浓硫酸贮罐倒装综合项目施工新工法.doc

5000t浓硫酸贮罐倒装施工工法
(QG15Y-023-)
立式圆筒形钢制焊接贮罐是能源、化工、冶炼行业中最常用一种钢制非标设备，罐体施工也是施工中经常遇到一项工程。依照施工经验，特编制本立式圆筒形钢制焊接贮罐施工工法。
山东阳谷祥光铜业工程硫酸工段酸库12台立式圆筒形钢制焊接贮罐。工作介质为98％H2SO4，设计压力-500～Pa，属常压耐腐蚀容器。主体材质为Q235-A，筒体内壁直径φ16.300m，总高17.136m，锥形罐顶，储罐有效容积2900m3，容重5000t98％H2SO4，单台总重约为150t。储罐由δ8mm厚罐顶、δ20mm厚底板、δ24mm、δ22mm、δ20mm、δ18mm、δ16mm、δ14mm、δ12mm、δ10mm、δ8mm（各一圈）厚共9圈壁板、接口管等构成。罐体构造见图1。

图1 罐体构造

我公司通过几种安装方案对比，最后选取运用倒装法施工，施工时分9节倒装。咱们对其安装工艺进行总结，在此基本上形成本工法。
1 工法特点
该工程由于工程量大，制造过程中顶板下料采用扇形互补，壁板下料采用滚动下料办法。安装采用倒装法，用两套工装。一班白天构造准备，一班夜班焊接，形成流水作业。
2 合用范畴
本工法合用于直径在6m以上，直径与高比约在1:3内，板厚δ6mm以上立式圆筒形钢制焊接贮罐。
3 工艺原理
本工法施工原理是：采用倒装法，将事先卷制好单片弧形筒体壁板按照从上到下顺序在现场分节组装成一圈，提高一定高度后，接着组装下一圈，并与上一圈焊接，再提高一定高度，再组装下一圈，依此往复，直到整个筒体现场组装完毕。
4 施工工艺流程
底板组装→锥顶支架组装→提高装置安装→顶圈壁板及顶圈包边角钢组装→1、2圈壁板组装→胀圈安装→提高→3圈围板构造焊接检查→胀圈放下后安装→提高→4圈围板构造焊接检查→至最后共9圈→辅件安装→检查。
5 操作要点
本工程罐体倒装时最大起重量约为120t。在现场共设立16根扒杆，依照《起重机械手册》每根扒杆立柱取动载荷系数K为1.1，稳定系数K2为1.1后，算出单根立柱最大起重量P实际受压。 然后用欧拉公式Pcr=EI/()计算P理论受压， 取一端固定，一端自由，保证每根柱两人操作力和场地需要，算出P理论受压>P实际受压取定提高扒杆直径及材质。
本工程计算后取定为：Φ219×6，＝4m，20＃无缝钢管。
罐体壁板下料必要保证每张板对角线尺寸且展开长以内直径计算。提高时内部提外圈一定安装配好，从工艺上保证贮罐安装质量。
5.1 预制
储罐在预制过程中按如下规定进行检查：弧形样板弦长为2m，直线样板长度为1m，测量焊缝角变形弧形样板弦长为1m。
所有预制构件在保管、运送及现场堆放时应采用有效办法防止变形、损伤和腐蚀。
每张钢板在下料前，必要在规定位置按排板图号规定标注编号、长宽及对角线尺寸，以便安装调节。
5.2 排版
硫酸储罐筒体底座、壁板及顶盖应依照图纸设计及所到原材料在电脑上按1:1放样排板。
5.2.1 底座
排板时中幅板宽度为不不大于1000mm，长度应不不大于mm且保证与相邻焊缝距离不不大于200mm。
边沿板沿罐底半径方向最小尺寸不不大于700mm（如图2所示）。且要保证任意两焊缝之间距离不不大于200mm。

