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20000m3甲醇储罐现场安装与焊接

文档作者：曹专文档来源：中国化学工程第十六建设有限公司		点击数：	更新时间： 2021年02月28日
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工程技术I E＆C Technol ogy
20000m3甲
曹专
中国化学工程第十六建设有限公司湖北宜昌443000
摘要通过对20000m3立式钢制圆筒形拱顶储罐( 内浮顶拱顶储罐) 在现场制作、安装及焊接过程进行分析，结合液压顶
升设备在工程中的应用，制定了大型立式钢制储罐的施工工艺及焊接要求，并在工程中成功进行了应用。所有焊接
均采用手工电弧焊，在焊接的过程中，壁板，中幅板通过采用分段退焊，边缘板通过采用隔缝对焊的方法，严格控制
了焊接过程中出现局部变形的现象，保证了大型储罐现场的焊接质量。
关键词拱顶储罐安装焊接
中图分类号TE97 文献标识码B 文章编号1672—9323( 2012) 05—0033—08
大型立式钢制储罐是石化行业非常重要的储运设备，越来
越多地应用于石油化工、煤化工生产过程中产品的储运。预制、
组对、焊接是储罐施工过程中主要的施工工序，对储罐的施工质
量具有决定性意义。储罐的类型有很多，但在各类化工企业的建
设中，主要应用的是立式钢制圆筒形拱顶储罐和浮顶储罐。本文
以伊东集团内蒙古东华能源有限责任公司120万t ／a甲醇项目
中20000m3立式钢制圆筒形拱顶储罐( 内浮顶拱顶储罐)为例，
谈一下大型立式钢制储罐现场安装要点及焊接方法。
1拱顶储罐的结构及安装
20000m3立式钢制圆筒形拱顶储罐( 内浮顶拱顶储罐)按照
容积分，属于大型立式钢制圆筒形储罐；主要受压元件的材料为
Q345R和Q235B，材质厚度最小的为6=8mm，最厚的为
6=20r am；单台储罐全容为24233m3、直径为42．17m(外径)、高
度为23．248m；整个储罐由罐底、罐壁和罐顶及附件等部分构
成。
1．1拱顶储罐的结构
1．1．1罐底
储罐底部主要由边缘板和中幅板组成。中幅板的材质为
Q235- B，厚度为8r am，中幅板之间采用搭接的形式焊接；边缘
板的材质为Q345R，厚度为12r am，边缘板之间采用对接的形式
焊接，边缘板对接缝下采用60*6的扃铁作为垫板；中幅板与边
缘板之间也采用搭接的形式焊接。依据储罐的设计要求，边缘板
确定为弓形板( 见图1) 。
延垂7 、P g-, 1 一lq f
图1 20000 m3储罐弓形边缘板示意图
1．1．2罐壁
依据设计要求，本储罐的罐壁共有十带板组成，底层第一带
到第五带壁板的材质为Q345R，厚度为5=20r am到
6=12mm；第六到第十带壁板的材质为Q235- B，厚度均为
6=10r am。罐壁板间主要采用的是对接焊缝形式，第一带壁板
底部与罐底板间采用角接焊缝形式，双面连续焊接。
1．1．3罐顶
罐顶由网壳与蒙皮组成。整个储罐的拱形罐顶骨架全部由
网壳杆件现场组装完成，然后再在网壳上安装厚度为5m的扇
形蒙皮板，各扇形蒙皮板之间采用搭接焊缝焊接。
1．2拱顶储罐的安装
大型立式储罐主体安装方法有正装法和倒装法两种。正装
法是指以罐底为基准平面，罐壁板从底层第一带开始，逐块逐带
向上安装。倒装法是指以罐底为基准平面，先安装顶圈壁板和罐
顶，然后自上而下，逐圈壁板组装焊接与顶起，交替进行，直到底
圈壁板安装完毕。
拱顶储罐安装国内普遍采用倒装法。在实际应用过程中，倒
装法有中心柱提升、空气顶升、手动倒链起升、电动倒链群起升、
液压提升等多种倒装法。在以往的施工过程中采用较多的是中
心柱提升和手动倒链起升。近年来，随着各种新的施工工艺不断
应用和推广，液压提升倒装法正在逐步使用，极大地加快了工程
的整体施工进度。本次储罐的安装采用液压顶升法进行施工。
1．2．1拱顶储罐的安装工序
材料计划一施工方案及技术交底一绘制排版图及下料一预
制成型一运至安装现场一基础验收一罐底板防腐一罐底中幅板
与边缘板的铺设一罐底边缘板和中幅板分别焊接及焊缝检测一
顶层第一带壁板组焊及焊缝检测一液压提升装置安装一提升顶
层第一带壁板和组焊第二带壁板及焊缝检测一罐顶及顶部附件
石油化工建设2012．05 I 33
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E&amp;amp;C Technol ogy I 工程技术
