樹脂及無機材料的雙重特性，具有獨特的物理、化學性能，有很好的電絕緣性質，耐高溫及防水的良好效果。若為普通膠皮，造價低，質量差，暴曬及雨水易于腐蝕和老化，達不到長期的有效密封效果，容易漏水。

2.2. 采購方面

采購應反復比選并科學論證，選擇好產品，選錯了會事倍功半，得不償失。

應采購全球知名的有資質的鋁拱頂供應商品牌，嚴格篩選，選擇性價比高的產品。采購前，應就設計理念，數(shù)據(jù)單，選材，結構，強度，質量等要素進行反復論證，對比分析，為最終的采購選型，做好正確的決策。

2.3. 壓條結構及密封件設計

下面筆者從壓條結構及密封件設計方面，從A、B 兩個不同的國際供應商進行對比分析。鋁拱頂壓條結構及密封設計對比：

2.3.1. A 供應商廠家產品

Figure 1. Before and after repairing 圖1. 修補前與修補后對比

1) 壓條結構

Figure 2. Laminate structure of A Supplier 圖2. A 供應商壓條

如圖1、圖2 所示，根據(jù)A 供應商廠家的壓條結構，中間的單側螺栓，不能擰的過緊，過緊的話，會造成壓條兩側分別上翹，造成膠條與鋁板密封不嚴，從而漏水。螺栓如果擰的過松，同樣不能實現(xiàn)膠條與鋁板有效的緊密貼合，依然會漏水。

2) 膠皮密封

如圖3 所示，膠皮與鋁板之間為簡單的平面密封，密封效果不佳，隨著暴雨落在鋁板上部，造成鋁板一定頻率的振動，會使鋁板與壓條之間不斷產生或大或小的間隙，造成雨水進入內部。由于內側無有效密封，容易造成罐內泄露，或者直接通過鋁板和鋁框架之間縫隙流入，或者通過壓條凹槽流入節(jié)點鋁盤，進而流入罐內，造成漏雨。

Figure 3. Sealing structure of A Supplier 圖3. A 供應商膠皮密封

3) 鋁板折邊結構

Figure 4. Aluminum sheet folding structure of A Supplier 圖4. A 供應商鋁板折邊結構

如圖4 所示，鋁皮折邊為簡單直角不易脹緊，折邊應再加折鉤等，應為多折邊結構更好。

4) 其它因素

密封橡膠條較薄，質量較差，不耐腐蝕及日常暴曬等，螺栓配套的橡膠墊圈質量較差，腐蝕老化較重。見圖5 所示：

Figure 5. Sealing and washer of A Supplier 圖5. A 供應商密封膠條及墊圈

2.3.2. B 供應商廠家產品

Figure 6. Typical joint design for aluminum dome sealing and connections of B Supplier 圖6. B 供應商鋁拱頂?shù)湫兔芊饧斑B接設計圖

如圖6 所示，為B 供應商鋁拱頂壓條結構的典型連接設計結構圖。鋁制蓋板通過固定壓條與結構框架梁相連，鋁制蓋板邊緣的折邊與結構框架梁上的凹槽相配套，起密封作用的硅樹脂密封條與壓條在制造廠內配套預制，現(xiàn)場安裝時通過壓條螺釘進行固定。

1) 壓條結構設計科學合理

如圖6 所示，B 供應商廠家壓條主結構設計科學，合理。綜合考慮了對各個密封連接件、密封條、鋁蒙板的連接及相互脹緊的交互作用，單個螺栓完全可以達到預期的脹緊密封咬合效果，螺栓越擰密封性越好越緊。

2) 鋁皮蒙板的多折邊結構

如上圖所示，壓條也采用單排螺栓進行連接固定，由于壓條考慮了特殊的結構，隨著螺栓的不斷擰緊，鋁板的多折邊結構，在鋁板折鉤處越壓越緊，鋁板和鋁框架貼合緊密，不易漏水。

3) 硅樹脂密封條結構

如圖6 所示，由于密封壓條考慮了特殊的U 型結構，隨著螺栓的不斷擰緊，硅樹脂的密封結構，在左右兩側密封條越壓越緊，密封條和壓條、鋁板貼合緊密，不易漏水。

硅樹脂，是一種具有高度交聯(lián)結構的熱固性聚硅氧烷聚合物，兼具有機樹脂及無機材料的雙重特性，具有獨特的物理、化學性能，有很好的電絕緣性質，耐溫及防水的效果。其耐候性比一般的有機樹脂好。因此，在耐溫、耐熱及防濕處理保護表層的涂布上，皆為理想的材料。

