閔建祥

中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 天津 300384

引言

金屬儲(chǔ)罐主要用于石油、化工、污水處理等相關(guān)行業(yè)，而這些行業(yè)均是我國(guó)戰(zhàn)略發(fā)展和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的重要支柱產(chǎn)業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，金屬儲(chǔ)罐應(yīng)用范圍將越來越廣泛，容量也越來越大，同時(shí)對(duì)金屬儲(chǔ)罐的安裝技術(shù)要求越來越高。

大型儲(chǔ)罐倒裝法施工技術(shù)不管是在施工安全、施工工效、施工質(zhì)量控制，還是施工成本控制等方面均占有極大的優(yōu)勢(shì)，通過“大型儲(chǔ)罐倒裝法安裝技術(shù)研究與應(yīng)用”課題研究，不僅更好的推廣了倒裝法施工技術(shù)，而且通過設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，也解決了電動(dòng)葫蘆電機(jī)間不可避免的不同步易造成安全事故的難題。

1 大型金屬儲(chǔ)罐安裝方法簡(jiǎn)介

金屬儲(chǔ)罐分類方式很多，根據(jù)頂部結(jié)構(gòu)形式可分為固定拱頂儲(chǔ)罐和浮頂儲(chǔ)罐，其中浮頂儲(chǔ)罐又可分為外浮頂儲(chǔ)罐和內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐。目前，金屬儲(chǔ)罐的安裝方法主要有正裝法和倒裝法兩種。①正裝法：在儲(chǔ)罐罐底板鋪設(shè)組焊完成后，罐壁板自下而上依次組裝焊接，最后組焊完成罐頂、抗風(fēng)圈及頂端包邊角鋼等，較適用大型浮頂罐。主要包括水浮正裝法、架設(shè)正裝法（外搭腳手架正裝法和內(nèi)掛腳手架正裝法）等。②倒裝法：在儲(chǔ)罐罐底板鋪設(shè)組焊完成后，先組焊頂層壁板及包邊角鋼、組焊罐頂板，然后自上而下依次組焊每層罐壁板，直至最底層壁板，較適用大型固定罐。主要包括中心柱組裝法、邊柱倒裝法（液壓頂升和電動(dòng)葫蘆提升等）、充氣頂升法和水浮頂升法等。

2 國(guó)內(nèi)研究概況

我國(guó)的金屬儲(chǔ)罐一般都在10萬m3左右，大多是采用正裝法的施工技術(shù)，當(dāng)然也有不少的儲(chǔ)罐采用采用的是倒裝法技術(shù)。二十世紀(jì)八九十年代，我國(guó)從日本引進(jìn)了10萬m3的浮頂罐儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)方案和施工技術(shù)，之后相繼在秦皇島等全國(guó)范圍內(nèi)自主研發(fā)的建造了30多座10萬m3的金屬儲(chǔ)罐。經(jīng)過多年的不斷探索和研究，我國(guó)的金屬儲(chǔ)罐應(yīng)用技術(shù)日益成熟，在材料方面也不斷地探索和創(chuàng)新，目前我們也已經(jīng)能自主設(shè)計(jì)建設(shè)20萬m3的金屬儲(chǔ)罐[1]。

3 大型罐體電動(dòng)葫蘆倒裝法施工工藝技術(shù)

3.1 工程簡(jiǎn)介

安徽（淮北）新型煤化工合成材料基地水資源分質(zhì)結(jié)晶綜合利用項(xiàng)目，各種罐體多達(dá)30多個(gè)，本文將依托該項(xiàng)目的應(yīng)急罐進(jìn)行探索和研究。應(yīng)急罐容量10000m3，立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐，罐體尺寸為?35.2*10.5鋼制罐體，設(shè)備凈重約268t。

3.2 工藝流程

施工準(zhǔn)備→基礎(chǔ)驗(yàn)收→繪制排板圖→下料、預(yù)制測(cè)→測(cè)量放線→底板鋪設(shè)→底板焊縫真空度試驗(yàn)→最上一圈抗風(fēng)圈壁板組裝→中心立柱支墩及環(huán)形支墩安裝→罐頂安裝→提升罐頂，組裝第六圈壁板→提升第六圈壁板，組裝第五圈壁板→提升第五圈壁板，組裝第四圈壁板→提升第四圈壁板，組裝第三圈壁板→提升第三圈壁板，組裝第二圈壁板→提升第二圈壁板，組裝第一圈（底圈）壁板圍板→底圈壁板與底板角縫焊接→電動(dòng)提升裝置拆除→罐內(nèi)清理→焊縫探傷→充水試驗(yàn)→罐外部防腐→罐內(nèi)部襯里→工程驗(yàn)收。