安装一提升第一、二带壁板和罐顶一安装第三带至最后一带壁
板及各层壁板焊缝检测一拆除液压提升装置一焊接大角缝一焊
接弓形边缘板和中幅板之问的龟甲缝一无损检测一盘梯及接管
等附件安装一充水试验一竣工验收及交工。
1．2．2拱顶储罐安装前的准备
( 1) 储罐制作选用的材料( 钢板、钢管及其它型钢) 、附件、设
备等必须具有相应的合格证明书并符合国家现行标准的规定，
钢板和附件上应有清晰的产品标识，表面不得有凹坑、麻点等缺
陷。钢板表面局部减薄量、划痕深度与钢板实际负偏差之和，不
应大于相应钢板标准允许负偏差值。当无质量证明书或对质量
证明书有疑问时，应进行复验，合格后方可使用。
( 2) 在正式施工前，技术人员必须编制好相应施工方案，并
向施工班组做好技术交底。根据施工图和施工规范绘制壁板、底
板排板图和排料图，在排板图中给每块壁板编号。排板图包括：
罐体直径、各层壁板尺寸、每块壁板编号、罐体附件安装位置、槽
钢圈、角钢圈的组装对接接头位置、边缘板的对接接头位置等。
1．2．3拱顶储罐的预制
储罐在预制前要根据图纸半径制作弦长不小于2m的弧形
样板，弧形样板应使用镀锌铁皮制作；每次用完后应注意保管，
防止变形；钢板下料采用火焰半自动切割机切割，钢板边缘加工
面应平滑，不得有夹渣、分层、裂纹及熔渣等缺陷；火焰切割坡口
产生的表面氧化层，应打磨干净。
1．2．3．1底板预制
底板预制应符合以下规定：
( 1) 罐底排板，其边缘板外径按设计直径放大0．1％，在实
际操作中，中幅板直径放大0．2％，在焊接中幅板与边缘板间的
收缩缝前将幅板余量切除；
( 2) 边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸，不得小于
700mm；非弓形边缘板不得小于700mm；
( 3) 中幅板的宽度不得小于1000mm，长度不得小于
2000mm；
(4)底板任意相邻焊缝之间的距离，不得小于300mm；
( 5) 罐底板应平整，局部凹凸度用直线样板检查，其间隙不
应大于5r am；
( 6) 中幅板的尺寸偏差：长度偏差：4- 1．5r am；宽度偏差：
±i mm；对角线偏差：≤2r am；直线度偏差：≤2r am；
( 7) 弓形边缘板的尺寸偏差：长度允差±2ram；宽度允
差_4- 2mm；对角两对角线之差≤3r am；
底板排版图( 如图2) 。
1．2．3．2壁板排版
壁板排板应符合以下规定：
( 1) 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，并且不得小于300r am；
(2)底圈壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接焊缝之间的距
离，不得小于300mm；
(3)罐壁开孑L或接管补强板外缘与罐壁纵环焊缝之间的距
34 J 石油化工建设2012．05
边缘
扳
l ／4底扳排版图
图2底板排版图
离应大于焊角尺卡的8倍且不得小于250mm，罐顶过渡板的对
接焊缝与罐壁板的对接焊缝之间距离不得小于300mm；
( 4) 壁板上连接件的垫板周边焊缝与壁板纵焊缝或接管补
强圈的边缘角焊缝之间的距离，不应小于t 50 Fi l m，与罐壁环缝
之间的距离不应小于75 mm，如不可避免与罐壁焊缝交叉时，
被覆盖焊缝应磨平并进行射线或超声波检测，垫板角焊缝在罐
壁对接焊缝两侧边缘最少20r am不焊。
壁板排版图( 见图3) 。
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图3壁板排版图
1．2．3．3壁板下料
壁板采用半自动切割机进行放线切割下料，壁板预制不留
调整板，一次下净料，预制一圈壁板的累计误差等于零，这样预
制，有利于保证罐体整体几何尺寸，采用这种方法，要求预制精
度高。壁板尺寸允许偏差应符合( 表】、图4) 。
表1壁板尺寸允许偏差( 板长AB=9．5m)
r ——=————一一
测量部位一允许偏差mm
宽度AC、8D、EF ±1
长度AB．CD ±1．5
对角线之差IA旺BcI ≤2
AC、BD ≤1
l 直线度
AB、CD ≤2
壁板坡VI 型式及尺寸要符合图样的要求；罐壁板尺寸允许
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><< C ， D
