徐志豪

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

中國化學工程第十一建設有限公司（以下簡稱十一化建）承建的沙特SWCC 海水淡化三期輸水項目B、C 包儲罐EPC 工程共有5 個TOS 輔站，設計了5臺2×500m3的儲水罐(罐中罐)，分布在沙特阿拉伯麥地那省周邊地區(qū)。此罐為內外雙罐無支撐柱結構的錐頂罐，雙罐共用底板和頂板，罐本體坐落在鋼結構平臺之上，并通過地腳螺栓和鋼結構平臺連接固定。其設計建造規(guī)范采用美標API- 650,主要參數(shù)為：鋼結構平臺高6m，外罐高9.75m、直徑12m，內罐高9.4m、直徑8.4m，內外罐設計最高液位9.4m，內外罐壁板各5圈，最大壁厚為9mm，最小壁厚為6mm,底板、壁板和頂板材質均為ASTM A36。

考慮到此罐直徑小、噸位輕及雙罐共用底板和頂板的特殊結構，采取邊柱倒鏈倒裝法：基礎施工→安裝罐底板→倒裝內罐壁板→倒裝外罐壁板→整體吊裝頂板。施工流程見圖1。

圖1 2×500m3 儲水罐（罐中罐）施工流程示意圖

1 基礎鋼結構平臺施工及驗收

基礎鋼結構平臺含6 個立柱，間隔60°環(huán)形排列，其中立柱、頂部環(huán)形梁為H 型鋼，斜撐為角鋼，環(huán)形操作平臺框架為槽鋼，操作平臺上滿鋪鋼格柵。主要施工工序為：立柱安裝→環(huán)形梁安裝→斜撐安裝→環(huán)形操作平臺框架安裝→環(huán)形操作平臺鋼格柵鋪設→護欄安裝→螺栓緊固→防腐→交工驗收。在鋼結構平臺安裝完成后，要進行交接驗收，需檢查記錄以下數(shù)據(jù)：罐中心坐標及標高記錄，鋼結構環(huán)梁上表面標高記錄，鋼結構環(huán)梁地腳螺栓孔位置記錄，立柱0°/ 60°/ 180°/ 240°/ 300°方位記錄等。驗收數(shù)據(jù)填寫專用記錄表格作為工序交接資料。2×500m3儲水罐（罐中罐）主視圖及其鋼結構平臺分別見圖2 和圖3。

圖2 2×500m3 儲水罐（罐中罐）主視圖

圖3 2×500m3 儲水（罐中罐）鋼結構平臺

2 儲罐預制

根據(jù)施工經(jīng)驗及常識確定儲罐鋼板排版原則進行儲罐預制。儲罐底板的下料包括中幅板和異形板，均應按批準的底板排版圖和下料圖在矩形板上標識，鋼板下料關鍵控制點為鋼板標識移植并且尺寸記錄齊全，以便實現(xiàn)材料使用的可追溯性。底板下料切割完畢后，打磨切邊，去除毛刺和爐渣，發(fā)現(xiàn)的任何缺陷都應進行修復，板材尺寸公差應符合ASTM A6 和ASTM A6M- 13 標準。

3 壁板預制及注意事項

壁板預制前應繪制排版圖，并應符合下列要求：各圈壁板的縱向焊縫宜向同一方向逐圈錯開，相互錯開的距離宜為板長的1/ 3，且不得小于500mm；底圈壁板的縱向焊縫與罐底邊緣板對接焊縫之間的距離不得小于200mm；壁板開孔接管或開孔接管外補強板外緣與罐縱向焊縫之間的距離不得小于200mm；與罐環(huán)向焊縫之間的距離不得小于100mm。壁板下料誤差控制參照儲罐鋼板排版原則執(zhí)行。

