韓冬生
中國(guó)化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司 遼寧盤錦 124000
架設(shè)正裝技術(shù)適用于5000m3以上的大型和特大型儲(chǔ)罐安裝,施工措施繁瑣,施工機(jī)械投入量大;水浮正裝技術(shù)適用于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐,一般的拱形儲(chǔ)罐并不適用;氣吹倒裝法對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部進(jìn)氣量和密封性要求嚴(yán)格,施工難度大。因此,在中小型非標(biāo)儲(chǔ)罐施工過(guò)程中多采取邊柱倒裝技術(shù)。但傳統(tǒng)的邊柱倒裝技術(shù)在頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋預(yù)制過(guò)程中多為卷板機(jī)輥壓成型[1],施工效率低、成型差,經(jīng)常出現(xiàn)返工現(xiàn)象。為此,依托中國(guó)化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司承建的遼寧?;a(chǎn)罐區(qū)項(xiàng)目中小型非標(biāo)儲(chǔ)罐施工,對(duì)邊柱倒裝技術(shù)進(jìn)行研發(fā)改良,通過(guò)制作模具,設(shè)置定位板,利用電動(dòng)葫蘆拉伸加強(qiáng)筋的一側(cè),從而達(dá)到快速成型的效果。
(1)碳鋼板切割與焊縫坡口加工條用等離子切割機(jī);
(2)確保坡口平齊,無(wú)表面可見缺陷;在切割過(guò)程中,防控表面硬化層發(fā)生;
(3)焊接接頭的坡口型式和尺寸按施工圖紙要求進(jìn)行施工,施工圖紙無(wú)要求時(shí),要符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
(1)底板下料預(yù)制按底板排版圖進(jìn)行。
(2)邊緣板沿罐底半徑方向尺寸和最小直角邊控制在700mm 以上。
(3)罐底環(huán)形邊緣板,使用不等間隙的對(duì)接接頭。焊條電弧焊時(shí),外側(cè)間隙控制在6~7mm,內(nèi)側(cè)間隙控制在8~12mm。
(4)罐底中幅板的寬度>1000mm,長(zhǎng)度>2000mm;不規(guī)則的中幅板小直邊>700mm[2]。
(5)底板上的任意相鄰焊縫的間距>300mm。
(6)底板尺寸允許偏差見表1,底板示意圖見圖1。
圖1 底板示意圖
表1 底板尺寸允許偏差表
(7)環(huán)形邊緣板兩側(cè)100mm 范疇內(nèi)超聲波探傷,Ⅲ級(jí)合格。坡口表面要按規(guī)定進(jìn)行滲透探傷。
(1)先制作樣板和胎具,再制作下料,曲率半徑為19800mm,弧形樣板的弦長(zhǎng)為2mm。
(2)單塊頂板本身的拼接采用對(duì)接。
(3)頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋預(yù)制工裝:將預(yù)先準(zhǔn)備好的鋼板放置平穩(wěn),在鋼板上用記號(hào)筆對(duì)頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋的弧度進(jìn)行放樣;根據(jù)加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度制作定位板,每隔500mm設(shè)立一塊;將電動(dòng)葫蘆固定在放樣鋼板的邊緣,把加強(qiáng)筋一側(cè)用定位板固定,利用電動(dòng)葫蘆拉伸加強(qiáng)筋的另一側(cè),快速成型;按照頂板弧度制作專用胎具架,將成型完畢的經(jīng)向加強(qiáng)筋放置到單塊頂板上,采用段焊施工工藝。圖2為頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋預(yù)制工裝。
圖2 頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋預(yù)制工裝
(4)頂板的預(yù)制在制作好的胎具上進(jìn)行,以防變形。
(1)使用全焊透的焊接工藝施焊包邊角鋼的對(duì)接接頭;