图4壁板预制图
偏差应符合设计技术文件规定；本次施工过程中，壁板纵、环缝
坡口加工应满足( 图5) 要求。
f：10M等璧蓐焊接点详图誓>l omm不等罄厚焊接点详图
抖侧
罐壁纵焊缝详图( §：I Omm)
60。
图5壁板焊接详图
1．2．3。4壁板卷制
壁板滚圆前，在滚床上放入压头板将壁板两端进行预弯曲，
在卷制的过程中，要及时控制好卷板机卷制弧度，使用事先预制
好的弧形样板随时抽查壁板弧度( 见图6)。
检查样板滚板机
图6壁板成形示意图
为避免成型后的壁板在搬运过程中发生变形，应将壁板半
成品堆放在专用胎具上，胎具采用[ 20槽钢制作( 见图7) 。
巨i 垂三重重虱一
图7壁板运输胎具制作图
1．2．4拱顶储罐的安装
1．2．4．1底板安装
( 1) 对储罐基础进行复查，按平面图的方位，在基础上放出
十字线、安装轴线及标高线，弓形边缘板按每条焊缝4r am的收
缩量进行放大( 直径放大约0．1％) ，中幅板直径放大0．2％，并注
意在储罐安装过程中不得损坏基础。
( 2) 底板的下表面进行喷河砂除锈(除锈质量等级应达到
Sa2．5) ，经甲方、监理共检合格后立即涂刷第一道环氧底漆，应
注意每块板的边缘50ram的范围内不刷，待漆层表面实干后涂
刷第二道环氧底漆，待第二层底漆的漆层实干后，应立即涂刷第
一层、第二层丙烯酸聚氨酯面漆，直到漆层实干后经三方共检合
格，再填写隐蔽记录并经甲方、监理方签字认可后方可用于底板
的铺设。
( 3) 按排版图在罐底中心板上划出十字线，十字线与罐基
础中心线重合，在储罐中心板的中心打上样冲眼，并作出明显的
标记。
( 4) 按排版图由罐底中心板向两端逐块铺设中间一行中幅
板，从中间一行开始，向两侧逐行铺设中幅板，每行中幅板应由
两侧依次铺设。铺设过程中应先铺设中幅板，后铺设边缘板。中
幅板应搭接在边缘板的上面，搭接宽度为60mm，中幅板之间
的搭接宽度为40r am，底板的搭接宽度允许偏差为-+-5r am。
( 5) 搭接接头三层钢板重叠部分，应将上层底板切角。切角
长度应为搭接长度的2倍，其宽度应为搭接长度的2／3。
1．2．4．2拱顶安装
该储罐罐顶分两部分，一部分是钢网壳，为定型产品，即大
型三角型储罐顶盖网壳，成套购买安装，不需焊接；一部分是钢
制蒙皮加肋焊接拱顶，拱顶支于罐壁顶槽钢支座上，支座钢板安
装在顶层壁板上缘。
网壳安装在顶圈壁板安装完成并报验合格后进行，安装流
程( 见图8) 。
l厂苎—堡—塑三—堕—H]堑厂鲨—璺—堡茎—!—!『—__]1厂里—塞望—．—堡—壅—堕]l
I
厂——————主——————1广————————————]厂————————————] 1塑翌塑垩I _— 一生堡鲞鏖H茎壅竺坚I
图8网壳安装流程图
( 1) 网壳杆件的组装应由下而上对称进行，局部超前不得
多于一圈，当支座节点及周边杆件全部安装完，可将支座螺栓固
定紧，但支座节点板与边梁暂不焊接，便于组装过程中进行调
整。
(2)杆件组装过程中严禁使用气焊烘烤、重锤击打等手段；
局部不易安装时，应用调整周围节点高差的方法进行调整；杆件
组装四至五圈时，曲面已基本成型，底座也自动找圆，此时应将
支座节点板与边梁焊死。
( 3) 全部组对完毕之后应对球面曲率有明显误差的节点进
行调整，直到肉眼观察球面曲率平滑为止，将节点螺栓拧紧；组
石油化工建设2012．05 35
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对后网壳支座任意点直径允许偏差为±D／1000( D为网壳底面
的直径) 。
( 4) 安装蒙皮板时，应从罐顶板中心向外铺设，蒙皮板之间
采用搭接的形式焊接，任意相邻焊缝间距不得小于200r am，蒙
皮板外表面的搭接缝要连续焊接。内表面与杆件不得焊接，蒙皮
板与圈梁连接的边缘处，焊缝高度不得超过蒙皮板厚度的3／4。
1．2．4．3壁板安装
20000m3立式钢制拱顶储罐壁板安装时采用液压提升倒装
法施工。
液压提升倒装法施工原理：在储罐底板及顶层壁板安装完
毕之后，再安装液压提升装置：在安装顶升装置的同时，要在壁
板内壁安装胀圈，用于罐体提升。
液压提升倒装法施工采用的是半自动监控液压顶升装置，
系统有电机、泵、电磁换向阀、液控单向阀、节流截止阀、油箱、油
管、松卡式千斤顶及相关部件组成。提升架与松卡式千斤顶组成
的提升机均匀分布在罐壁周围，当油泵供油时，压力油从下油咀
