禹 浩，寇建峰

1.中國(guó)石油然氣銷售湖南分公司，河南鄭州 450000

2.大慶油田工程建設(shè)有限公司油建二公司，黑龍江大慶163453

玻璃鋼儲(chǔ)罐是以玻璃纖維為增強(qiáng)劑，樹(shù)脂為粘合劑，通過(guò)纏繞噴涂制造而成的新型儲(chǔ)罐[1]。由于具有質(zhì)輕高強(qiáng)的特點(diǎn)，近年來(lái)該新型儲(chǔ)罐在石油行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[2]。2018年在長(zhǎng)慶油田致密油產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目嶺二聯(lián)合站工程中，僅用50 d時(shí)間就完成了2座500 m3玻璃鋼儲(chǔ)罐的制作安裝，各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求，施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，受到業(yè)主一致好評(píng)，已形成具有可操作性的施工工法。

1 工藝原理

1.1 施工原理

玻璃鋼儲(chǔ)罐直徑8 m、高度12 m，制作時(shí)按照罐頂、罐體、罐底的順序施工，即先進(jìn)行罐頂糊制，采用逐層襯布方式制作；再進(jìn)行罐體制作，采用數(shù)控纏繞、機(jī)械噴涂技術(shù)分層糊制；接著進(jìn)行罐底制作，糊制時(shí)直接在混凝土基礎(chǔ)上進(jìn)行，制作方式與罐頂制作相似；最后完成罐底與罐體的對(duì)接[3]。

1.2 數(shù)控纏繞原理

罐體制作時(shí)將立式旋轉(zhuǎn)模具懸掛在立式液壓旋轉(zhuǎn)設(shè)備上，纏繞噴涂機(jī)軌道放置在旋轉(zhuǎn)模具旁，整個(gè)裝置采用微機(jī)控制，纏繞噴涂機(jī)在軌道上作上下移動(dòng)，罐體模具在液壓驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過(guò)微機(jī)控制程序輸入不同的纏繞角來(lái)控制模具旋轉(zhuǎn)與小車之間的相對(duì)速度，從而實(shí)現(xiàn)螺旋和環(huán)向纏繞。

2 操作要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

（1）材料準(zhǔn)備。施工用樹(shù)脂和無(wú)捻玻纖紗等材料應(yīng)具有產(chǎn)品合格證、質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告等質(zhì)量證明文件，各種材料經(jīng)抽樣檢測(cè)合格，方可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)使用。施工用的模具材料準(zhǔn)備到位并合理堆放，保持干燥，備好脫模劑。配料應(yīng)嚴(yán)格按照質(zhì)檢中心提供的配方進(jìn)行配料，配料容器保持干燥、清潔、無(wú)漬物，配置膠液充分?jǐn)嚢杈鶆?，攪拌時(shí)間不低于2h。

（2）設(shè)備準(zhǔn)備?，F(xiàn)場(chǎng)配備數(shù)控纏繞設(shè)備、噴涂設(shè)備。噴槍軌道架、樹(shù)脂罐、管道、噴槍、纖維切割噴射器、壓縮空氣氣源配套機(jī)具齊全。罐體立式陽(yáng)模旋轉(zhuǎn)支架安裝到平整位置，保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，配套液壓驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)試完畢。焊接設(shè)備接線完畢，吊裝做好施工準(zhǔn)備，隨時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

2.2 罐頂制作

（1）罐頂模具。罐頂模具采用型鋼制作成錐形結(jié)構(gòu)，直徑略大于儲(chǔ)罐內(nèi)徑，罐頂?shù)难鼋瞧畈怀^(guò)0.5°。模具安裝完成后應(yīng)拋光，表面應(yīng)光滑、平整、密實(shí)，無(wú)裂縫、針孔等缺陷。模具制作完成后，對(duì)模具的弧度、直徑等進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)收。使用精度為1 mm的鋼尺測(cè)量其弦長(zhǎng)，用公式計(jì)算其弧長(zhǎng)和數(shù)量，檢驗(yàn)是否與罐周長(zhǎng)相符。