根據(jù)頂板排版圖和下料圖完成所有部件下料，包括頂板、結構梁、儀表孔和排氣孔等。

頂板部分由19 塊組成，預制前應繪制排版圖，并應符合下列要求：頂板任意相鄰焊縫的間距不得小于200mm。拱頂?shù)捻敯逑铝虾螅嗽谔ゾ呱掀囱b成形；胎具制作成與頂板的拱型方向正好相反，然后將頂板放在胎具上；將加強筋焊在頂板上，焊好后脫胎；并用弧形板檢查，間隙不得大于10mm。頂板鋼結構按照圖紙尺寸及誤差要求下料預制。

4 儲罐安裝

4.1 儲罐底板安裝

(1) 底板鋪設前應標記鋼結構平臺環(huán)梁十字中心位置，布置十字交叉中心線作為鋪板參照。

(2) 底板中副板BP- 1 鋪設后，按照排版順序從BP- 2 到BP- 5 完成其他異形底板鋪設；底板鋪設過程中及時找平并點焊，防止出現(xiàn)位置偏差。

(3) 底板焊縫為對焊縫（圖4）。底板鋪設完成后，從中心向四周按照先短后長的焊接原則施焊，焊接采用分層、分段退焊和跳焊的方式。底板焊縫焊接完畢并經(jīng)探傷檢測和真空試驗合格后，方可進行內罐壁板安裝。

圖4 底板對焊縫

(4) 罐底板焊接完成后，安裝底板上的上下水管口和排水管管口。

4.2 儲罐壁板安裝

4.2.1 內罐頂層壁板安裝

（1）沿內罐周長線環(huán)形架設約350mm 高度的臨時支座，間距約700mm，如圖5 所示；

圖5 臨時支座及邊柱布置圖

（2）將內罐半徑標識在臨時臺座頂部，將臨時臺座頂部的限位板沿內標識線焊接，外限位板沿外標識線焊接；

（3）將內罐頂層壁板放置在臨時底座的頂部，每塊壁板用臨時支架固定，以保證垂直度；

（4）焊接內罐頂層壁板縱向焊縫，縱向焊縫組對見圖6；

圖6 壁板縱向焊縫組對

（5）內罐頂層壁板縱向焊縫焊接完成并驗收合格后，組對焊接壁板加強角鋼。

4.2.2 邊柱倒鏈提升裝置安裝

（1）倒鏈的布置和計算：倒鏈布置如圖5 所示均勻分布，選用10 臺倒鏈，每臺最大提升能力均為5t。當?shù)诙颖诎逑蛏咸嵘?m 高度時，倒鏈會承受最大載荷，實際最大重量（G）為：第二層及以上壁板總重量（G1）+ 第二層以上壁板加強角鋼總重量（G2）+ 膨脹結構及限位結構總重量（G3），經(jīng)計算G≈20t。每個倒鏈的承受載荷為2t，考慮到安全系數(shù)和升降的不均勻性，取不均衡載荷系數(shù)為1.25，實際每臺倒鏈最大承受載荷約為2.5t，小于倒鏈提升能力5t，滿足吊裝要求。

（2）內罐頂層壁板縱向焊縫焊接時，將邊柱倒鏈提升裝置及膨脹結構吊入內罐。

（3）將膨脹結構焊接到內罐頂層壁板的底面，膨脹結構與壁板曲率相同。

（4）將吊耳焊接在膨脹結構上。（5）在底板上安裝立柱和支撐。

（6）將倒鏈安裝在吊耳和邊柱上，調整邊柱倒鏈提升裝置，提升內罐頂層壁板。

4.2.3 下一層內罐壁板安裝

（1）內罐頂層壁板縱向焊縫驗收合格后,啟動倒鏈提升裝置到指定的高度。例如,內罐頂層壁板寬度為1.75m, 則頂層壁板提升高度約1.78～1.80m, 其中30～50mm 是內罐下一層壁板與內罐頂層壁板之間的預留調整高度。