进入缸体内，在油压的作用下．活塞上升将提升杆带着负载向上
举起，在活塞升满一个行程后油泵停止供油，负载停止上升，完
成提升过程。回油时，压力油从上油咀进入，在油压的作用下，活
塞回程，液压油从下油咀排出，至此，完成一个提升过程。如此往
复循环，千斤顶将提升杆带着重物不断提升，直至完成一个阶段
的提升工作。
储罐液压提升系统包括胀圈组件、液压提升机、液压控制系
统等( 见图9) 。
B——一提升扦泣柱＼ ．峙 —、、～
疑k §带教～一
l 形板～～
豇升钩头一
图9储罐液压系统组成
胀圈组件安装如下：
( 1) 拱顶安装完毕后，在顶层壁板内下缘处安装胀圈组件，
胀圈至壁板下缘口的距离视液压提升机的尺寸而定；胀圈组件
用于罐体的撑圆和罐体的提升，组件包括胀圈和千斤顶；
( 2) 在现场钢平台上放胀圈l ：1大样，检查其圆弧度，整节
胀圈与大样偏差不得超过3r am；
( 3) 拱顶安装完毕后，在顶层壁板内侧下缘划出胀圈及其
定位卡具的安装定位线，每节胀圈设四个卡具，在相邻两胀圈挡
板之间放置一台l Ot 千斤顶，放置好后同时顶紧6台千斤顶，直
36 1石油化工建i 殳2012．05
至胀圈与壁板贴紧为止，胀圈组件即安装完毕。
液压提升装置安装如下：
( 1) 胀圈组件安装完毕后进行液压提升机的安装；本次施
工单台储罐安装时选用30台16t 的液压千斤顶。油缸为单级油
缸，液压行程为100±3r am，最大额定油压为16Mpa。
图10提升装置布置图
( 2) 安装时，先在储罐底板边缘板上划出提升装置的安装
定位线，其应均匀分布在圆周上( 见图10)。将提升立柱的底座
垫板均匀摆放在罐底边缘，并在靠近罐壁板的位置，将提升立柱
直立于垫板上，根据实际情况调整好提升装置的位置，待位置调
整垂直后，：肾其底座板与垫板、储罐底板组立并进行定位焊。
( 3) 高压软管的组装：高压钢管进油环路与电磁换向阀之
间、高压钢管回油环路与油缸顶部回油阀之间，通过三通用高压
软管连接成油路。
( 4) 高压总软管( 升、降软管) 连接：升压软管连接液压站出
油口和升压环形高压钢管三通人油口；降压软管连接液压站入
油口和降压环形高压钢管三通出油口；各软管的连接口处，不得
有渗漏油现象。
在各项准备工作完成之后，在底板上画出顶圈壁板的内径
圆，同时在内侧100mm处画出安装基准线；根据画线确定的位
置点焊临时内外挡板，以限制罐壁的位置。
组对顶圈壁板时，在壁板焊缝的间隙、错边量、垂直度，椭圆
度等符合要求后，点焊壁板的预留缝之前，应用盘尺测量壁上、
下口的周长，确保相等，误差不得大于2r am；在纵缝的内侧安装
3～5块弧形加强板，以防止焊接产生角变形，外侧点焊防波浪
变形竖背杠，然后再进行焊接。
组对顶部第二至底圈壁板时，各圈壁板的组对工艺与顶圈
壁板的组对工艺相同。组对时，用吊车、托盘将壁板吊装，运输到
位，然后调整好壁板的安装位置。所安装的壁板上部和下部均用
角销楔紧，使其与首层壁板贴紧。相邻两块板之问的对接缝间隙
调整好后进行组立焊，调整好后仍然用弧形板固定，以防止焊接
时产生变形。间隙严格按图纸要求进行调整。在组对中应注意以
下事项：
( 1) 弧形板与壁板之间的组立焊焊点长度为10r am，焊点
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间距200r am，组立焊时只焊上部角焊缝，下部不焊。每条缝的
上、中、下部各设置弧形板一块，上部距壁板顶面40r am，下部距
壁板底面200mm。
( 2) 弧形板材质尽量与壁板材质相同，圆弧半径与罐壁内
侧半径相同，材料厚度为12mm，长800～1000mm，宽140mm，
可用边角料制作。
(3)壁板围设时，留两条活口，活口应均匀分布在罐壁圆周
上；活口搭接部分长度100～200r am；活El 收口时，采用活口收
紧装置进行施工，活口收紧装置由手拉葫芦和挂耳组成，设置在
活口两侧沿水平方向，具体安装尺寸( 见图11) 。
出】
图1 1活口收紧装置安装示意图
(4)单圈壁板组对、焊接完毕之后，在罐体提升之前，为了
调整环缝对接间隙和错边量，每带壁板都必须安装限位挡板，限
位挡板包括内挡板和外挡板。限位挡板安装时沿罐壁一周每隔
l m设置一个( 见图12) ；挡板组立焊接时，焊缝高度不小于
8mm，焊缝表面不得有气孔、夹渣等缺陷。
图12限位挡板安装示意图
整圈壁板全部组对完毕应符合以下要求：