Figure 7. Laminate structure drawing of A Supplier 圖7. A 供應商廠家壓條結構圖紙

Figure 8. Laminate structure photo of A Supplier 圖8. A 供應商廠家壓條結構照片

通過以上比對可以看出，如圖6、圖7、圖8 所示，A 供應商廠家壓條結構設計形式過于簡單，理想化，并未充分考慮到膠條，鋁皮蒙板，折邊，蓋板等相互間的密封咬合作用，存在潛在漏雨傾向等等，而B 供應商的壓條及密封設計則科學合理，滿足施工要求。

經過工程的現(xiàn)場的實踐證明，即使按照廠家的現(xiàn)場指導，嚴格按照流程對鋁拱頂進行組裝及噴淋測試，A 供應商廠家的鋁拱頂部分節(jié)點處蓋板依然存在漏水問題，而B 供應商廠家的鋁拱頂則完全沒有任何滲漏發(fā)生。

3. 施工(C)方面控制措施

除了從設計和采辦方面，選擇好的加工質量及優(yōu)秀設計理念的產品之外，從施工方面，我們也必須遵循供應商廠家的指導，嚴格按照廠家說明及安裝圖紙進行施工，確保無滲漏發(fā)生。即使使用全球最好的鋁拱頂產品，如果不嚴格按照廠家指導說明或者安裝圖紙進行，施工過程把控不嚴，質量管理過程疏于控制，那么最終也很可能會造成泄漏的情況發(fā)生。

3.1. 操作要點

總的來說，設計方面，供貨商的鋁拱頂?shù)臉嫾O計應當科學合理，不得有設計缺陷。其壓條結構、密封膠條、鋁框架凹槽以及鋁浮盤的懸吊支撐構架應科學嚴密，易于論證。比如，密封條宜選擇硅樹脂密封膠條或者更優(yōu)的材質，其兼具有機樹脂及無機材料的雙重特性，具有獨特的物理、化學性能，有很好的電絕緣性質，耐高溫及防水的良好效果。若為普通膠皮，造價低，質量差，暴曬及雨水易于腐蝕和老化，達不到長期的有效密封效果，容易漏水。

3.1.1. 鋁頂框架組裝

鋁頂框架組裝應嚴格按照鋁頂廠家的指導順序進行。在組裝底圈張力環(huán)時，相互之間的連接板是臨時加強連接板，主要用于鋁頂提升，待鋁頂提升到位后，將其替換成靴托架，安裝鋁頂支撐。

隨著鋁頂框架向中心靠攏，構件安裝隨之增高，為方便安裝，可搭設移動式腳手架用于施工人員高空作業(yè)。

3.1.2. 鋁頂蓋板安裝

鋁頂蓋板安裝在鋁頂框架組裝結束后進行，從中心向四周進行，安裝蓋板時應注意： 必須確保支撐梁凹槽中無任何污垢和碎屑，并用丙酮液或酒精液進行清洗，以保證安裝后的密封性。 覆蓋板的鉚釘只是定位用，強度很低，在覆蓋板定位后不能在其上行走，必須盡快安裝壓條，并安裝所有壓條上的螺釘。

3.1.3. 壓條安裝

安裝壓條前必須認真清除壓條和覆蓋板連接處的浮土、碎屑以及壓條螺絲孔內的碎屑，否則會嚴重危及壓條和覆蓋板連接結構的長期完整性，并導致密封不嚴。

安裝壓條螺絲釘時，螺釘頭要完全緊緊固定在壓條上，并使之完全進入壓條。

將壓條螺釘全部擰緊后，用橡膠榔頭敲擊壓條，并用合適的力矩扳手再次緊固各個螺釘。

3.1.4. 鋁頂提升

對于直徑較小的小型鋁制拱頂結構，一般采用罐外地面整體拼裝，利用吊車整體吊裝就位的方法進行安裝[1]。而對于直徑較大的鋁制拱頂結構，由于單臺或雙臺吊車吊裝時的回轉半徑和吊裝重量都難于滿足安裝要求，同時還容易產生較大的吊裝變形，所以大型鋁制拱頂通常采用在儲罐內部(罐底板之上)拼裝，整體成型后利用罐壁頂部設置的多組吊桿整體吊裝[1]，如圖9 所示，達到要求高度后安裝罐壁頂部的支撐，最后回落到罐壁環(huán)板或角鋼上的安裝位置。

3.1.5. 鋁頂支撐安裝

待鋁頂提升到最高處后，先將其中一個提升吊桿的鋼絲繩摘下，拆掉提升吊桿和張力環(huán)上部臨時節(jié)點板后，安裝鋁頂支撐的靴托架部分，然后在對稱位置安裝另一個靴托架，依次完成所有靴托架的替換安裝。