(2)弧形構(gòu)件抗風(fēng)圈、加強(qiáng)圈、補(bǔ)強(qiáng)圈、包邊角鋼等預(yù)制完成后,使用弧形樣板檢查,保證間隙≤2mm。在胎具平臺(tái)上檢驗(yàn)時(shí),其翹曲變形≤構(gòu)件L 的0.1%,且≤4mm。
壁板根據(jù)排版圖下料,并符合以下條件:
(1)非標(biāo)儲(chǔ)罐底圈壁板,其縱向焊縫與底部邊緣板對(duì)接焊縫的間隔要>300mm。
(2)壁板開孔接管或開孔接管外補(bǔ)強(qiáng)板外緣與罐縱向焊縫之間的距離,鋼板厚度>12mm 時(shí),不得小于250mm;鋼板厚度≤12mm 時(shí),不得小于150mm;非標(biāo)儲(chǔ)罐環(huán)向焊縫之間的間隔保證在75mm 以上。
壁板允許偏差如表2 所示。
表2 壁板允許偏差
壁板彎卷前兩端先進(jìn)行預(yù)彎處理,卷制后放在平臺(tái)上用弧形樣板進(jìn)行檢查。
底板鋪設(shè)完成后,按照壁板的弧度在邊緣板處設(shè)置三角支撐體系,其與底板接觸長(zhǎng)度為250mm、高度350mm。每臺(tái)儲(chǔ)罐鋼板支撐數(shù)量為100 組,以便內(nèi)部焊接人員及工機(jī)具進(jìn)出,屬于軸心受力構(gòu)件安裝提升裝置支撐系統(tǒng)。如圖3 所示。
圖3 三角支撐體系圖
2.2.1 提升系統(tǒng)立柱的布置
倒裝工藝裝置由立柱、吊耳、墊板、鎖緊裝置、脹圈、門型板等組成,如圖4 所示。
圖4 提升系統(tǒng)主視圖(a)和左示圖(b)
其中立柱沿罐壁內(nèi)側(cè)等距離分布。立柱、斜拉桿間斷焊在墊板上,以免損壞底板。鎖緊裝置采用角鋼∠80×8將每個(gè)立柱連接起來(lái),同時(shí)每個(gè)立柱有斜拉桿固定,保證立柱的穩(wěn)定性。
2.2.2 提升系統(tǒng)立柱組數(shù)的計(jì)算
為保證立柱均勻布置和罐體平衡,n 通常取偶數(shù)組,所以儲(chǔ)罐立柱組數(shù)取n=10 組。
2.2.3 提升系統(tǒng)施工順序
(1)鋪設(shè)底板并組焊;
(2)安裝最上一帶壁板;
(3)安裝罐頂板;
(4)安裝脹圈;
(5)安裝提升裝置,主要由10 個(gè)10t 電動(dòng)葫蘆及立柱組組成;
(6)在立柱分布處劃出提升的高度(間隔200mm),同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)葫蘆按刻度均勻提升,并隨時(shí)調(diào)平;
(7)松開電動(dòng)葫蘆,落下鉤頭及脹圈并安置在下一帶壁板上;
(8)檢查幾何尺寸及焊接質(zhì)量;
(9)重復(fù)上述工序,直到最下一帶板與上一帶板焊接完畢;
(10)焊接底板與底圈壁板角焊縫。
在安裝前,將構(gòu)件的坡口和搭接部位的雜物等清理干凈;現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行罐頂及罐壁胎具的制作以保證施工質(zhì)量;拆除組裝用卡具時(shí),要求無(wú)損傷母材現(xiàn)象,并將表面的焊疤打磨平整。
(1)底板在敷設(shè)前進(jìn)行除銹,達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,每塊底板邊緣50mm 范圍內(nèi)不刷漆。
(2)依據(jù)排版圖鋪設(shè)中幅板和邊緣板,方向?yàn)橛芍行南騼蓚?cè)一次布放,并在基礎(chǔ)上標(biāo)明縱橫中心線,用卡具固定牢固。
(3)中幅板互相間的搭接寬度為40mm,使其搭接在環(huán)形邊緣板上邊,搭接寬度為60mm,儲(chǔ)罐底板上任意兩焊縫間的距離均不小于300mm。
(4)搭接接頭三層鋼板重疊處按照施工節(jié)點(diǎn)圖進(jìn)行切角、制作,切角長(zhǎng)度為2 倍搭接長(zhǎng)度,且搭接長(zhǎng)度為寬度的70%左右。先進(jìn)行上層底板覆蓋部分角焊縫的焊接,再進(jìn)行上層底板的鋪設(shè)。
(5)對(duì)于環(huán)形邊緣板帶墊板部位的對(duì)接接頭,焊縫需要完全焊透,且要表面平齊、光滑,兩塊邊緣板要與墊板貼緊,其間隙≤1mm。
(6)環(huán)形邊緣板對(duì)接接頭間隙按照施工圖紙規(guī)定執(zhí)行,同罐壁連接處焊后磨平。
(7)底板組焊前采用定位角鋼做的固定卡具,將其調(diào)平、固定。