( 1) 相邻两壁板上口水平的允许偏差不应大于2mm，在整
个圆周上任意两点水平的允许偏差不应大于6mm；
( 2) 壁板的垂直允许偏差不大于3mm；
( 3) 纵向焊缝的错边量：当板厚≤10mm时，不应大于
l mm；当板厚≥10mm时，不应大于板厚的0．1倍，且不应大于
1．5ram。
(4)环向焊缝的错边量(任意点)，不大于板厚的0．2倍，且
不大于2r am。
1．2．4．4内浮顶的安装
( 1) 浮顶组合件装入罐内之前应在罐外的平台上进行预组
装，检查组装后的效果及几何尺寸、各连接部位是否合适，如发
现有质量问题应及时通知生产厂家进行处理。
( 2)内浮顶要在储罐内部防腐工作施工完毕及罐体附件
( 如：人孔、补强圈、接管、排污槽等) 安装完毕之后才能进行组
装。
( 3) 内浮顶安装时，所有组合件全部通过罐体人孔运入罐
内，所有运进罐内的组合件均应做好保护，在组装浮顶组合件
前，应熟悉浮顶组装规范、组装说明及设计要求。
( 4) 浮顶安装前应将罐内壁的焊缝打磨平整，焊缝两侧的
焊渣、飞溅清理干净，满足内浮顶安装的条件，在罐内组装的过
程中，所有组合件均应按照生产厂家的组装说明书进行组装。
( 5) 浮顶的所有连接部位应连接牢固，连接牢固后盘面应
平整，其组装后的几何尺寸和罐内壁的几何尺寸偏差均应在设
计允许的偏差范围内。
( 6) 与导向装置和罐壁接触部位的密封装置的密封情况应
符合设计要求。
( 7) 组装后浮盘的所有限位支柱应全部落到罐底板上，不
允许有限位支柱悬空或虚落，最后检查盘面的平整度是否符合
设计要求。
1．2．4．5罐壁附件安装
储罐附件包括罐顶附件、盘梯组件、罐壁加强圈、液位计、温
度计安装管、进油口、出油口、人孑L、罐外液位计安装孑L等。
( 1) 盘梯安装
储罐壁板安装到第五层时进行盘梯的安装，盘梯组件包括
平台、中问转向台、支撑架、踏步侧板、踏步和栏杆等。盘梯分为
两段，每段都事先预制好。
(2)罐壁加强圈安装
加强圈预制必须要准确，其曲率同相应壁板的外圆半径相
同，这样与罐壁组焊在一起，还起到调整罐壁椭圆度的作用。因
此，为保证其安装精度，卷制后用弧形样板进行检查，其误差不
得大于1．5mm，有超差的必须进行调整。
安装前，在壁板上划出安装定位线，然后按排版图安装。加
强圈安装点固焊后，先焊加强圈与筋板间的焊缝，接着焊接加强
圈间的焊缝，多名焊工均匀分布进行对称焊接。采用跳焊和分步
退焊法进行焊接，最后由多名焊工均匀分布，同一方向，同时开
始焊接加强圈与罐壁板的角焊缝。
( 3) 液位计、温度计安装管安装
储罐拱顶安装前将液位计、温度计安装管组件吊至罐内，待
储罐壁板安装完毕后在储罐底板上按施工图进行组装。
(4)其它附件安装
其它附件按施工图进行安装。
2拱顶储罐的焊接
储罐施工对焊接的质量要求是：焊接强度要达到设计要求，
焊接变形控制在规定范围之内，焊缝外观及内在质量符合设计
标准等。
由于该储罐体积较大、储存物料特殊(精甲醇) 且罐底与基
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础完全接触没有任何空隙，焊缝一旦出现缺陷，一方面不易找出
缺陷部位，另一方面对缺陷的返修也非常困难，且返修邦位焊缝
金属机械性能严重下降，一般不允许多次重复返修。同时局部返
修可能引起罐体变形，对罐体直线度和垂直度造成影响。因而要
求焊缝尽量一次焊接成功，这样对焊工操作技能要求相当高。
2．1焊接材料
在20000m，立式钢制拱顶储罐焊接的过程中，16MnR板材
之间的焊接均采用低氢钠型焊条，牌号为E5015( J 507) ；16MnR
与Q235一B板材间的焊接采用低氢钢型的E4315( J 427)焊条；
Q235- B板材间的焊接采用钛钙型的E4303( J422) 焊条( 见表
2) 。
表2储罐焊接焊条选用一览表
20000m3储罐I E50( J 507) l E431 5( J427) | E4303( J 422)
焊条必须有专人负责保管、烘烤、发放，并按说明书进行烘
干和使用( 见表3) 。
表3焊条烘干和使用表
； 渺蠖鎏瀣甏囊爹蘸叠．I 畿谶懑霪黢、鼍曩z蕊黉镞惫毫|
甏键睡鬻嚣躐甏
E501 5( J507) 350～400 1～2 4 ≤2
赣獭。蛰每瞒?、罄姆誊、§∞| | | 镬姆| i 毫@j | | {j | l j 鏊I | 簿| | 曩
E4303( 1422) 100～150 O．5～1 8 ≤3