Figure 9. Aluminum dome in lifting 圖9. 鋁拱頂提升中

3.1.6. 遮雨板安裝

遮雨板安裝的注意事項與鋁頂蓋板類似，但還應注意：遮雨板會在在靴托架的放射狀中心線處重疊大約25 mm，必須用密封劑在重疊處和整個遮雨板連接處密封。

3.1.7. 節(jié)點板蓋安裝和捻縫

節(jié)點板蓋的作用是遮蓋所有的螺栓孔和鋁頂蓋板、遮雨板的末端空隙，在捻縫后可為所有鄰接的支梁、壓條端部提供持續(xù)防護。由于各節(jié)點處是鋁頂最容易產生泄漏的地方，因此在安裝節(jié)點板蓋和捻縫時一定要特別小心[1]。

首先用干凈的紙巾沾上丙酮液或異丙基酒精使勁擦拭接觸面，然后立即用干凈的紙巾擦干。接觸面必須保持干燥，并在清潔后4 小時內捻縫[2]。

在安裝節(jié)點板蓋前先檢查一下每根壓條的末端，確認壓條與節(jié)點板不重疊且壓條墊圈已經修整過。然后將節(jié)點板蓋直接扣在節(jié)點板上，固定在適當?shù)奈恢?，并在蓋板的四周用密封劑封好。

在壓條末端和節(jié)點板蓋之間適當加力，用密封劑填住所有空隙，然后再用工具稍加力將密封劑涂抹在連接處的表面，并使用抹刀將密封劑抹在凹處，讓連接處中間都抹上了密封劑。

最后用少量的密封劑涂抹在壓條末端，均勻并平滑地過渡好。

3.1.8. 螺栓再緊固

在整個安裝結束后，必須對壓條螺栓進行一次再緊固，一般選用合適的力矩扳手依次均勻緊固所有螺栓。

3.1.9. 安裝效果檢查

螺栓再緊固結束后，對整個鋁頂進行灑水試驗，從罐內觀察沒有滲漏即為合格。根據(jù)API650 [3]，灑水試驗的壓力為350 KPa，因此，試驗時須采取適當措施保證水壓，一般可使用一臺小型水泵放置到罐頂抗風圈上，對來自地面的凈水再次加壓后用于灑水試驗。灑水試驗應從下而上進行，以免水流影響試驗效果。

3.2. 質量控制措施

質量要求：鋁頂框架組裝能夠順利合攏，無強制組裝現(xiàn)象；鋁頂滑動支座安裝后有足夠滑動間隙；鋁頂天窗、吊裝孔、防鳥網、靜電接地等附件安裝符合設計要求；鋁頂各接縫、節(jié)點板蓋等位置在350 KPa灑水試驗條件下[4]無滲漏。具體質量保證措施如下：

1) 安裝前認真研究廠家技術文件，并邀請供應商廠家代表共同參與編制安裝程序，確保整個鋁頂安裝過程得到良好的操作性指導。

2) 向鋁頂安裝人員進行詳細技術交底，交清質量要求，明確質量責任。

3) 安排專人負責對鋁頂構件種類、數(shù)量進行清點，并根據(jù)設計圖紙，按構件編號逐一發(fā)放，確保材料使用一一對應。

4) 建立分片負責及質量獎懲措施，杜絕接縫、節(jié)點板蓋密封不嚴等質量缺陷的出現(xiàn)。

5) 積極和廠家代表進行溝通，及時了解安裝細節(jié)要求。

6) 壓條和節(jié)點蓋板安裝前應仔細清理和清洗，確保接合面的清潔。

7) 螺栓緊固時必須按照技術文件規(guī)定的扭矩值進行緊固。

8) 拱頂灑水試驗壓力必須在規(guī)定試驗壓力下進行，且要保證足夠的時間。 9) 技術人員應堅守崗位，及時指導各操作、監(jiān)控人員，并處理各種突發(fā)技術、質量問題。

4. 結論

綜上所述，在國際EPC 項目管理中，通常我們能看到結果，比如鋁拱頂經測試漏水了，但是由于經驗主義或者思維的局限性及差異性，可能無法達成一個對結果的全面認知及深入剖析，有可能造成錯誤的認知。因此，跳出思維框架，進行追本溯源的EPC 全過程的項目管控點剖析，對關鍵性影響因素深入考證，才能得出更符合客觀實際的事實和依據(jù)。因此，本文從科學的設計理念著手，嚴格采辦選型及選商，對鋁制拱頂?shù)陌惭b成效具有舉足輕重的作用。同時，從施工方面，應嚴格按照廠家說明和設計圖紙進行安裝，特別是節(jié)點處蓋板的有效密封以及嚴格的質量保證措施尤為重要，確保完工后的鋁拱頂滿足噴淋測試要求。該問題的提出及論證，對于未來類似的國際項目中鋁拱頂漏水的預防，具有重要借鑒意義。