图2 底板拼板示意
为补偿焊接受缩，应考虑筒体底座板切割直径要比图纸设计直径大0.15/%—0.2/%。
5.2.2 壁板
按实际到料尺寸、蓝图壁板尺寸及关于规定同板厚钢板可采用滚动下料进行排板。排板图绘制原则如下：
壁板长度不应不大于 mm，宽度不应不大于1000mm；
排板时各圈壁板纵向焊缝向同一方向逐圈错开，其间距以1/3板长为宜，且不得不大于500mm。
壁板纵向焊缝与罐底边沿板对接焊缝间距离不得不大于300mm，壁板开孔接管或开孔接管补强板外缘与罐壁纵向焊缝间距不得不大于200mm，与环向焊缝间距不得不大于100mm。
包边角钢对接接头与壁板纵向焊缝间距不得不大于200mm。
5.2.3 顶板
按实际到料尺寸、蓝图壁板尺寸规定按斜边互补原则进行排板(见图3)，并符合顶板任意两条相邻焊缝间距不得不大于200mm规定。

图3 顶板到料排版示意
5.3 下料规定
罐底板、壁板和顶板中钢板直线切割用半自动火焰切割机加工，罐顶板和底板边沿板用手动火焰切割加工。切割下料时，要保证断面光洁、美观，气割缝每道留2～3mm切割余量。切割前应将钢材切割区域表面铁锈、污物等清除干净。
切割后断口上不得有裂纹和不不大于1 mm缺棱，对于切割停火和放炮导致不不大于2mm缺棱必要补焊或打磨平整。
对某些只能手工气割断面，切割后须用角向磨光机打磨切口。
壁板下料尺寸重要影响罐体垂直度，且难于解决，下料时应严格控制。
5.4 组装要点
5.4.1 底板安装
(1)底板铺设前应在基本上划出十字线及立缝定位“0”点，对处在中心钢板上划上十字线与基本十字线对准，按排板图由中心向四周铺设。由于罐中心向四周方向有散水坡，故中心部位构造注意保证钢板平整度。中幅板和边沿板在找正检查无误后点焊固定。
(2)纵向接头用夹具固定，防止变形和错边。
(3)边沿板组对时，垫板与对接两块边沿板贴紧，间隙不得不不大于1mm。
(4)底板安装完后,局部凹凸变形不应不不大于变形长度2%，且不不不大于50mm，依照开孔方位图把排污管装好。为了人员进出工作以便，与土建配合在底板下基本上预留一供人出入入口。
5.4.2 提高装置设立和吊装
(1)提高装置设立
提高装置16根扒杆垂直于底座均匀分布，见图4。

图4 扒杆布置平面
扒杆之间设立角钢拉杆和支撑以保证提高装置稳定性，见图5。

注：角钢支撑用∠50×5，角钢斜撑用∠125×10，角钢拉杆用∠80×8。
图5 提高装置立面
Ⅰ处大样 (提高牛腿及吊环)，见图6。

图6 I处大样提高牛腿及吊环
Ⅱ处大样，见图7。

图7 Ⅱ处大样
(2)提高装置吊装
采用16t 汽车吊分件吊装提高装置。

5.4.3 顶圈壁板及包边角钢安装
(1)一方面在安装完毕底座上弹出筒体纵、横轴线，找出中心点，根据中心点在底座上画出圆筒体内、外圆周线，沿圆周方向相隔400-500mm安装定位挡板，用于固定筒体壁板安装位置。
(2)在起升立柱上按规定位置安装加固胀圈。