烘干后的焊条，应保存在100～150+C的恒温箱中，随用随
取；焊接时应严格按焊接工艺规范进行，不得随意变动焊接工艺
参数(见表4)。
表4底板手工电弧焊焊接工艺参数表
【焊材型号直径／mm+ j 魄漉／A一- 电压岁攀t 誊篡餐霉
J 422 3．2 1D0～130 21～23 8～15
J a22 謦◇ ?囊黪謦囊黪214峨一26 簪j 镬每净辆毒毫
J 427 3。2 160～190 Z3～28 1Q～14
J427| 蠢?| |4．÷0 i | j 22．0。"-24 ，0 譬薯：。2．7j -- 32≯j ，≯爱系嗲毒『『≮
焊接方法：储罐底板、壁板及顶板焊接全部采用手工电弧焊
焊按。
2．2底板的焊接
2．2．1底板焊接顺序
酋先焊接短焊缝，然后焊接中长焊缝，再次焊接大危缝，最
后焊接龟甲缝。初层焊道应采用分段退焊或跳焊法。
2．2．2中幅板焊接
罐底中幅板为搭接焊缝。采用焊条电弧焊施焊；短焊缝焊接
时，从中间焊缝往两边焊缝扩散焊接；长焊缝焊接时，从长焊缝
中心向两侧分段退焊，所有焊工均匀分布焊，沿同一方向等速、
等参数、同步施焊，最终底板变形量应符合规范要求。
2．2．3边缘板焊接
应先焊靠外缘300r am部位的焊缝，在焊接的过程中要留
38 l 石油化工建设2012．05
出两条对接缝作为收缩缝，收缩缝要等底圈壁板与边缘板大角
缝焊完后再施焊。
弓形边缘板焊接时应采取反变形措施，可将焊接部位垫高
20～25r am，根据变形情况在完成焊接前可拆除，该方法应灵活
运用；边缘板对接焊缝的初层焊道填充完牛之后，将外缘靠进壁
板300r am处的焊道盖面完毕，其余待底板龟甲缝等焊缝全部焊
接完毕之后再进行盖面。焊接时，由罐内向外施焊，采用隔缝对
称施焊法，焊工对称均布。
2．2．4罐底与罐壁连接的大角焊缝的焊接
大角缝应在壁板焊缝全部焊接完、龟甲缝焊接前进行施焊；
手工电弧焊施焊时，先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝，采用分段退
焊法，焊工对称均布，沿同一方向施焊。在大角缝焊接的过程中，
底板中幅板和边缘板之间的龟甲缝要事先点焊牢固，待大角缝
焊接完毕之后，再挎点焊部位磨开，重耘组对焊接。
为了防止底板焊接过程中出现凸凹等变形现象，在中幅板
每条焊缝焊接前，沿焊缝长度方向用槽钢、楔子、千斤顶等工具
对所要焊接的焊缝进行烈性加固，待焊接完毕后再拆除( 见图
13) 。
卡具
图13焊缝加固
2．2．5中幅板焊缝的焊接
中幅板通长焊缝的各条焊缝按隔条焊接的原则进行施焊。
焊前先进行加固，短焊缝用楔子等卡具加固。中长焊缝两端各用
1块厚为20mm的钢板垫起，补偿焊接过程中产生的收缩变形。
然后将焊缝均分为均等的几段，每段由1名焊工打底，按分段退
焊、隔段跳焊的方法进行，长度为400r am，严格控制焊工的焊接
速度及焊接工艺参数。
2．2，6底板检验
底板焊接完经无损检测后，依照规范及设计规定要做真空
试验。
2．3壁板的焊接
( 1) 壁板焊接顺序：先焊纵焊缝，后焊环焊缝。焊完相邻两
圈壁板的纵焊缝后，再焊其间的环焊缝；先焊外侧焊缝，后焊内
侧焊缝，在焊接内侧前，所有焊道必须清根( 使用碳弧气刨清根
并砂轮打磨) 。
( 2) 壁板焊接采用退焊减应法进行焊接。壁板环缝焊接时，
将整条环缝均分几段，每段由1名焊工施焊，所有焊工均匀分布
在四周，沿同一方向按分段退焊的方法进行，严格控制焊工的焊
接速度及焊接工艺参数。
( 3) 壁板纵焊缝、环焊缝焊接完毕后，用气割割去弧形板，
将焊疤清理干净。当有较大的弧坑时，应进行补焊，然后磨平；在
焊接过程中，同一部位返修不宜超过二次，若超过二次须经技
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术总负责人批准；壁板焊接之后，应保证相临两块板的上口水平
偏差为2r am，整个圆周上任意两点水平的允许偏差为3r am。
( 4) 为防止焊缝角变形，除应严格执行焊接工艺外，应做好
防变形措施。发现焊缝局部出现凸凹、收腰等现象时，要立即停
止焊接，用碳弧气刨刨出变形部位，然后采用千斤顶、斜支撑、龙
门卡具等对变形部位进行校正，校正完毕之后再进行焊接。
( 5) 底圈壁板组焊完毕后，其儿何尺寸应符合(表5) 的规
定。
表5底圈壁板几何尺寸允许偏差表
检查项目允许偏差Cr am)
相邻两壁板上口水平偏差2