3.3 施工工序簡(jiǎn)述

3.3.1 罐體組裝焊接。底板組裝焊接：罐體排版、預(yù)制完畢進(jìn)行罐底板焊接，罐底板采用帶墊板的對(duì)接接頭，墊板與對(duì)接的兩塊底板貼緊，并點(diǎn)焊牢固，其縫隙不應(yīng)大于1mm。

焊接時(shí)先焊短焊縫后焊長(zhǎng)焊縫。焊長(zhǎng)焊縫時(shí)，焊工應(yīng)均勻?qū)ΨQ布置，由中心向外施焊，第一層焊縫采用分段退焊或跳焊。

最上一層壁板焊接：壁板安裝前先在底板上畫出壁板的安裝位置控制線，底板畫線之后，沿畫線圓周每間隔0.5m設(shè)置一塊墊塊，因考慮人員和施工機(jī)具的進(jìn)出方便，墊塊采用32#工字鋼制作，高度320mm，墊塊與底板點(diǎn)焊牢固，并在其上表面畫出壁板安裝控制線，在畫線內(nèi)側(cè)點(diǎn)焊定位擋板。

罐頂組裝焊接：頂板支撐架安裝完畢并經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行罐頂拼裝。罐頂支撐柱的垂直度不應(yīng)大于柱高的0.1%，且不應(yīng)大于10mm。罐頂按排版圖在制作場(chǎng)地組裝好分片運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，利用搭設(shè)支架進(jìn)行安裝。管頂板焊接采用搭接焊接。

提升系統(tǒng)安裝：提升系統(tǒng)采用34個(gè)10t電動(dòng)葫蘆，單臺(tái)額定起升量為10t，提升立柱采用34根Φ219×6無縫鋼管。頂板開34個(gè)600×600mm的方孔放入提升立柱安裝電動(dòng)葫蘆[2]。

罐體提升，下圈罐體組焊：通過電動(dòng)葫蘆的提升，帶動(dòng)罐體上升，從而達(dá)到提升壁板完成下圈壁板的組焊，如此循環(huán)。待罐體組焊完畢，補(bǔ)齊頂蓋板。

3.3.2 控制電路設(shè)計(jì)。提升系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)的方式，按下SB總上按鈕，線圈K1上～K34上得電，常開觸點(diǎn)閉合，全部電機(jī)得電，電動(dòng)葫蘆整體提升；按下SB總下按鈕，線圈K1下～K34下得電，常開觸點(diǎn)閉合，全部電機(jī)得電，電動(dòng)葫蘆整體下降；為防止緊急事故，電路系統(tǒng)設(shè)置緊急停止按鈕。

圖1 提升系統(tǒng)微調(diào)電氣原理圖

由于電動(dòng)葫蘆的電機(jī)在同步方面不可避免地會(huì)存在一定的 差異，因此必須對(duì)提升裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，給單個(gè)電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)一個(gè)微調(diào)電路，以便在提升過程中及時(shí)調(diào)整個(gè)別電動(dòng)葫蘆的提升速度，使整個(gè)提升系統(tǒng)的每個(gè)電動(dòng)葫蘆提升速度保持一直，確保提升過程的安全，避免罐體在提升過程中發(fā)生傾斜事故[3]。

通過設(shè)置一個(gè)能控制單個(gè)電動(dòng)葫蘆動(dòng)作的微調(diào)電路，不僅能通過控制單個(gè)電動(dòng)葫蘆的提升和下降，保證了提升過程的安全和安裝精度，而且還可以通過微調(diào)電路微調(diào)環(huán)縫的組對(duì)間隙，控制組對(duì)變形，保證罐體整體成型及焊接質(zhì)量。

3.3.3 控提升注意事項(xiàng)。提升前，必須對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全技術(shù)交底，讓所有作業(yè)人員熟悉安裝技術(shù)流程，熟知作業(yè)中潛在的危險(xiǎn)源和應(yīng)對(duì)措施。提升前先進(jìn)行試提升機(jī)試驗(yàn)，在空載的狀態(tài)下，分別啟動(dòng)整體提升和下降控制開關(guān)，查看所有電動(dòng)葫蘆升降是否一致，升降速度是否同步；然后分別啟動(dòng)單個(gè)電動(dòng)葫蘆的提升和下降控制開關(guān)，查看所有電動(dòng)葫蘆的升降順序是否與單個(gè)控制開關(guān)順序相同，有無扭卡現(xiàn)象等。空載試提升確認(rèn)無任何問題后，方可進(jìn)行正式提升作業(yè)。