(3)按排板图在底座圆周处标记出壁板位置,用16t汽车吊将钢板就位,下端靠紧导向定位挡板,上端靠紧胀圈并用钢板间夹具固定,待整圈钢板就位后检查其垂直度和圆度,点焊固定。
(4)壁板对口处间隙采用拉近夹具进行调节。
纵焊缝对口错边量b不不不大于10％S且不不不大于3mm。
对接纵焊缝处形成棱角E≤0.1S+2mm，且不不不大于5mm，且弦长等于1/6Dg且不不大于300 mm内样板或外样板检查。
(5)安装包边角钢,包边角钢应与壁板贴紧,其高出壁板局部容许偏差为±4mm。
5.4.4 顶盖组装
(1)顶盖桁架安装前先依照桁架尺寸在底板做暂时支撑.安装时先将桁架下弦连接在壁板与中心立柱上进行螺栓固定。再安装上弦及其她杆件。
(2)扇形钢板铺设时为防止变形和错边，焊接前用夹具夹紧再进行施焊。
(3)因起升扒杆高出顶盖，扇形钢板铺设到最后在有扒杆位置进行预留，作为人孔及起升顶盖和壁板安装用。
5.4.5 罐体起升
(1)当最顶层壁板与顶盖组装焊接完毕后，在筒节内壁下边沿相应垂直桅杆焊接吊耳及加固胀圈和挡板，16个挡板在筒体内壁沿圆周方向均布。吊耳、桅杆和筒体中心应在同一面上。
(2)手动葫芦同步操作，使筒体垂直、平稳起升至相应距离（筒体下边沿距底板不不大于等于下层筒节壁板高）。
5.4.6 各节壁板组装
当顶盖组装完毕后。运用起升装置手动葫芦使组装好顶盖和顶圈壁板起升至规定高度后进行下一圈壁板安装。壁板均用16t吊车进行吊装。
对接环焊缝处形成棱角E≤0.1S+2mm，且不不不大于5mm，用不不大于300 mm检查尺检查。
同一断面上最大直径与最小直径之差E值，不得不不大于1％Dg,当有内件时，按图样规定，对有开孔补强断面应距补强面边沿10mm以外测量。
环向焊缝对口错边量b应按下列规定：
6＜S≤10mm时，b≤20％S
S＞10mm时，b≤10％S +1mm
5.5 现场焊接及焊接检查
5.5.1 焊接普通规定
(1)焊工须持证上岗。所有参加施焊焊工，必要通过相应考试，合格后方可施焊相应考试合格位置焊接。
(2)焊条须按产品阐明书及规范进行烘焙。烘干后焊条保存在恒温箱内随用。焊条在现场应放在保温筒内。
(3)焊接引弧和熄灭都在坡口或焊道上进行。焊道始端采用后退引弧法，终端将弧坑填满。
(4)焊接材料：焊接材料设计为E4301，不合格焊条禁止使用，不得使用药皮脱落或生锈焊条和受潮结块焊剂。焊条和焊剂在使用前应按产品阐明书及规范规定烘焙时间和温度进行烘焙。
(5)施焊前，焊工应复查焊件部位组装和表面清理质量，表面和坡口内外两侧20mm范畴油、锈及其污垢，必要清理干净且呈钞票属光泽。
(6)定位焊长度为50-60mm。定位焊所采用焊接材料型号，应与焊件材质相匹配，定位焊位置应布置在焊道内，并由持合格证焊工施焊。
(7)多层焊宜持续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。多层焊层间接头互相错开。
(8)焊缝浮现裂纹时，焊工不得擅自解决，应查清因素，订出修补工艺后方可解决。
(9)焊接完毕焊工应清理焊缝表面熔渣及飞溅物。
(10)当焊接环境浮现下列任何一种状况时,必要采用有效办法,否则不得施焊：
①风速:手工焊时≥10m/s；
②相对湿度大与90%；
③下雨或下雪时。
5.5.2 底板焊接
(1)底板焊接 应采用收缩变形最小焊接工艺及焊接顺序，且在罐壁所有组焊完毕后进行。
(2)底板焊接顺序：中幅板焊接、边沿板边沿300mm焊接→罐底与罐壁连接角焊缝焊接→剩余边沿板焊接→边沿板与中幅板焊接。
