大型儲罐電動葫蘆倒裝法施工技術(shù)研究與應(yīng)用

閔建祥

中國電建市政建設(shè)集團有限公司 天津 300384

引言

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

大型儲罐倒裝法施工技術(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，通過“大型儲罐倒裝法安裝技術(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)計一套自動化控制系統(tǒng)，也解決了電動葫蘆電機間不可避免的不同步易造成安全事故的難題。

1 大型金屬儲罐安裝方法簡介

金屬儲罐分類方式很多，根據(jù)頂部結(jié)構(gòu)形式可分為固定拱頂儲罐和浮頂儲罐，其中浮頂儲罐又可分為外浮頂儲罐和內(nèi)浮頂儲罐。目前，金屬儲罐的安裝方法主要有正裝法和倒裝法兩種。①正裝法：在儲罐罐底板鋪設(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（液壓頂升和電動葫蘆提升等）、充氣頂升法和水浮頂升法等。

2 國內(nèi)研究概況

我國的金屬儲罐一般都在10萬m3左右，大多是采用正裝法的施工技術(shù)，當(dāng)然也有不少的儲罐采用采用的是倒裝法技術(shù)。二十世紀八九十年代，我國從日本引進了10萬m3的浮頂罐儲罐的設(shè)計方案和施工技術(shù)，之后相繼在秦皇島等全國范圍內(nèi)自主研發(fā)的建造了30多座10萬m3的金屬儲罐。經(jīng)過多年的不斷探索和研究，我國的金屬儲罐應(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)計建設(shè)20萬m3的金屬儲罐[1]。

3 大型罐體電動葫蘆倒裝法施工工藝技術(shù)

3.1 工程簡介

安徽（淮北）新型煤化工合成材料基地水資源分質(zhì)結(jié)晶綜合利用項目，各種罐體多達30多個，本文將依托該項目的應(yīng)急罐進行探索和研究。應(yīng)急罐容量10000m3，立式圓筒形鋼制焊接儲罐，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

施工準備→基礎(chǔ)驗收→繪制排板圖→下料、預(yù)制測→測量放線→底板鋪設(shè)→底板焊縫真空度試驗→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→電動提升裝置拆除→罐內(nèi)清理→焊縫探傷→充水試驗→罐外部防腐→罐內(nèi)部襯里→工程驗收。

3.3 施工工序簡述

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

焊接時先焊短焊縫后焊長焊縫。焊長焊縫時，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具的進出方便，墊塊采用32#工字鋼制作，高度320mm，墊塊與底板點焊牢固，并在其上表面畫出壁板安裝控制線，在畫線內(nèi)側(cè)點焊定位擋板。

罐頂組裝焊接：頂板支撐架安裝完畢并經(jīng)驗收合格后方可進行罐頂拼裝。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地組裝好分片運至現(xiàn)場，利用搭設(shè)支架進行安裝。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10t電動葫蘆，單臺額定起升量為10t，提升立柱采用34根Φ219×6無縫鋼管。頂板開34個600×600mm的方孔放入提升立柱安裝電動葫蘆[2]。

罐體提升，下圈罐體組焊：通過電動葫蘆的提升，帶動罐體上升，從而達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，補齊頂蓋板。

3.3.2 控制電路設(shè)計。提升系統(tǒng)采用軟啟動的方式，按下SB總上按鈕，線圈K1上～K34上得電，常開觸點閉合，全部電機得電，電動葫蘆整體提升；按下SB總下按鈕，線圈K1下～K34下得電，常開觸點閉合，全部電機得電，電動葫蘆整體下降；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

由于電動葫蘆的電機在同步方面不可避免地會存在一定的 差異，因此必須對提升裝置進行優(yōu)化設(shè)計，給單個電動葫蘆設(shè)計一個微調(diào)電路，以便在提升過程中及時調(diào)整個別電動葫蘆的提升速度，使整個提升系統(tǒng)的每個電動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)置一個能控制單個電動葫蘆動作的微調(diào)電路，不僅能通過控制單個電動葫蘆的提升和下降，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)縫的組對間隙，控制組對變形，保證罐體整體成型及焊接質(zhì)量。

3.3.3 控提升注意事項。提升前，必須對作業(yè)人員進行技術(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)中潛在的危險源和應(yīng)對措施。提升前先進行試提升機試驗，在空載的狀態(tài)下，分別啟動整體提升和下降控制開關(guān)，查看所有電動葫蘆升降是否一致，升降速度是否同步；然后分別啟動單個電動葫蘆的提升和下降控制開關(guān)，查看所有電動葫蘆的升降順序是否與單個控制開關(guān)順序相同，有無扭卡現(xiàn)象等?？蛰d試提升確認無任何問題后，方可進行正式提升作業(yè)。

電動葫蘆起升過程中應(yīng)對電動葫蘆的同步情況進行檢查，至少應(yīng)檢查5次。第一次：罐體提升剛好離開墊塊后，應(yīng)停機檢查電動葫蘆同步情況，查看所有電動葫蘆鏈條受力是否一致，罐體垂直度是否滿足規(guī)范和專項施工方案要求；第二、三、四次：每提升1/3板高左右，應(yīng)停機機檢查電動葫蘆同步情況，查看所有電動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)停機機檢查電動葫蘆同步情況，查看所有電動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，可通過啟動微調(diào)電路分別單獨控制單個電動葫蘆，使整個提升系統(tǒng)處于同步狀態(tài)，每個倒鏈處于同等高度，受力狀態(tài)一致。為避免意外事故發(fā)生，必須進行嚴格檢查，滿足要求后方可進行后續(xù)提升工作[4]。

3.3.4 焊接注意事項。

3.3.4 .1 罐底。底板焊接時，應(yīng)從底板中心開始，先焊短縫，短縫焊完后，再隔條點焊長縫，然后再焊接，且焊接順序符合下列規(guī)定：①中幅板焊接時，先焊短焊縫，后焊長焊縫，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，焊工均勻分布，同時施焊。所有焊條應(yīng)符合設(shè)計要求，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，焊工應(yīng)均勻分布，并沿同一方向分層、分段退焊。采用不對稱坡口時，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，待與下帶板組對后焊接；②壁板準確就位，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，罐頂采用在后臺分塊加工預(yù)制，運至現(xiàn)場進行拼裝。預(yù)制時，罐頂板肋板和罐頂板同時預(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組裝先進行定位焊，焊接時，先焊短焊縫，后焊長焊縫，徑向的長焊縫采用隔縫對稱施焊，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，焊接時焊工要對稱均勻分布，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)交錯焊，即隔100mm，焊300mm，焊角高度為6mm。

4 結(jié)束語

通過對大型儲罐電動葫蘆倒裝法進行研究，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行對比分析，進一步推廣電動葫蘆倒裝法在大型金屬儲罐安裝中的應(yīng)用，并設(shè)計一套自動化控制系統(tǒng)，解決電動葫蘆電機間不可避免的不同步易造成安全事故的難題。