（2）罐頂糊制。罐頂制作見(jiàn)圖1。

圖1 罐頂制作

第一，罐頂糊制前先布置肋筋，本工程將玻璃鋼管一分為二作肋筋，弧面朝上，360°均勻布置8道，鋪在已安裝好的罐頂模具上與罐頂糊制成一體。第二，糊制前在模具上涂刷脫模劑，待干燥后涂刷樹(shù)脂，均勻涂刷兩層，第一層不粘手后涂刷第二層，每層厚度0.2～0.3 mm，然后鋪玻璃纖維布，逐層襯布，采用正交鋪層，注意錯(cuò)縫和搭接。樹(shù)脂定量使用，使用專用壓輥用力沿布的經(jīng)向和緯向趕氣泡，使布貼緊，含膠量均勻，表面平整密實(shí)，無(wú)氣泡產(chǎn)生。第三，罐頂護(hù)欄由彎管機(jī)加工成型，保證制品的圓滑、美觀。扁鋼也由機(jī)械預(yù)制成型，然后焊接到護(hù)欄立柱上，從整體上保證了護(hù)欄的安全、美觀。第四，脫模采用氣壓將模具頂出，如不能順利脫模，可采用膠錘敲擊罐頂邊緣。脫模后靜置1 h以上再進(jìn)行吊裝，防止翹邊變形。

2.3 設(shè)備安裝

（1）數(shù)控設(shè)備安裝及調(diào)試。第一，數(shù)控設(shè)備包括立式旋轉(zhuǎn)設(shè)備、纏繞噴涂機(jī)軌道及電腦控制臺(tái)[4]。立式旋轉(zhuǎn)設(shè)備固定在罐基礎(chǔ)附近空地上，場(chǎng)地要平整、硬化，且保證設(shè)備與地面垂直，檢測(cè)設(shè)備垂直度合格后，采用拉線將設(shè)備固定牢固，防止工作中傾斜。第二，纏繞噴涂機(jī)軌道立于立式施工設(shè)備旁，距離模具邊緣600～800 mm，軌道與模具縱線平行，并保證與地面垂直，并采用拉線方式固定，纏繞噴涂機(jī)安裝在軌道上。第三，計(jì)算機(jī)控制臺(tái)放置在纏繞設(shè)備附近，設(shè)備安裝見(jiàn)圖2。第四，調(diào)試旋轉(zhuǎn)設(shè)備及纏繞噴涂機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和工作部位是否正常，需特別仔細(xì)檢查樹(shù)脂固化劑雙組分泵是否有堵塞現(xiàn)象。

圖2 設(shè)備安裝

（2） 罐體模具安裝。其一，儲(chǔ)罐模具有上、中、下三道支撐環(huán)，支撐環(huán)采用60mm×5mm扁鋼制作，直徑根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)徑制作；縱向均布50 mm×50 mm木方，間距100 mm；支撐環(huán)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。調(diào)節(jié)支撐環(huán)上的調(diào)節(jié)螺栓，使模具整體直徑上小、下大，有利于脫模。外層敷設(shè)一層三合板和一層五合板，模板高度為12 m。其二，為了保證罐體的圓度，模具制作完成后，采用標(biāo)桿法對(duì)儲(chǔ)罐橢圓度進(jìn)行測(cè)量和校驗(yàn)，即在安裝立式支撐筋時(shí)，在模具旁立一標(biāo)桿，旋轉(zhuǎn)模具，保證支撐筋與標(biāo)桿的距離相等，逐條將立式支撐筋安裝到旋轉(zhuǎn)模具環(huán)上。其三，在立式支撐筋安裝完畢后，先安裝三合板，用碼釘槍將三合板固定在安裝好的立式支撐筋上，三合板固定緊密。然后將五合板安裝到三合板上，同樣用碼釘槍固定的方法固定緊密。模具安裝見(jiàn)圖4。其四，安裝好復(fù)合板后，用標(biāo)桿測(cè)定的方法校驗(yàn)其圓度，并測(cè)量罐體的內(nèi)徑。其五，檢查模具無(wú)凹坑、粉塵、雜物，表面平滑。纏繞前在模具表面涂刷隔離劑并包覆一層聚酯薄膜，薄膜搭接寬度20 mm，表面無(wú)破損、褶皺，以方便脫模。

圖3 支撐環(huán)結(jié)構(gòu)

