一、工程概况

本工程50000m3油罐内浮顶8座，罐体直径60m，罐壁高度19.816m，罐体总重量1112t；20000m3油罐内浮顶6座，罐体直径37m，罐壁高度19.812m，罐体总重量424t，施工采用集中控制液压千斤顶提升倒装施工方法。

二、施工准备

1、工程用料和措施用料

（1）工程主要用料为：5万油罐罐壁板δ=10-30mm；罐顶板δ=5mm，2万油罐罐壁板δ=8-20mm；罐顶板δ=5mm；

（2）措施用料

措施用料主要为：顶板与壁板胎具用料、胀圈用料、支撑管及弧形管具等用料。即钢板、型材和道木等用料

2、主要机具

主要施工机具为：汽车起重机、液压提升机、电焊机、水泵机、气焊机具等

3、现场作业准备及条件

（1）对储罐半成品及型钢构件进行几何尺寸复测，核查材料的质量证明书，并同时办理中间交接的验收工作

（2）施工现场的吊车道路畅通，各种胎具和措施用料配置齐全

（3）提升机、液压泵、液压管、液压油及电源线配备齐全

三、主要的施工工艺

1、施工工序

施工准备→顶圈罐壁板组焊→锥板组焊、网壳及蒙皮板安装→罐顶劳动保护及附件安装→提升系统安装→上数第二圈壁板安装、纵缝焊接→顶圈壁板提升→组对、焊接顶圈与第二圈壁板环缝→组对、焊接上数第三圈壁板→提升第二圈壁板→组对、焊接第二、三圈壁板之间的环缝→组对、焊接第四圈壁板→……→组对、焊接底圈壁板→倒装提升系统拆除。

2、储罐预制

 预制加工一般要求

⑴ 各种钢材凡有影响工程质量的变形均予以矫正，普通碳素结构钢在工作环境温度低于-16℃、低合金钢工作环境低于-12℃时不得进行冷矫正、冷弯曲和剪切加工。

⑵ 放样工作应由熟练的技术工人操作，将构件进行编号，需制作样板时报质检员进行检查。

⑶ 储罐在预制、组装及检验过程中使用的样板采用0.5～0.7mm的镀锌铁皮制作，样杆用1.5～2mm厚，宽30～40mm的扁铁制作。当构件的曲率半径小于或等于12.5m时，弧形样板的弦长不得小于1.5m。曲率半径大于12.5m时，弧形样板的弦长不得小于2m。

⑷ 直线样板的长度不得小于1m，测量焊缝角变形的样板，其弦长不得小于1m。

⑸ 样板、样杆周边应光滑整齐，弧形大样板做加固处理以防止其变形。样板制作完毕后，用记号笔在样板上标出反、正面及所代表的构件名称、部位、规格并妥善保管。

⑹ 预制构件的存放、运输，应采取防变形措施。

3、罐壁板预制

罐壁板的预制工序流程为： 

3.1 罐壁板排版应符合：

A 底圈壁板的纵向缝与罐底边缘板对接缝之间的距离不得小于200mm。

B 罐壁开孔接管或补强板外缘与罐壁纵缝之间的距离不得小于300mm，与环缝之间的距离不得小于100mm。

C 各圈壁板的纵向焊缝宜向同一方向逐圈错开，其间距宜为板长的1/3，且不得小于500mm；罐壁板宽不得小于1000mm，长度不得小于2000mm。

D 弧形板加工表面应光滑，不得有夹渣、分层、裂纹及溶渣等，火焰切割坡口所产生的表面硬化层应磨去。

3.2 壁板下料前后要有尺寸检查记录，控制长度方向上的积累误差每圈板不大于10mm。壁板下料尺寸偏差控制如下：

壁板尺寸测量部位   图1

壁板下料尺寸偏差表      表1

经检查合格的壁板应放置于特制的胎具上。

壁板专用胎具如图下图所示：

壁板摆放胎具示意   图2

4  罐壁组装

A 罐壁施工采用集中控制液压提升倒装施工方法，以自锁式液压千斤顶作为提升工具,在储罐内部距罐壁约400mm左右的同心圆上均布16T自锁式液压千斤顶。

B 液压系统主要由液压控制台、液压千斤顶和现场配管组成。液压控制台主要参数: 压力大于10MPa，流量为 60L/min；液压千斤顶主要参数：最大承载力20吨（按80%的安全系数计算，取允许工作荷载16吨），下滑量小于5mm；现场配管使用高压胶管。

C 液压提升倒装的施工计算：

最大提升荷载 ： Gmax=k(G顶+G附+G2……G9)

