大型不銹鋼儲(chǔ)罐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)解析

孟瑞炯

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550002)

我公司曾為某著名白酒企業(yè)的新建食用酒罐區(qū)項(xiàng)目進(jìn)行工程項(xiàng)目咨詢服務(wù)，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)食用白酒罐容約3萬(wàn)噸，由4組罐群共66臺(tái)公稱容積為500m3的金屬立式拱頂儲(chǔ)罐及其配套設(shè)施組成，包含儲(chǔ)罐及其附件、聯(lián)合平臺(tái)、輸送泵、工藝管線、閥門以及各類管道附件、工用具等。項(xiàng)目主要配置見(jiàn)表1。

表1 主要工藝設(shè)備及配套設(shè)施配置表

1 大型儲(chǔ)罐設(shè)備制作安裝內(nèi)容

由于該項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐數(shù)量多、耗材大，所以項(xiàng)目總投資計(jì)算的關(guān)鍵工作是儲(chǔ)罐制作費(fèi)用與安裝費(fèi)用，目前國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于非標(biāo)大型拱頂儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)、制造及驗(yàn)收要求，主要是按照GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》、NB/T47003.1-2009《鋼制焊接常壓容器》和GB50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

在考慮金屬儲(chǔ)罐制作安裝費(fèi)用時(shí)，首先要清楚大型儲(chǔ)罐的制作安裝包含工作內(nèi)容及工序，計(jì)算過(guò)程應(yīng)能確切反映各施工過(guò)程的產(chǎn)品形態(tài)特征，就一般固定頂立式圓筒形不銹鋼金屬儲(chǔ)罐的制作安裝過(guò)程，施工的常規(guī)內(nèi)容見(jiàn)表2整理所示。

表2 圓筒形不銹鋼拱頂儲(chǔ)罐制作安裝工作內(nèi)容表

預(yù)熱或后熱 熱器具設(shè)備、加熱、恒溫、蓋石棉布緩冷、回收材料。6 罐體制作安裝 放樣號(hào)料、切割、坡口、壓頭卷弧、角鋼圈揻制、組對(duì)安裝、焊接、焊縫處理、試漏。7 附件制作安裝 含人孔、接管、閥門以及各類管道附件、呼吸閥、液位計(jì)、清洗器等。8 無(wú)損探傷檢測(cè) 射線檢測(cè)、滲透檢測(cè)等。9盛水試驗(yàn) 臨時(shí)輸水管線、閥門、盲板安裝與拆除、充水、正負(fù)壓試驗(yàn)、觀察、檢查、記錄整理。10 平臺(tái)梯子制作安裝 放樣、號(hào)料、切割、剪切、調(diào)直、型鋼揻制、坡口、修口、組隊(duì)、焊接、吊裝就位、找正、焊接、墊鐵點(diǎn)固、緊固螺栓。11 酸洗、鈍化 酸洗膏液的涂刷，檢查。12 脫脂 脫水、脫脂、吹干、清除殘液、檢查、涂密封劑、封閉標(biāo)記。13 清洗 沖洗、檢查、防水、封閉、記錄整理、配合檢查驗(yàn)收。5

2 大型儲(chǔ)罐設(shè)備的造價(jià)計(jì)算方式

大型儲(chǔ)罐屬于非標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)備，就是常說(shuō)的非標(biāo)設(shè)備，韭標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是指國(guó)家尚無(wú)定型，制造廠尚不能批量生產(chǎn)，使用單位不能直接通過(guò)市場(chǎng)采購(gòu)得到的設(shè)備，非標(biāo)設(shè)備的購(gòu)置是由使用單位提供圖紙，委托制造廠或施工企業(yè)加工制造。這類設(shè)備國(guó)家沒(méi)有信息價(jià)格，供需雙方一般根據(jù)有關(guān)定額標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等具體情況協(xié)商確定價(jià)格。

非標(biāo)設(shè)備的價(jià)格確定分三種情況，第一種是由采購(gòu)企業(yè)的與供應(yīng)商直接訂制，可以按圖紙要求整體制作完成，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行安裝的設(shè)備，如小型容器、換熱器、反應(yīng)器等，其價(jià)格由雙方協(xié)商確定；第二種是由于運(yùn)輸原因，制造廠只能分片或分段交貨的設(shè)備，如直徑較大的塔、球罐等設(shè)備，這些設(shè)備構(gòu)造較復(fù)雜，制造精度要求高，技術(shù)含量大。分片或分段運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，一般由施工企業(yè)繼續(xù)制造完成。此類設(shè)備價(jià)格由兩部分組成，一部分為制造廠制作價(jià)格加上運(yùn)雜費(fèi)，另一部分為現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)施工、檢驗(yàn)、試壓等發(fā)生的費(fèi)用，總費(fèi)用是由工程造價(jià)人員根據(jù)有關(guān)定額和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。第三種是設(shè)備制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、體積又龐大的設(shè)備如各種大型儲(chǔ)罐、氣柜等，這類設(shè)備制造均由施工企業(yè)在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)制作加工完成，其價(jià)格由工程造價(jià)人員根據(jù)有關(guān)資料、定額和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。