（2）將下一層內罐壁板吊放在底座上，焊接內罐下一層壁板縱向焊縫，檢查內罐下一層壁板的曲率和垂直度；合格后啟動邊柱倒鏈提升裝置，使內罐頂層壁板從頂軌上滑下，直到內罐頂層壁板和內罐下一層壁板之間的環(huán)向焊縫組對尺寸合格為止。

（3）縱向焊縫檢查合格后，組對內罐頂層壁板和內罐下一層壁板之間的環(huán)向焊縫，采用環(huán)向焊縫組對。調整定位板，進行點焊，確保間隙正常、水平接頭無明顯錯邊。經(jīng)焊接工程師認可后，方可焊接水平焊縫。

（4）內罐頂層壁板和內罐下一層壁板之間的環(huán)向焊縫焊接完成驗收合格后，組對焊接壁板加強角鋼。

4.2.4 內罐第三層、第二層壁板安裝

按照上述步驟所述的組裝方法組裝焊接內罐第三層和第二層壁板。

4.2.5 內罐第一層壁板安裝

（1）對于內罐第一層壁板，啟動邊柱倒鏈提升裝置，將已完成安裝的內罐壁板提升至適當高度(比下一層壁板高30～50mm)，并保持在該高度。

（2）拆除臨時支座，在罐底板上組裝焊接內罐壁板定位板；經(jīng)檢查合格后,吊裝內罐第一層壁板至指定定位位置；組焊內罐第一層壁板縱向焊縫，組焊完成第一層壁板與底板之間的大角縫。

（3）啟動邊柱倒鏈提升裝置，將上述已安裝好的內罐壁板降落至內罐第一層壁板，進行內罐第一、二層之間的環(huán)向焊縫的后續(xù)組對焊接工作。

4.2.6 外罐壁板安裝

按照上述步驟所述的組裝方法組裝焊接外罐壁板。

4.2.7 地腳螺栓安裝

內外罐壁板焊接完成后，安裝地腳螺栓，將罐本體和鋼結構平臺固定并進行螺栓緊固。

4.2.8 內外罐其他附件安裝

內外罐壁板安裝完成后，按圖紙將直爬梯、罐內進出口水管、排水管、壁板人孔、清掃孔和儀表孔等安裝到位。

4.3 儲罐頂板安裝

(1) 罐頂板和罐頂鋼結構組對安裝和焊接需在地面進行，其中罐頂板安裝可以和壁板倒裝同步進行。安裝焊接完成合格后，進行頂板的整體吊裝。

(2) 需要制作一個與罐頂標高相同、曲率相同的的臨時鋼結構支架（圖7），用于鋪設罐頂頂板。

圖7 罐頂板臨時鋼結構支架結構圖

(3) 根據(jù)罐頂?shù)氖┕D，拼裝、焊接，將罐頂布設在裝配好的臨時鋼結構支架上。

(4) 罐頂板完成后，根據(jù)批準的施工圖紙標識罐頂鋼結構位置尺寸，開始罐頂鋼結構的組對焊接工作。

(5) 在罐頂板上標出儀表孔、人孔和通氣孔的位置，并進行罐頂板與管口之間的安裝、焊接。

(6) 待內外罐壁板及罐內附件安裝完成后，開始罐頂整體吊裝，吊裝過程見圖8。罐頂整體就位后，開始組對焊接罐頂與包邊角鋼之間的內外大角縫。外部大角封焊接使用升降車作為焊工移動操作平臺，在內部罐壁上焊接鋼制腳手架，鋪設跳板，使用移動小車進行內部大角封焊接。

圖8 2×500m3 儲水罐（罐中罐）罐頂整體吊裝過程

(7) 安裝罐頂板四周防護圍欄。

(8) 拆除內部大角封焊接搭設的腳手架及其他臨時支撐，儲罐本體安裝完成。罐本體施工過程中，在監(jiān)理見證下組織壁板垂直度驗收，內外罐底板半徑測量以及罐口方位和法蘭組對偏差測量等，所有測量工作均有記錄并得到監(jiān)理簽字確認。