其中:k—摩阻系数  G顶—罐顶重量(t)   G附--附加设施及施工荷载(t)

G2……G9—从第2—9圈板的重量    p为液压千斤顶允许工作荷载 (t)

D 本工艺利用液压提升装置先提升倒装罐体上段，然后逐圈组焊罐体下段。提升装置采用自锁式液压千斤顶和专门设计的提升装置，通过液压控制系统，使液压千斤顶往复运动，提升装置中的提升杆在液压千斤顶进油时完全提升，在液压千斤顶回油时被卡块锁住不会下滑。液压千斤顶的往复运动使提升杆不断上升，从而带动已倒装好的罐体上段上升，直到对接位置的高度。对接组焊后，松开液压千斤顶的锁紧装置，落下提升杆及配套提升装置，在进行下一圈板的提升，依次循环直到罐体完成。倒装提升示意如图3所示：

倒装提升示意     图3

E 背杠按罐体尺寸大小分若干节制作。背杠安装时，将背杠分为若干等分用10t千斤顶将背杠顶紧，使其紧贴在罐壁上，然后用龙门卡具将背杠与罐壁固定在一起。背杠用千斤顶顶紧的位置应避开倒装立柱。背杠制作成型后的曲率应和罐内壁的曲率一致。

F 罐壁组对时要严格控制罐体的垂直度和罐体的成型尺寸，其具体工序流程为：准备工作→顶圈壁板组装→蒙皮安装→罐顶栏杆、平台劳动保护安装→提升、第九圈壁板安装→下面各圈壁板安装→大角缝组焊→附件安装。罐壁组装一般要求:

⑴ 壁板运到现场后，按编号分别堆放。

⑵ 壁板组装前，将对接坡口的泥沙、铁锈、油污等清理干净。

⑶ 壁板组装时，逐张检查壁板预制质量。

⑷ 拆除组装用的工卡具时，不得损伤母材，如有损伤应按照焊接工艺评定要求进行修补，钢材表面的焊疤应打磨平滑。

⑸ 罐壁组装过程中，应采取临时加固措施，防止风力等造成罐壁的失稳破坏。

G 壁板组对应在罐底验收合格后进行。吊装前应进行罐壁位置确定，罐壁的放线直径应大于设计尺寸，即放线半径：

R=RL+（N×B+△L）/（2π）+△RJ     

其中：RL——理论半径         N——罐壁板数量       B——焊缝间隙     

     △RJ——坡度影响       △L——实际下料周长和理论周长的误差

H 按放大半径在罐底上以罐底基础中心点为依据画出罐壁内、外侧线位置，按排板图及罐体方位确定每一块壁板的位置线，同时在内侧100mm处画出检查基准线。

I 吊装时，根据画线确定的位置点焊临时内外挡板，以罐壁位置，板与板之间用龙门组合卡具连接固定。吊装时只要按位置画线把壁板放置到位，观察组对间隙只要能够在可调整范围之内就可以了。

J 吊装完成后，进行分组调整壁板间隙及垂直度，罐壁椭圆度由基准圆确定，垂直度由铅锤测量、正反加减丝调整确定

K 相邻壁板的水平度由下料时得到控制，整个圆周上的水平度可以通过调节边缘板和基础之间的距离获得。

L 板与板之间的对口间隙与错边量可以由组合龙门卡具调节，立缝组对时为解决焊接变形引起的角变形超标问题，采取预先向外凸出2～3mm的组对方法（如果先焊内侧，则向内凹2～3mm）。

M 第八圈至第一圈壁板组对

⑴ 在距罐壁内侧约400mm处均布安装提升装置。吊具准备完毕后，围第八圈壁板，组对点焊纵缝，封口处分别用两个10t手拉导链拉紧，然后开始焊接纵缝。纵缝外侧焊完后，即可开始提升顶圈罐壁。提升时将封口处导链适当松开，以免起升困难或将壁板带起。

⑵ 提升前检查背杠是否顶紧，龙门卡具是否焊牢，提升装置是否安全可靠。一切准备就绪后，开始提升。提升时由专人集中控制，同步运行。提升过程中应密切注意提升是否平稳正常。发现异常情况，应立即停止提升，查明原因，消除隐患后重新开始提升。提升到约600mm左右高度时，暂停。检查是否同步运行，提升高度是否一致，受力是否均衡，背杠有无变形，提升装置有无异常等。如无问题，可继续提升。如果不同步，则个别调整，直至受力状态，提升高度一致后，再集中控制，同时进行提升。重复上述操作，直至提升到所需高度。