由于設(shè)備形體尺寸、設(shè)備重量影響的設(shè)備到貨狀態(tài)和定額所包括的工作內(nèi)容，所以“整體制作”、“分段制作”與“分片制作”三種交貨方式對(duì)應(yīng)的制造成本各有不同，該項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐由于體型結(jié)構(gòu)的原因，可以按照第三種情況對(duì)應(yīng)的“分片制作”形式進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算。

3 大型儲(chǔ)罐設(shè)備的造價(jià)組合

3.1 鋼卷板的開(kāi)卷與平直

設(shè)備制造所用板材一般分為開(kāi)平板和原平板，兩種板材都是很多行業(yè)中常用到的板材，開(kāi)平板和原平板雖然材質(zhì)完全一樣，但由于開(kāi)平板是鋼帶經(jīng)開(kāi)卷、校平、剪切等加工而成，內(nèi)應(yīng)力水平較高，尺寸穩(wěn)定性較差。隨開(kāi)平操作時(shí)的工藝參數(shù)不同，其內(nèi)應(yīng)力分布情況也不同，會(huì)有在垂直長(zhǎng)度的不同方向上，承載能力也不同的情況，而且這個(gè)承載能力很難用一般的強(qiáng)度指標(biāo)衡量，其綜合機(jī)械性能不如原平板好，因此開(kāi)平板在焊接的時(shí)候會(huì)有更大的焊接變形，很難調(diào)整，所以一般在設(shè)備尺寸較小、制造精度要求不高、使用鋼板較薄的設(shè)備才會(huì)使用鋼卷板，重要場(chǎng)合幾乎都使用原平板，大型儲(chǔ)罐的制作安裝也會(huì)選擇原平板材，故該項(xiàng)目不存在鋼卷板的開(kāi)卷與平直費(fèi)用。另外，卷板通常按實(shí)際重量計(jì)算，平板按理論重量計(jì)算，因此卷板通常比名義厚度略厚，而平板要薄，所以同等材料每噸卷板比平板貴，在預(yù)算或采購(gòu)時(shí)應(yīng)注意。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)組裝平臺(tái)

現(xiàn)場(chǎng)組裝平臺(tái)一般按搭建面積計(jì)算費(fèi)用，并按按攤銷量進(jìn)入項(xiàng)目，結(jié)合相關(guān)定額規(guī)定及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察，主材周轉(zhuǎn)次數(shù)一般按15次使用較為合適。

3.3 鋼材半成品運(yùn)輸

大型儲(chǔ)罐為了擁有較好的承載結(jié)構(gòu)，筒體一般為圓筒形，這就需要卷板機(jī)按照所需的圓周半徑將平直的板材卷曲預(yù)制成圓弧狀，即卷弧，這種加工方法廣泛用于容器的工業(yè)制造。儲(chǔ)罐制造鋼材半成品運(yùn)輸指預(yù)制廠至安裝位置之間的運(yùn)輸，而場(chǎng)外長(zhǎng)途運(yùn)輸應(yīng)該考慮在板材的采購(gòu)費(fèi)用中。

3.4 胎具制作、安裝與拆除

由于大型儲(chǔ)罐設(shè)備的圓筒形壁板和球形頂板具有特殊外形，結(jié)構(gòu)尺寸較大，在部件存放、設(shè)備制造、安裝過(guò)程中都必須依靠各種胎具才能得以完成并保證施工質(zhì)量，所以應(yīng)至少考慮儲(chǔ)罐壁板卷弧胎具、頂板預(yù)制胎具、頂板組裝胎具、型鋼揻制胎具等制作、安裝、拆除費(fèi)用。

3.5 預(yù)熱或后熱

是否需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理，預(yù)熱溫度和后熱溫度是多少，諸如這些焊接相關(guān)工藝，應(yīng)根據(jù)鋼板的化學(xué)成分、板厚，容器的結(jié)構(gòu)剛性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及環(huán)境溫度等因素綜合確定。焊前預(yù)熱及焊后熱處理要求應(yīng)在焊接工藝文件中規(guī)定,并應(yīng)經(jīng)焊接工藝評(píng)定驗(yàn)證。