壁板組裝前要復(fù)驗(yàn)弧度,先在底板邊緣劃出罐體內(nèi)徑圓周線,在內(nèi)外側(cè)焊定位板;包邊角鋼對(duì)接接頭和壁板縱向焊縫,要有一定的間距,長(zhǎng)度控制在0.2m 以上。罐壁組裝相關(guān)要求如下:
(1)壁板組對(duì)時(shí),要保證內(nèi)表面齊平,對(duì)接焊縫錯(cuò)邊量符合表3 的規(guī)定。
表3 壁板組對(duì)時(shí)對(duì)接焊縫錯(cuò)錯(cuò)邊量允許偏差表
(2)罐壁環(huán)向焊縫對(duì)接接頭間隙(b):板厚(δ)≤15mm 時(shí),b=2+(0~1)mm;15mm<δ≤20mm 時(shí),b=3±1mm??v向焊縫對(duì)接接頭間隙:板厚為6mm≤δ≤9mm 時(shí),間隙為2±1mm;板厚為12mm≤δ≤38mm時(shí),間隙為2 +(0~1)mm。
(3)壁板上端口部位要嚴(yán)格控制,偏差控制在2mm以內(nèi);對(duì)于整個(gè)非標(biāo)儲(chǔ)罐圓周方向,保證任意兩點(diǎn)之間水平偏差控制在6mm 以內(nèi);壁板的鉛垂度也要嚴(yán)格把控,偏差控制在3mm 以內(nèi)。
(4)除底圈外,其他各圈壁板的鉛垂允許偏差不大于其高度的3/ 1000。
(5)δ≤12mm 時(shí),角變形≤10mm;12mm<δ≤25mm 時(shí),角變形≤8mm;罐壁的局部凹凸變形≤13mm。
(1)在頂圈壁板組裝后,對(duì)其圓度、上口水平度、周長(zhǎng)及垂直度進(jìn)行檢查,完成縱焊縫焊接后,再安設(shè)包邊角鋼;
(2)組裝頂板前,要確定臨時(shí)中心柱的位置,中心柱是在底板和頂圈壁板組裝后安裝;
(3)罐頂頂板要對(duì)稱組裝,搭接寬度控制在±5mm的范圍內(nèi)。
(4)罐頂支撐柱的鉛垂允許偏差≤柱高的0.1%,且不超過(guò)10mm。
焊接工藝評(píng)定按NB/ T47014(承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定)中焊接工藝評(píng)定要求進(jìn)行,評(píng)定的項(xiàng)目數(shù)量包含所有的焊接施工內(nèi)容。
焊接前要以焊接工藝評(píng)定為依托,并制定焊接工藝指導(dǎo)書,張貼在施工現(xiàn)場(chǎng),實(shí)時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)。
焊接所采用的材料符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定,焊條的烘烤溫度、恒溫時(shí)間、重復(fù)烘干次數(shù)要符合表4 的要求。
表4 焊條烘烤參數(shù)表
本工程使用的焊接材料具有質(zhì)量證明文件和合格證,焊接材料設(shè)專人負(fù)責(zé)保管、發(fā)放,并作好焊接記錄、焊條烘烤記錄和焊條發(fā)放記錄。
通過(guò)CAD 放樣制定頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋預(yù)制工裝;通過(guò)計(jì)算最終確定三角支撐體系的規(guī)格及其數(shù)量;核準(zhǔn)提升裝置的提升能力和有效的防變形措施;對(duì)儲(chǔ)罐構(gòu)件進(jìn)行加工制作,對(duì)罐底板底面進(jìn)行防腐處理。
通過(guò)制定頂板經(jīng)向加強(qiáng)筋預(yù)制工裝、三角支撐體系技術(shù)和對(duì)提升系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化和改良,提高了制作安裝過(guò)程的精準(zhǔn)性和安全性。在保障質(zhì)量的前提下,確保了施工進(jìn)度。本技術(shù)的成功應(yīng)用,填補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的不足,得到了業(yè)主、總包和監(jiān)理公司的高度評(píng)價(jià)。實(shí)踐證明,本技術(shù)有縮短安裝工期和工藝簡(jiǎn)化、操作靈活、安裝質(zhì)量?jī)?yōu)良、成本低、盈利高等特點(diǎn),適用領(lǐng)域廣,具備較好的推廣價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。