⑶ 提升到位后，拉紧封口导链，测量周长、切割余量，组对点焊封口处纵缝，然后开始组对壁板的环缝。环缝组对点焊完毕后，应先焊封口处纵缝外侧焊缝，然后焊接环缝外侧焊缝。外口焊完后，里口清根，检查合格后，焊接里口焊缝。里外口均焊完毕，自然冷却到环境温度后，撤下背杠，用提升装置将背杠放下，重新安装到下圈板下口，并顶紧固定好。下圈围板且组对点焊完毕后，焊接纵缝，纵缝焊好后，重复上述检查，提升壁板，重复上述过程，直到罐壁全部安装完毕。

⑷ 罐壁上的附件（包括盘梯支架）随罐壁提升同步安装焊接，以减少高空作业。盘梯整体预制，罐体组装完后利用吊车分段安装就位。

N 纵缝组对要求

⑴ 纵缝组对间隙为4±1mm，采用单面坡口。

⑵ 罐壁纵缝组对前，利用横缝组对卡具将壁板调整至内壁平齐，然后利用纵缝组合卡具进行间隙调整。

O 横缝组对要求

横缝采用单面坡口，横缝组对在纵缝焊接完成后进行。横缝组对应保证内口平齐，并根据横缝的角变形情况，利用横缝组对组合卡具采取防变形措施。如图7所示：

横缝组对组合卡具安装示意   图4

⑴ 底圈壁板相邻两板上口水平的偏差不大于2mm，在整个圆周上任意两点水平偏差不应大于6mm。壁板的铅垂允许偏差不大于3mm,组焊后，在底圈罐壁1m高处，内表面任意点半径允许偏差±19mm。

⑵ 壁板组装时，应保证内表面平齐，错边量应符合下列规定:  

纵向焊缝错边量：δ＞10mm        允许错边≤1.5mm 

上圈板厚≥8mm   允许错边不大于0.2δ且≤3mm

⑶ 组焊后焊缝的角变形用1m长的弧形样板检查，应符合表3规定：

罐壁焊缝的角变形   表 2

罐壁的部凹凸变形控制   表3

(1)网壳安装在顶圈壁板、和加强环安装完成后进行，先安装锥板，然后安装网壳胎架和蒙皮，最后安装劳动保护等附件。

(2)网壳安装前应提供罐顶圈梁的检测数据，以便根据圈梁的实际情况来调整网壳的支座节点位置。网壳采用采用移动平台进行安装，高度应随网壳矢高变化而变化，由边缘至中间逐渐升高。组装高度从距最近节点垂直高度1.0m左右。

(3)网壳的各零部件在组装过程中应轻装轻放，不得抛掷，防止嗑碰。

(4)网壳的组装采用高空散装法，由下而上、由四周向中心对称地进行，局部凸出部分不得多出两圈。在组装过程中采取调整临近节点高差的方法，使杆件安装能顺利进行。 

(5)网壳组装后，根据要求测量有明显凸凹现象或主要对称点的节点偏差。节点实测标高与设计值的允许偏差-200～50mm，但是相邻两节点的偏差值之差不得大于20mm。

(6)为了使钢蒙皮板有更好的成形度，蒙皮板应按照如下施工顺序进行铺板：先中心，后四周地对称施工，即在园周三至四个对称点上同时进行同方向的铺板工作。钢蒙皮板焊接时，网格中心部分的顶板应有相应的支托，以防止施工过程中产生较大的变形。

网壳为外购件，由制造厂指导安装。

5储罐焊接施工方案

5.1 焊接管理

A 焊工的培训管理

    参加储罐主体焊接的焊工必须具有同种位置的焊工合格证。在施工中若焊工的焊接一次合格率低于90％时，或不遵守工艺纪律时，应重新按GB50128－2005的要求进行培训和考试，考试合格后方能重新参与主体焊接。若再有上述现象发生，则取消该焊工的施焊资格。

B 焊接材料管理

    ⑴ 焊接材料应有质量合格证明。

    ⑵ 焊接材料应设专人负责保管，并按规定进行烘干和使用。

    ⑶ 焊接材料应按部位领用，焊材管理人员应作好记录。

    ⑷ 焊接材料应保管在避风露，通风好，不潮湿的仓库内，湿度不大于60％。

C 焊接环境管理

⑴ 在下列任何一种情况下如不采取有效措施不能进行焊接:

⑵ 雪天或雨天。 

⑶ 手工焊时，风速超过8m/s；气电立焊时，风速超过2m/s。

⑷ 大气相对湿度超过90％。

⑸ 焊接环境气温：普通碳素钢低于－20℃时；低合金钢低于0℃时。

5.2 焊接施工

A壁板纵缝焊接

(1) 壁板纵缝焊接方式

 50000m3罐壁板纵缝焊接方式采用CO2气体保护自动焊焊接（壁板厚度大于或等于12mm），厚度小于12mm的壁板采用焊条电弧焊； 20000m3罐壁板纵缝焊接方式采用焊条电弧焊。（由于20000m3罐全部采用焊条电弧焊，50000m3罐主要采用自动焊，因此以下仅以50000m3罐焊接方式进行描述）

（2） 焊接材料的选用

严格按照业主批复的焊接工艺规程执行。

（3） 壁板双面坡口自动焊时，先焊外侧后焊内侧。单面坡口单面焊接双面成型。第1节板下端约200mm用手工电弧焊焊接。其他采用自动焊焊接的壁板下端约50mm用手工电弧焊焊接。焊接时，纵缝上端设收弧板。

（4）自动焊操作要点

① 焊组对要求：焊与壁板成5～30°角。板越厚角度应越大。焊丝伸长为45mm左右，焊嘴距离铜滑块10～15mm。

② 冷却垫板位置不能偏斜，要正对焊缝，相邻垫板之间接触严密不留间隙。

③ 焊的振幅在5～12mm之间，振动频率为80～100次/分，一般情况下，振幅大、频率应越快。振幅小时，振动频率可稍慢。

④ 焊接过程中操作者焊完一段焊缝后，要观察表面成型情况是否良好，配合焊工在焊完一段长度后将垫板拆掉看背面成型、熔透是否良好并及时通知操作者以便调整焊位置、焊接工艺参数，以获得良好的焊道。

⑤ 配合焊工在焊接过程中，要时刻注意垫板是否漏水，一旦出现漏水情况应立即通知操作者停止焊接，待修复垫板后再焊接。

⑥ 收弧一定要在弧板上，收弧板上的焊接长度应大于20mm，防止端部缺陷留在主焊缝上。

B壁板横缝焊接

（1）壁板横缝焊接方式

横缝焊接采用埋弧自动焊焊接工艺，在罐外做一圈轨道，自动焊机沿轨道进行焊接。

（2） 壁板横缝焊材的选用

严格按照业主批复的焊接工艺规程执行。

 （3）壁板横缝焊接顺序

埋弧自动焊均为双面焊，先焊内侧焊道，后焊外侧焊道，采用多层多道焊。手工电弧焊时，用行走小车配合，在内侧焊接，外侧待清根后焊接。

（4）壁板横缝清根

为了减少受热变形和焊接变形，横焊清根均用角向磨光机进行，以便保持坡口形状，利于自动焊接。

 （5） 壁板横缝焊接焊层要求

焊接时，4台焊机均匀布置。沿同一方向同时施焊，初层焊时，背面有配合焊工移动垫板，焊完一层后，对缺陷处进行修补，经确认无缺陷后，再进行下一层焊接。

  （6） 层间接头部位要求

  层间接头部位应错开50mm以上。

（7） 自动焊操作要点

① 焊组对要求：承托轮距坡口约为15mm，焊角度与水平方向成35°角，焊丝伸长25mm左右，焊丝对准位置为距板厚中心4～8mm。

② 横缝埋弧自动焊初层焊道成型好坏是决定焊道质量的关键。

③ 初层焊道一般有如下三种情况：

图5所示焊道：熔深过大，成型不良，易产生高温裂纹、夹渣等缺陷。

图6所示焊道：熔透良好，成型美观，脱渣容易是理想焊道。

图7所示焊道：焊丝位置靠外，焊角过大，熔深不足，易产生夹渣等缺陷。

④ 因此，在初层焊接时，一定要调整好焊的角度，位置及焊接速度，以便形成图2所示的良好焊道为下一层焊接创造有利条件。

⑤ 焊接过程中，操作者要时刻注意观察焊道成型情况，及时调整焊接规范、焊角度、位置使焊接处于最佳状态，获得优良焊缝。

5.3 焊接变形的控制

罐壁焊接变形的控制

⑴ 造成罐壁变形的主要因素是罐板滚制过程中形成的直边以及焊接过程中造成的纵向及环向的焊接角变形，这类变形主要影响到储罐的椭圆度及垂直度。

⑵ 由于第十圈壁板壁厚太小，造成焊接变形后极难恢复，因而对第一圈罐壁焊接变形的控制是保证整个罐体几何尺寸的一个基础。

⑶ 预制滚弧后的罐壁板，应根据罐壁排板图的位置布置在罐基础周围，并用支撑将罐壁板两端垫起，以免因放置时间过长而导致已滚好的弧度发生变化。围第一圈壁板时在罐壁内外侧点焊三角挡板，且三角挡板在内外两侧等间距交替设置，组装时用大销子调整罐壁的椭圆度三角挡板密度越大，椭圆度控制越精确，一般每隔500mm交替设置一个。垂直度的调整可通过对罐壁内斜撑的调整来实现。