預(yù)熱的作用在于減少焊縫金屬與母材間的溫度差，即提高焊接接頭初始溫度，從而減少收縮應(yīng)力，降低焊縫冷卻速度，控制鋼材的組織轉(zhuǎn)變，避免在熱影響區(qū)中形成脆性馬氏體，減輕局部硬化。

后熱的作用在于利用材料在高溫下屈服極限的降低,使內(nèi)應(yīng)力高的地方產(chǎn)生塑性流動(dòng)，彈性變形逐漸減少，塑性變形逐漸增加從而消除或減少焊接殘余應(yīng)力。

總而言之，熱處理是焊接時(shí)一項(xiàng)重大工藝措施，此措施一般用于材質(zhì)成分較硬、焊接工件較厚或某些重要結(jié)構(gòu)，具體見(jiàn)設(shè)計(jì)要求和相關(guān)制造驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。該儲(chǔ)罐依據(jù)設(shè)計(jì)文件及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，均達(dá)不到熱處理相關(guān)強(qiáng)條要求，故不作費(fèi)用考慮。

3.6 罐體制作安裝

儲(chǔ)罐的制作安裝在各類定額中已對(duì)其中的人工、材料、機(jī)械的消耗量均作出測(cè)算標(biāo)值，內(nèi)容大體一致，這里我們需要注意的主材選擇的影響因素，罐區(qū)設(shè)備材料的的材質(zhì)選擇對(duì)項(xiàng)目成本有極大影響，儲(chǔ)罐的材料及制造費(fèi)用占項(xiàng)目總成本比重較大，與其他領(lǐng)域相比，如石油和天然氣生產(chǎn)，不僅要求材料耐腐蝕，還要具有衛(wèi)生和無(wú)粘附的性能等表面狀況。由于不銹鋼的性能可以較好滿足需求，因此成為食品工業(yè)廣泛使用的材料。

當(dāng)前市面上最常用的食品不銹鋼牌號(hào)有304和316，碳含量＜0.08%，在一定時(shí)間內(nèi)暴露在450～850℃會(huì)發(fā)生敏化，這種情況在制造焊接過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生。因此，焊接會(huì)引起沿焊縫的熱影響區(qū)的敏化，如果產(chǎn)生敏化，在晶界處會(huì)形成碳化鉻，從而引起所謂的“貧鉻”，而鉻元素是抑制晶間腐蝕的主要元素之一，導(dǎo)致耐腐蝕能力降低，可能引起金屬的溶解等，對(duì)于產(chǎn)品的品質(zhì)有很大不確定性風(fēng)險(xiǎn)，故304和316最宜用作在冷加工成型的儲(chǔ)罐設(shè)備上，不適合用于在高端食品大型儲(chǔ)罐的制造。為避免這種情況，可以選擇304L,316L、321等可焊性優(yōu)良的鋼種，其中的321是屬于美標(biāo)含鈦型奧氏體不銹鋼，對(duì)應(yīng)中國(guó)的舊牌號(hào)0Cr18Ni10Ti和新牌號(hào)06Cr18Ni11Ti，其性能與304非常相似，但是由于加入了金屬鈦，有效的控制了碳化鉻的形成，使其具有了更好的耐晶界腐蝕性及耐高溫性能。本項(xiàng)目結(jié)合以往使用經(jīng)驗(yàn)和成本指標(biāo)等綜合考慮，項(xiàng)目確認(rèn)罐體的材質(zhì)為321不銹鋼，并以此作費(fèi)用計(jì)算。

同時(shí)，在招標(biāo)、預(yù)算、采購(gòu)、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)，都要明確設(shè)備材質(zhì)為食品級(jí)不銹鋼，依據(jù)我國(guó)不銹鋼制品執(zhí)行的食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4806.9-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品接觸用金屬材料及制品》中要求，除滿足其該有特性外，特別限制了不銹鋼中鉻、鎳、鎘、砷等重金屬的遷移物指標(biāo)，以保障人體健康。通過(guò)市場(chǎng)詢價(jià)，標(biāo)識(shí)達(dá)到食品級(jí)不銹鋼的原材料，價(jià)格高于非食品級(jí)材料2%～3%，對(duì)于投資占比大的材料，此項(xiàng)費(fèi)用不可小視。

3.7 附件制作安裝

儲(chǔ)罐附件包含人孔、接管、閥門以及各類管道附件、呼吸閥、液位計(jì)、清洗器等。可以參考儲(chǔ)罐附件和工業(yè)管道工程中的相關(guān)定額，要注意由于不銹鋼加工難度大于碳鋼，大多定額中都規(guī)定了調(diào)整系數(shù)和不銹鋼焊接材料的替換。沒(méi)有對(duì)標(biāo)的定額可借用相似子目，不遺漏補(bǔ)充外購(gòu)的主材費(fèi)用，檢查附件的安裝是否屬于超高范圍等。