圖4 模具安裝

2.4 罐體制作

（1） 罐頂與壁板模具對(duì)接。罐體糊制前采用25t吊車將罐頂?shù)跹b到已組裝好的模具上，吊點(diǎn)選擇罐頂中心，吊裝方式見(jiàn)圖5。保證罐壁與罐頂連接位置一起纏繞糊制。罐頂與罐壁纏繞搭接方式見(jiàn)圖6。

圖5 罐頂?shù)跹b方式

圖6 罐頂與罐壁接縫方式

（2）罐體糊制。其一，罐體纏繞時(shí)由已設(shè)定的控制程序控制模具水平旋轉(zhuǎn)，小車在軌道上下運(yùn)動(dòng)，利用二者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行纏繞。纏繞時(shí)由下至上纏繞，每纏繞一層噴涂一層，采用退纏進(jìn)噴方式進(jìn)行糊制，糊制順序?yàn)椋合群苾?nèi)表層和防滲層，再糊制結(jié)構(gòu)層，最后糊制保護(hù)層。罐體纏繞結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。其二，調(diào)整計(jì)算機(jī)控制程序，使環(huán)向纏繞與交叉纏繞交替進(jìn)行，通過(guò)控制模具轉(zhuǎn)速和纖維張力保證樹(shù)脂含量，第一層固化后再進(jìn)行第二層的纏繞，以避免纏繞過(guò)程中產(chǎn)生氣泡。按此方式纏繞直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求。罐體纏繞方式見(jiàn)圖8。其三，噴涂時(shí)內(nèi)襯層樹(shù)脂含量控制在90%±2%，并在內(nèi)表層2～3 mm的鋪層上加入抗靜電劑。結(jié)構(gòu)層含膠量達(dá)到70%～80%。外保護(hù)層糊制時(shí)加入紫外線吸收劑，延緩老化。罐體外觀質(zhì)量見(jiàn)圖9。

圖7 罐體纏繞結(jié)構(gòu)

圖8 罐體纏繞方式

圖9 罐體外觀質(zhì)量

（3）脫模準(zhǔn)備。罐體制作完成后在罐體上開(kāi)好人孔或從罐底空隙進(jìn)入罐內(nèi)，作業(yè)人員松開(kāi)上、中、下支撐環(huán)調(diào)節(jié)螺栓，釋放模具支撐力，并用膠錘敲擊罐壁，使罐壁與模具間產(chǎn)生縫隙，做好脫模準(zhǔn)備，待罐底制作完成后進(jìn)行吊裝脫模。

2.5 罐底制作

（1）在儲(chǔ)罐剛性基礎(chǔ)上用磚壘一圈高度為200 mm、直徑比罐壁直徑大300 mm的環(huán)墻，環(huán)墻內(nèi)側(cè)用水泥抹面，以基礎(chǔ)和磚墻的環(huán)墻作模具進(jìn)行罐底鋪層，鋪層嚴(yán)格按圖紙進(jìn)行。為增加罐的安全性，罐底拐角厚度在30 mm左右，偏差以不大于5 mm為準(zhǔn)。

（2）制作前應(yīng)將鋼筋混凝土底板清掃干凈，不得有水跡、油污等，直接在罐基礎(chǔ)上糊制，先涂厚度2～3 mm的環(huán)氧樹(shù)脂，然后鋪敷氈、布，層間搭接不少于30 mm，樹(shù)脂與氈、布交替進(jìn)行，鋪層順序?yàn)橄蠕伣Y(jié)構(gòu)層，后鋪內(nèi)襯層，最后鋪耐磨層，直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，最后在表層上鋪薄膜或者聚酯氈，增加表層的樹(shù)脂含量，達(dá)到防滲的目的。

（3）拐角部位應(yīng)交替做拐角補(bǔ)償，垂直部位應(yīng)保持與罐底相同的厚度。罐底制作不允許有夾層、凸起、分層和大面積氣泡等缺陷，外觀質(zhì)量應(yīng)符合HG/T 3983—2007質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.6 罐底與罐體組裝