⑷ 由于纵缝坡口采用V型，坡口面在罐壁外侧，且外侧焊完后要求碳弧气刨清根，故组对时应根据坡口的具体形式决定是否留取反变形。

四、质量标准

1、主要执行施工规范

（1）《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》GB 50128-2005

（2）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98

（3）《石油化工罐地基与基础施工及验收规范》SH/T3528-2005

（1）壁板、拱顶的组装 

A.安装半径误差较大:壁板的安装半径需经科学计算。按照安装圆内半径在罐底划出圆周线及每张壁板的安装位置线，并在安装圆内侧 100mm 画出检查圆线，并打样冲眼作出标记。

B.垫板、夹具尺寸及位置不准确

1)组装顶部第一节壁板前在安装圆的内侧焊上挡板，并与壁板之间加组对垫板，垫板厚度需计算准确。 

2)在壁板上应按组装夹具及吊装夹具位置划线。

C.壁板垂直度及各项安装尺寸与设计和规范不符

1)壁板逐张组对，每张安装三个加减丝以调节壁板垂直度。安装纵缝组对卡具及方楔子，用以将壁板固定。整圈壁板全部组立后调整壁板立纵缝组对错边量，上口水平度及壁板的垂直度等应符合规范允许偏差值。 

2)壁板应按排版图组装，壁板立缝宜用夹具组对，壁板的组对应符合规范允许偏差值。

D.罐壁凹凸变形 

为保证罐体的垂直度及罐壁的凹凸偏差在最小范围内，应采取以下措施： 

1)滚圆后，用弧形样板检查，间隙不能大于 3mm 。检查合格后应放在相应的弧形架里运输及存放，防止变形。 

2)板组装前，必须复验弧度和几何尺寸，凡不符合预制要求的应重新找圆，预防由于几何尺寸偏差而引起局部变形。 

3)安装前，应先在已经焊完对接缝的底板边缘板上划出底圈或顶圈一节的组装圆周线，组装圆周线长度为设计内径计算周长加壁板立缝焊接收缩量，并沿圆周线内侧，每隔一定距离点焊定位角钢。 

4)壁板应标出每张的位置，然后对号吊装组对。 

E.拱顶弧型外观质量

1)在顶部第一节壁板组装、焊接完毕并经检查符合设计要求后进行罐顶安装，拱顶焊接成形后应用弧形样板检查，其间隙不得大于 15mm。 

（3）储罐焊接

A.外观质量及返修

焊缝咬边及母材的伤疤应进行修补 , 卡具割磨后的母材表面应补焊或修磨 , 内部缺陷的修补 , 应将缺陷消除后严格按焊接工艺要求补焊 , 同一部位返修不宜超过二次 , 若超过二次须经技术总负责人批准。

B.焊接后外观变形，尺寸与设计及规范要求不符，对母材造成损伤 

1)焊缝外观检查 

对接焊缝的咬肉深度不得大于 0.5mm ，咬肉的连续长度不得大于 100mm ，焊缝两侧咬肉总长度不得超过该焊缝长度的 10%。 

第一圈罐壁板与罐底边缘板之间的大角焊缝内侧应平滑过度，咬肉应打磨圆滑。 罐壁内侧焊缝的余高不得大于 1mm 。并经打磨圆滑过渡。罐壁内部的工卡具定位焊点应打磨光滑。 

（4）丁字焊缝产生错边变形

丁字焊缝错边变形防治措施 

A.应认真计算壁板周长及立缝焊接收缩量。 

B.壁板纵缝组对错边量应在规定范围内。纵缝焊接时应根据板厚不同，采取防变形措施。当采用防变形板固定时，防变形板的材质必须与罐壁板的材质相同，点固防变形板的焊条要与罐壁材质相匹配。纵缝焊接后应用弧形样板检查焊缝处的间隙，如大于预制要求，应进行找圆处理。 

C.组对壁板环缝应使内壁平齐，并均匀分段点焊组对。壁板环缝组对错边量应在规定范围内。

D.焊缝返修要制定返修工艺卡，规定返修的长度不低于 50mm ，在焊缝缺陷清除前，要根据不同情况加入防变形板，控制变形。 当焊缝采用多遍焊接时，采用对称分段退焊的焊工，停工前焊接层数应保持相同。 下载本文