3.8 無(wú)損探傷檢測(cè)

大型金屬儲(chǔ)罐設(shè)的制造都要通過(guò)焊接工藝來(lái)完成，為保證這些焊縫的質(zhì)量，避免在生產(chǎn)運(yùn)行中釀成事故，必須按照設(shè)計(jì)要求或施工技術(shù)驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行焊縫的無(wú)損探傷檢驗(yàn)。常用的無(wú)損探傷技術(shù)有射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)。

由于射線檢測(cè)直觀，對(duì)缺陷的尺寸和性質(zhì)判斷比較容易，并且有射線拍片作為原始檔案資料長(zhǎng)期保存，所以射線檢測(cè)已成為現(xiàn)代各工業(yè)部門廣泛首選的無(wú)損探傷手段。按照GB50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定，對(duì)罐體焊縫選擇射線探傷，對(duì)于無(wú)法貼片的不銹鋼儲(chǔ)罐底板，選擇滲透探傷可以檢測(cè)在工件表面的裂紋、針孔等缺陷。對(duì)于碳鋼等鐵磁材料，還可以選擇磁粉檢測(cè)，對(duì)鋼鐵的表面和近表面缺陷，如裂紋、夾渣及氣孔等檢測(cè)，以上無(wú)損檢測(cè)方法被廣泛應(yīng)用于容器制造業(yè)。

3.9 盛水試驗(yàn)

大型儲(chǔ)罐罐體制作完成后，還應(yīng)進(jìn)行盛水試驗(yàn)，盛水試驗(yàn)的目的有幾個(gè)，一是檢測(cè)罐體是否存在漏點(diǎn)；二是利用升水和降水形成罐內(nèi)空間的變化，加以另外一些如充氣或憋氣等手段，對(duì)罐體做正負(fù)壓力試驗(yàn)；三是觀測(cè)設(shè)備在滿載情況下基礎(chǔ)的沉降情況。大型儲(chǔ)罐容量大，進(jìn)行盛水試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)的取水費(fèi)用要予以考慮，但對(duì)于罐區(qū)這樣存在多組儲(chǔ)罐的特性，不能每一個(gè)儲(chǔ)罐計(jì)算一次用水費(fèi)用，應(yīng)該是逐個(gè)或分組通過(guò)倒罐來(lái)進(jìn)行盛水試驗(yàn)，這樣優(yōu)化了施工組織設(shè)計(jì)、大大減少水的消耗，可以節(jié)約費(fèi)用。

3.10 平臺(tái)梯子制作安裝

生產(chǎn)裝置中對(duì)于不直接接觸產(chǎn)品或介質(zhì)的部件材質(zhì)，從成本費(fèi)用考慮，一般優(yōu)先選擇能滿足使用功能、價(jià)格低、易加工的材料。對(duì)于大型儲(chǔ)罐的平臺(tái)爬梯等部件，大多數(shù)行業(yè)的方案是碳鋼材料加刷漆防腐，但該項(xiàng)目中儲(chǔ)罐介質(zhì)為高檔食用白酒，對(duì)于外在雜質(zhì)可謂到了極致地苛刻程度，為了減少可能的間接污染，選擇了材料性質(zhì)較為接近，且在投資限額內(nèi)的304不銹鋼，在定額換算中，從主材到焊接材料、再到人機(jī)系數(shù)的調(diào)整等，費(fèi)用是常規(guī)做法的3～4倍。

3.11 盛水試驗(yàn)、酸洗、鈍化、脫脂、清洗

在儲(chǔ)罐的安裝施工中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，往往需要特殊的清潔要求，如忌油、忌污等，這就要對(duì)設(shè)備的內(nèi)表面進(jìn)行一-些特殊處理，包括設(shè)備的脫脂、酸洗、鈍化。對(duì)于高檔食品儲(chǔ)罐安裝工程就更為重要，甚至要根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，還有可能涉及到用普通白酒進(jìn)行終洗等，這些都是預(yù)算中不能忽視的計(jì)算項(xiàng)目。

4 結(jié)語(yǔ)

儲(chǔ)罐制造安裝工程的造價(jià)計(jì)算應(yīng)根據(jù)該工程施工特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工條件、定額所包括的工作內(nèi)容，按主體與措施分離的原則來(lái)進(jìn)行編制。預(yù)算的內(nèi)容與形式，既要體現(xiàn)簡(jiǎn)明扼要且不失信息完整、層次清楚、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，還應(yīng)滿足各方面使用的需要，如編制施工圖預(yù)算、辦理工程結(jié)算和進(jìn)行成本核算等的需要，使其具有多方面的適用性。