（1）吊裝脫模。第一，吊裝采用75 t吊車、配20 t吊帶4套，整體吊裝示意見(jiàn)圖10。第二，吊裝部位及著力點(diǎn)為罐頂，罐頂組裝時(shí)在罐頂開(kāi)4個(gè)吊裝孔，將起吊盤從罐體內(nèi)部放入并固定在吊裝孔中（采用起吊盤的目的是為了增加罐頂?shù)闹c(diǎn)面積，防止罐頂單點(diǎn)受力過(guò)大），吊具長(zhǎng)度不低于5 m，起吊應(yīng)緩慢，脫模后將罐體放在已制作好的罐底上。吊裝脫模見(jiàn)圖11。

圖10 整體吊裝示意

圖11 吊裝脫模

（2）罐體密封。第一，罐體和罐底進(jìn)行承插連接，接縫處用樹(shù)脂砂漿填充。第二，罐體內(nèi)壁與罐底連接處按施工圖要求用樹(shù)脂砂漿做出圓弧，再用氈糊制8～10 mm厚的密封層。第三，罐外壁與罐底連接處用玻璃纖維纏繞紗浸透樹(shù)脂將罐底接縫填實(shí)，然后灌上樹(shù)脂砂漿，再用纖維氈或布進(jìn)行連接補(bǔ)強(qiáng)。

2.7 附件安裝

（1）盤梯安裝。罐纏繞完成后，按盤梯軌跡線在預(yù)埋的連接板上焊接支撐件。再將已預(yù)制好的盤梯吊裝到支撐件上，調(diào)整固定。焊接時(shí)采取必要的保護(hù)措施，避免焊接時(shí)高溫對(duì)罐壁造成破壞。

（2）法蘭管安裝標(biāo)高和方位角度應(yīng)符合圖紙要求，確定開(kāi)孔標(biāo)高，待審查確認(rèn)后開(kāi)孔。開(kāi)孔部位應(yīng)做補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)材料、鋪層應(yīng)按工藝設(shè)計(jì)要求施工，補(bǔ)強(qiáng)接口使用內(nèi)襯樹(shù)脂，并加入抗靜電劑。多個(gè)罐對(duì)稱布置時(shí)，相對(duì)應(yīng)的法蘭應(yīng)在同一標(biāo)高和直線上，不得錯(cuò)位，開(kāi)孔后的板材應(yīng)予以登記保留，以作為檢測(cè)之用。法蘭管就位后，內(nèi)、外拐角處應(yīng)做圓弧處理，用浸膠的纏繞紗襯出圓弧角。其他構(gòu)件安裝應(yīng)符合圖紙尺寸要求，外表處理應(yīng)美觀。

2.8 水壓試驗(yàn)

（1）充水試壓。儲(chǔ)罐在制作和檢查完畢后須進(jìn)行充水試驗(yàn)，以檢查罐底、罐壁嚴(yán)密性小及固定頂強(qiáng)度、穩(wěn)定性及嚴(yán)密性。試驗(yàn)方法是充水到設(shè)計(jì)最高液位后，保持48 h，以罐底無(wú)滲漏、罐壁無(wú)滲漏且無(wú)異常變形為合格。罐頂試驗(yàn)采用放水方法進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)緩慢降壓，當(dāng)試驗(yàn)壓力達(dá)到-490 Pa時(shí)，以罐頂無(wú)異常變形為合格。

（2）沉降觀測(cè)。在罐壁下部每隔不大于10 m設(shè)置一個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，宜為4的倍數(shù)，且不少于4個(gè)。充水高度等于罐壁高度的1/3，進(jìn)行沉降觀測(cè)24 h，無(wú)異常繼續(xù)充水到罐高的2/3，再進(jìn)行沉降觀測(cè)24 h，當(dāng)仍未超過(guò)允許的不均勻沉降量，可繼續(xù)充水到最高液位，當(dāng)沉降量無(wú)明顯變化時(shí)即可放水。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于玻璃鋼儲(chǔ)罐具有諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在油田行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景，并逐步朝向大型化發(fā)展[5]。通過(guò)設(shè)備的改進(jìn)和技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了大中型儲(chǔ)罐的現(xiàn)場(chǎng)制作安裝；采用數(shù)控纏繞和機(jī)械噴涂技術(shù)解決了工期緊張、工程量大的難題，使工程如期竣工，受到建設(shè)單位和使用單位的好評(píng)，贏得了市場(chǎng)信譽(yù)。