5 儲罐防腐

儲罐存儲的介質為飲用水，內部防腐施工質量將直接影響水的品質。考慮此罐的特殊結構和現(xiàn)場環(huán)境條件，罐鋼板罐內表面采取預制場噴砂除銹噴涂底漆，罐鋼板罐外部表面采取安裝焊接后再噴砂除銹現(xiàn)場噴涂底漆，罐內焊縫底漆防腐使用磨光機打磨、滾筒滾涂，罐內外部中間漆和面漆均使用高壓無氣噴涂。其中噴砂除銹所需設備有空壓機、分氣罐、過濾器、砂罐、氣帶、砂帶和噴砂槍頭等，使用的噴砂材料為鋼砂G40 和鋼丸S330 組成的混合鋼磨料。根據(jù)規(guī)范要求，噴砂除銹等級為SA3 時，基材表面錨紋度為80μm。按照誤差標準±20%，噴砂后的鋼板表面錨紋度在64～96μm即為合格。按照材料腐蝕程度現(xiàn)場確定噴砂遍數(shù)，噴砂合格后4h 內應完成底漆噴涂工作。因氣候條件超標（濕度、風沙等）未能及時完成底漆噴涂，則鋼板需要二次噴砂后方能噴漆。高壓無氣噴涂防腐所需設備有空壓機、分氣罐、過濾器、氣帶、高壓無氣噴涂機和噴槍等。根據(jù)規(guī)范ISO 8502- 5 及油漆噴涂作業(yè)指導書要求，氣候條件達到以下標準時才能展開噴漆工作：相對濕度低于85%，金屬表面露點溫度大于3℃，鋼板噴砂后表面鹽分含量小于4μg/ cm2。

根據(jù)業(yè)主項目規(guī)范，儲罐內部所有區(qū)域需要噴涂總漆膜厚度至少為500μm 的食品級油漆，其中底漆采用Jotun- Penguard Primer Red 油漆，厚度為40μm；中間漆采用Jotun- Tankguard 412 Grey 油漆，厚度為230μm；面漆采用Jotun- Tankguard 412 White 油漆，厚度為230μm。外部結構噴涂總漆膜厚度至少為240μm 的環(huán)氧富鋅油漆體系，其中底漆采用Jotun- Barrier 77 Grey 油漆，厚度為80μm；中間漆采用Jotun- Penguard Midcoat Light Grey 油漆，厚度為110μm；面漆采用Jotun- Hardtop As Color Group- 1 油漆，厚度為50μm。

6 儲罐上水試壓沉降及消毒

6.1 上水試壓沉降及消毒方案編制報批

為節(jié)約水資源，儲罐的試壓沉降和消毒同時進行，方案經(jīng)監(jiān)理批準后方可開始上水。方案包括水源檢測報告、上水位置、上水流量、內外罐臨時液位計、排水措施、上水臨時設施（上水泵，管路，閥門，流量計，罐口封堵用盲板等）、上水前臨時沉降觀測基準樁和鋼結構基礎平臺環(huán)梁沉降觀測點設置、罐內消毒措施、上水過程中不同階段沉降測量要求，以及相應質量保證和安全措施等。

6.2 儲罐沉降要求

根據(jù)API- 650 規(guī)范要求，2×500m3儲水罐（罐中罐）上水前，需要在鋼結構基礎環(huán)梁上表面等角度設置6 個沉降觀測點，并建臨時沉降觀測基準樁。臨時沉降觀測基準樁的位置至少在距離罐基礎1.5 倍的罐直徑以外，其標高和坐標信息需從項目永久性基準點通過RTK 或全站儀測出。臨時沉降觀測基準樁坐標標高信息，以及鋼結構環(huán)梁上沉降觀測點標識需經(jīng)監(jiān)理審批，審批合格后，方可使用。