卜整个禽周生任意两点的；9c平偏差分
垂直度3
罐壁内表面任意点的半径偏差±19
立缝错边量1．5
环缝错边曩2
其它各圈壁板组焊完毕后，几何尺寸应符合( 表6) 的要求。
表6其它各圈壁板几何尺寸允许偏差表
存号检蛮项目允许偏差(mm)
1 其它各圈壁板垂直度≤0．3％H
6≤12
≤12
2 角变形12<6≤2S ≤10
6>2S ≤8
3 纵缝错边量≤0． 1 6且≤1．5mm
4 环缝错边量≤0．2 6且≤2mm
6≤12 ≤15
5 局部凹凸度1 2口§≤25 ≤13
6口25 ≤10
( 6) 焊缝的外观检查和修补( 见表7) 。
表7焊缝的外观检查和修补
缺稿种类修补要求修补方法
未成形部分应清根，然后采
未成形部分
用手工焊修补
焊缝成形不良焊缝宽度小于8r am时
不良的部分用碳弧气刨去
余高小于1m时除，然后采用手工焊修补．修
补的焊缝长度不小于50r am
余高大于5m时
较小的焊瘤采用砂轮拇磨一
焊瘤焊瘤去除较大焊瘤用碳弧冀铡清理詹
豫鹂麓熟鼷
咬边咬边深度大于0．5m时咬边的部分用手工焊修补
打个气孔采用砂轮打磨并用
孔径大于0．5m的单个手工焊修补
表面气孔
气孔，密集型气子L 密集型气孔采用碳弧气刨去
除，再用手工焊修补
采用砂轮和碳藤气窘g塞滁裂
裂纹裂纹去除纹，并莱取藿氆饕器伤，耩戮镶
装瞧箍蘧褥姆獠| l
( 7) 每带壁板焊接完毕之后，焊缝要按设计规范的要求，按
照规定的探伤比例进行X光探伤。
2．4质量标准
2．4．1几何形状和尺寸要求
储罐组装焊接后，其几何形状和尺寸，应符合下列规定：
( 1) 罐壁总高度的允许偏差，不应大于设计高度的0．5％；
(2)罐壁铅垂的允许偏差，不应大于罐壁高度的0．4％，且
不得大于50r am；
( 3) 罐壁椭圆度：任何最大直径一最小直径≤平均直径的
1％，同时，从据罐底300mm处量取，最大半径一最小半
径≤±19mmi
(4)罐底焊接后，其局部凹凸变形的深度，不应人于变形长
度的2％，且不应大于50mm；
(5)罐底和罐壁上的工卡具焊迹应清理干净，焊疤应扣‘磨
平滑。
2．4．2无损检测要求
依据设计施工图的要求，储罐底板、壁板及其附件焊接完
毕之后，要依据畿承压设备无损检测》JB／T4730的要求对焊接部
位进行无损检查，检查比例应符合以下要求：
( 1) 罐底的边缘板，每条焊缝外端300r am，应进行射线检
测。底板三层钢板重叠部分的搭接接头根部焊道焊完后，在沿焊
缝三个方向各200mm范围内，应进行渗透检测，全部焊完后，应
进行渗透检测或磁粉检测。
( 2) 底圈壁板，应从每条纵焊缝中任取2个300mm进行射
线检测，其中一个位置应靠近底板。其它各圈的纵焊缝，每个焊
工焊接的每种板厚，在最初焊接的3m焊缝的任意部位取
300r am进行射线检测，以后不考虑焊工人数，对每种板厚在每
30m焊缝及其尾数内的任意部位取300mm进行射线检测。
( 3) 环向对接焊缝，每种板厚在最初焊接的3m焊缝的任
意部位取300mm进行射线检测。以后对于每种板厚，在60m焊
缝及其尾数内的任意部位取300mm进行射线检测，上述检测不
考虑焊工人数。
(4)底圈壁板与底板的大角焊缝，在罐内及罐外角焊缝焊
完后，应对罐内角焊缝进行磁粉检测或渗透检测，在储罐充水试
验后，应用同样的方法进行复验。
( 5) 以上检测要求达到Ⅲ级或Ⅲ级以上合格。
3结论
实践证明，大型立式储罐在施工的过程中，立缝焊接的各项
参数大于环缝焊接参数，所以在整个储罐焊接质量控制中，主要
控制过程应放在壁板的立缝上。焊接时要防止因咬肉、未熔合及
夹渣等缺陷而引起的角变形超标的现象，杜绝因角变形超标而
导致材料由塑性断裂转变为脆性断裂的现象发生。
在环缝的焊接过程中，影响环缝焊接质量的关键因素有焊
接工艺．焊接顺序、焊工水平、组对间隙及其大小( 间隙均匀且为
2r am)、坡口形式及角度等。本次施工的储罐，壁板厚度≤10mm
时，环缝坡口采用单边坡口；壁板厚度>10mm时，环缝坡口采
用双面不对称坡口；焊接顺序为先焊环缝外( 下转43页)
石油化工建设2012．05 39
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对其他存在可能较大漏气的各类开孔也采取密封措施，如
承台、罐壁上的排水孔／管，拱顶上管嘴和钢缆绳的穿孔等。
为保证升顶初期的检查，设在储罐临时洞口的人员出入门
也要进行专门的设计，进出双门密封，保证气密。