電動(dòng)葫蘆起升過程中應(yīng)對(duì)電動(dòng)葫蘆的同步情況進(jìn)行檢查，至少應(yīng)檢查5次。第一次：罐體提升剛好離開墊塊后，應(yīng)停機(jī)檢查電動(dòng)葫蘆同步情況，查看所有電動(dòng)葫蘆鏈條受力是否一致，罐體垂直度是否滿足規(guī)范和專項(xiàng)施工方案要求；第二、三、四次：每提升1/3板高左右，應(yīng)停機(jī)機(jī)檢查電動(dòng)葫蘆同步情況，查看所有電動(dòng)葫蘆鏈條受力是否一致，罐體垂直度是否滿足規(guī)范和專項(xiàng)施工方案要求；第五次：罐體被提升至規(guī)定的安裝高度后，應(yīng)停機(jī)機(jī)檢查電動(dòng)葫蘆同步情況，查看所有電動(dòng)葫蘆鏈條受力是否一致，罐體垂直度是否滿足規(guī)范和專項(xiàng)施工方案要求。在提升過程中出現(xiàn)起升不同步、受力不均時(shí)，可通過啟動(dòng)微調(diào)電路分別單獨(dú)控制單個(gè)電動(dòng)葫蘆，使整個(gè)提升系統(tǒng)處于同步狀態(tài)，每個(gè)倒鏈處于同等高度，受力狀態(tài)一致。為避免意外事故發(fā)生，必須進(jìn)行嚴(yán)格檢查，滿足要求后方可進(jìn)行后續(xù)提升工作[4]。

3.3.4 焊接注意事項(xiàng)。

3.3.4 .1 罐底。底板焊接時(shí)，應(yīng)從底板中心開始，先焊短縫，短縫焊完后，再隔條點(diǎn)焊長(zhǎng)縫，然后再焊接，且焊接順序符合下列規(guī)定：①中幅板焊接時(shí)，先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫，分層焊接，第一層焊道采用分段退焊或跳焊法；②底板環(huán)形邊緣板的靠外緣300mm的焊縫，應(yīng)在罐底與罐壁連接的角焊縫焊接完成后且邊緣板與中幅板之間的收縮縫焊接前完成；③罐底與罐壁連接的角焊縫，在底圈壁板縱焊縫焊接完成后進(jìn)行，焊工應(yīng)均勻分布，沿同一方向分段焊接，先焊罐內(nèi)側(cè)角焊縫，再焊罐外側(cè)角焊縫，初層焊道采用分段退焊或跳焊法。

采用分段退焊的方法時(shí)，焊工均勻分布，同時(shí)施焊。所有焊條應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，焊條規(guī)格采用Φ3.2，焊接電流不宜過大，以保證母材的充分熔合為宜。

3.3.4 .2 壁板焊接。壁板焊縫焊接遵行先焊縱向焊縫，再焊環(huán)向焊縫，縱向焊縫自下向上施焊。環(huán)焊縫焊接時(shí)，焊工應(yīng)均勻分布，并沿同一方向分層、分段退焊。采用不對(duì)稱坡口時(shí)，先焊大坡口側(cè)，后焊小坡口側(cè)。在焊接施工中遵循以下原則：①縱焊縫立焊應(yīng)自下向上焊接，下端留100mm不焊，待與下帶板組對(duì)后焊接；②壁板準(zhǔn)確就位，并在焊接過程中保持在原位置上，焊完的縱向接頭錯(cuò)邊量，不應(yīng)超過2mm；③焊完的環(huán)向接頭中，上層壁板與下層壁板的錯(cuò)邊量應(yīng)不大于2mm；④罐壁的縱向，環(huán)向焊縫外側(cè)焊完后，內(nèi)側(cè)焊縫清根后再進(jìn)行焊接，焊完后內(nèi)側(cè)焊縫打磨與罐壁平齊。

3.3.4 .3 罐頂焊接。由于本工程工期緊張，施工面狹窄，罐頂采用在后臺(tái)分塊加工預(yù)制，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。預(yù)制時(shí)，罐頂板肋板和罐頂板同時(shí)預(yù)制加工。加工完畢的罐頂板在組裝過程中施工要求如下：①組裝先進(jìn)行定位焊，焊接時(shí)，先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫，徑向的長(zhǎng)焊縫采用隔縫對(duì)稱施焊，并由中心向外分層，分段退焊。②頂板與包邊角鋼的焊接，外側(cè)用連續(xù)焊，內(nèi)側(cè)間斷焊，焊接時(shí)焊工要對(duì)稱均勻分布，并沿同一方向分層，分段退焊。③筋板兩側(cè)的角焊縫，為雙面斷續(xù)交錯(cuò)焊，即隔100mm，焊300mm，焊角高度為6mm。

4 結(jié)束語

通過對(duì)大型儲(chǔ)罐電動(dòng)葫蘆倒裝法進(jìn)行研究，從施工效果、質(zhì)量管理、安全管理、施工工期及施工成本上進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)一步推廣電動(dòng)葫蘆倒裝法在大型金屬儲(chǔ)罐安裝中的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，解決電動(dòng)葫蘆電機(jī)間不可避免的不同步易造成安全事故的難題。