6.3 上水前檢查工作

所有焊接結束，并經(jīng)監(jiān)理簽字驗收確認，以及底板焊縫真空箱測試完成、焊縫射線探傷完成、儲罐防腐合格、上水設施及消毒設施齊全等。上水前，應將頂板全部通氣孔打開。

6.4 消毒要求

根據(jù)儲水設施消毒規(guī)范——美國水務協(xié)會規(guī)范（AWWA- C652）第4.2 條規(guī)定，儲水設施可以選用一定濃度的次氯酸鈣作為消毒劑進行消毒。在儲罐上水到設計液位5%時，將提前攪拌均勻的次氯酸鈣溶液通過泵和管路打進罐內。為使消毒液能充分擴散，消毒液打進罐內后需靜置6h，待隨機抽取的水樣中有效氯含量達50×10-6以上時開始再次上水。儲罐上水達到最高液位后需靜置24h，然后申請第三方檢測機構現(xiàn)場取樣，測量水樣氯含量及細菌含量，以檢驗消毒效果。水樣中有效氯含量達2.5×10-6以上，且細菌含量滿足世衛(wèi)組織飲用水標準即為消毒合格。

6.5 上水速率

根據(jù)美標API- 650 相關規(guī)定，儲罐壁板壁厚在22mm 以下的，頂層壁板上水速率為300mm/ h, 頂層以下壁板的上水速率為400mm/ h。

6.6 沉降觀測控制

根據(jù)API- 650 規(guī)范要求及監(jiān)理意見，此罐沉降觀測分為6 個階段，分別是：上水前標高測量、25%設計液位時標高測量、50%設計液位時標高測量、75%設計液位時標高測量、最高設計液位靜置24h 后的標高測量，以及儲罐排水完成后的標高測量。罐鋼結構基礎平臺環(huán)梁圓周上任意10m 間隔兩個點的均勻沉降不能超過13mm, 及整個環(huán)梁不均勻沉降值在50mm 以內為合格。上水試驗應始終在監(jiān)視下進行，上水過程中要注意觀測基礎沉降情況。當基礎沉降量超過設計規(guī)定時，必須停止充水，并檢查罐體有無滲水和顯著變形。此罐需內外罐同時開始上水，通過提前安裝的臨時液位計觀測液位，儲罐上水時每個沉降觀測階段結束，并經(jīng)監(jiān)理確認后方可繼續(xù)上水。當液位達到最高液位時需靜置觀察24h，再進行沉降觀測點標高測量，直到各個觀測點數(shù)值趨于穩(wěn)定不再發(fā)生變化，上水沉降結束。當罐內排水完成后，再對各觀測點標高測量，并將所有數(shù)據(jù)填寫記錄申請報驗。

6.7 嚴密性檢測

罐整體上水沉降觀測結束后，首先進行外罐嚴密性觀測，外罐所有焊縫目視無任何泄露和變形，方開始進行外罐排水。外罐排水結束后，拆除外罐臨時盲板，進入外罐內進行內罐嚴密性觀測。如果內罐所有焊縫目視無任何泄露和變形，則內外罐試壓合格。

7 交工驗收

2×500m3儲水罐（罐中罐）試壓沉降消毒完成后，再次使用飲用水把罐內清洗干凈，安裝儲罐銘牌。經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理檢查內部清潔度合格后，更換正式盲板、墊片和螺栓，完成封罐，正式交付給業(yè)主作為預試車使用。交工后的2×500m3儲水罐（罐中罐）見圖9。

圖9 交工后的2×500m3 儲水罐（罐中罐）

8 結語

沙特SWCC 海水淡化三期輸水項目B、C 包儲罐EPC 工程，是十一化建首次在海外承接的儲罐EPC 工程。十一化建儲罐安裝團隊通過合理安排施工工序，優(yōu)化施工方法和施工措施，加強施工過程質量和安全管理，圓滿地完成了儲罐EPC 工程，為公司在鋼制儲罐，特別是在儲水罐（罐中罐）施工及現(xiàn)場管理方面積累了寶貴的經(jīng)驗。