5．3风压和风量的计算
气升顶前，需要进行升顶压力的核算，计算需要的风量和风
压，配备符合能力的风机。首先要计算升顶总重重和载荷分布，
包括拱顶、吊顶、拉杆、内部钢结构走道平台、栏杆、管嘴、工具等
的重量及分布，有的工程公司为了后续吊顶上的工作方便，习惯
将后期吊顶上施工需要的材料、设备都同时升顶，这样对气升顶
的风压和风量计算就要求非常全面和精确。
5．3．1风压的计算
上浮风压P，包含上浮静压力和浮力损失：
P=P1+P2
式中：P，——上浮静压力，P。=W／A；
P厂～升顶过程的浮力损失；
w——升顶的总重量，包含拱顶、吊顶及各类附属设施和材
料的总和；
A——拱顶的投影面积。
由于升顶过程中摩擦力的影响，升顶运行中存在一定的风
压损失，主要包括密封材料与外罐壁的摩擦和送风设备及管道
的风压损失等。
在确定升顶风压的计算中，我们通常会根据经验采取按
1．1～1．2的总安全调整系数来适当放大上浮压力数值，或细分
风压损失分量，考虑不同材料的摩擦系数和接触面积来详细计
算。
5．3．2风量的计算
升顶所需风量Q，同样需要考虑正常体积风量和损失风量：
( 上接59页)
侧，外侧焊完清根后，再焊环缝内侧。这样的焊接顺序保证了环
缝施焊后，其角变形在设计和GB50128- -2005要求的范围内。
在焊接的过程中，通过使用碳弧气刨和磨光机联合清根，使焊后
焊缝的清根工作比较容易，清根彻底，保证了焊缝间隙，因而减
少了未熔、夹渣、气孔等焊接缺陷的发生。
这次施工，通过使用液压顶升设备，极大地加快了整个工程
的施工进度，节省了大量的人力、物力，降低了施工成本，同时也
保障了整个工程的施工安全。通过本次施工，积累了大量的大型
立式钢制圆筒形拱顶储罐( 内浮顶拱顶储罐)在制作、安装过程
Q=Q1+Q2
式中：Q。——正常体积风量；
Qz——升顶过程的损失风量。
Ql =A十V十t
式中：V——常规的的升顶速度( v=0．15～0．2m／r ai n) ；
A——拱顶的投影面积；
t ——升顶的预计持续时间；
Q2=n{Ql
式中：n——经验系数，决定于密封质量的状况，通常取0．3～
0． 4左右。
6结语
( 1) 对于大型LNG储罐拱顶制造安装，气升顶具有其他施
工方法不可替代的优势，具有广阔的发展前景和推广意义；
( 2) 通过对大型LNG储罐升顶技术的研究和实施，国内设
计、施工单位完全可以掌握其核心技术并推广。
(3)成功的气升顶需要：符合设计的储罐尺寸、良好的密封
系统、正确的平衡控制和调节系统、完备的监控和科学指挥系
统、合理配备的风机、电源及备用系统、成熟的销接和固定方法、
全面的HSE、应急措施以及良好的施工组织。
参考文献
1 Eur opean Commi t t ee f or s t andar di zat i on．Deser t and manuf ac—
t ur e of s i t e bui l t ，ver t i ca l ，cyl i ndr i cal 。f l at —bot t ome d st eel t anks f or
t he s t orage of r e f r i ger a t ed，l i quef i ed gas es wi t h oper at i ng t emper a -
t ur es bet we en 0。C and～165。C( al l pa r t s) IS] ．ENl 4a 520，2006
2日本燃气协会．LNG地上储罐指南[ S】．JGA指一108—02，2002
3日本燃气协会．LNG地下储罐指南[ s 1．JGA指一107—02，2002
( 收稿日期：2012- 08-13)
中各个工序( 如：预制、组装、吊装、焊接等) 的第一手资料，为今
后储罐的施工提供了可靠的参考价值。
参考文献
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2《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规7勘GB50341—2003
3( ( 钢制化工容器结构设计规定》HG20583- 1998
4托承压设备无损检澳捞JB／T4730
5做压提升设备说明书》
( 收稿日期：2012- 07- 06)
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