(3)中幅板焊接时，先焊短焊缝，后焊长焊缝。初层焊道采用分段退焊或跳焊法。在焊短焊缝时将长焊缝定位焊铲开，用定位板固定长焊缝。焊接长焊缝时由中心向两端分端退焊，焊至距边沿板300mm时停止施焊。
(4)边沿板与中幅板间收缩缝焊接时，采用分段退焊或跳焊法由中心向两端进行施焊。
(5)为防止焊接变形在对接接头边沿150mm处焊接加强门形板。
5.5.3 顶盖焊接
先焊短焊缝，后焊长焊缝。采用分段退焊或跳焊法由中心向两端进行施焊。
施焊时作业人员应均匀分布。
5.5.4 壁板焊接
壁板组装时应先在罐体内进行均匀点焊。两圈壁板间应先焊纵焊缝，后焊环焊缝。焊环焊缝时工人规定均匀分布同步向同一方向进行退焊。且先焊坡口面，反面用电弧刨清根。罐壁与底座板间角焊缝焊接办法与环焊缝同。
5.5.5 焊接检查
(1)所有焊缝在检查和总体实验合格前，禁止涂刷油漆，焊缝外观应符合下列规定：
①焊缝表面质量应符合JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》规定。
②焊缝表面及热影响区不得有裂纹、焊瘤等缺陷，焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。
③对称接头焊缝咬边深度不得不不大于0.5mm，长度不得不不大于焊缝总长度10％，且每段咬边长度应不大于100mm。
④角焊缝尺寸应符合设计规定，外形应平滑过度，其咬边深度不大于0.5mm。焊角高度无规定期取施焊件中较薄者之厚度。
⑤壁板纵向接头不得有低于母材表面凹陷。壁板环向接头和底板对接接头低于母材表面深度不得不不大于0.5mm，凹陷持续深度不得不不大于10mm，凹陷总长度不得不不大于焊缝总长度10％。
(2)焊接无损检测按JB/T4730.1-4730.6《承压设备无损检测》进行。
6 重要施工工机具
重要施工设备机具见表1。
表1 重要施工设备机具
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
1
汽车起重机
16t
台
1
2
手动葫芦
10t
个
18
3
手动葫芦
5t
个
6
4
水准仪
DSA280
台
1
5
光学经纬仪
J2-1
台
1
6
半自动切割机
CGI30P
台
2
7
直流焊机
ZX7—400
台
12
8
交流焊机
BX3—500—2
台
6
9
自动焊机
ZXG-1000R
台
1
10
焊条烘干箱
ZYHC—40
台
1
11
超声探伤仪
T23
台
1

7 质量控制
7.1 原则及规范
JB/T4735—1997 钢制焊接常压容器
SH3046—92 立式圆筒形钢制焊接 罐设计规范
GB50205— 钢构造工程施工质量及验收规范
JB/T4730.1-4730.6 承压设备无损检测
7.2 质量控制
(1)编制底板焊接作业指引书拟定底板焊接顺序及办法，控制焊接变形及渗漏。
(2)认真做好倒装法施工技术交底，严格控制壁板构造质量，保证罐体圆度。
(3)做好顶板弧形面卷制，保证顶盖成型外观质量。
(4)做好焊接工艺评估，严格工艺纪律，保证上岗焊工具备相应项目资格。
(5)注意对隐蔽防腐工程未成品防护。
8 安全办法
(1)每圈起升前应在离地50mm后对扒杆、支撑手动葫芦进行例行检查，确认安全后方可起升。起升时必要有一人指挥和协调，保证整圈同步上升，以防倾履。
(2)当风力不不大于五级时禁止提高作业 。
(3)每天开好班前会，做好工序交接，原则上每圈壁板提高构造当天完毕，并注意构造焊缝满足强度规定。
(4)罐体成型后注意罐内通风，夏天施工应避开高温天气以防作业人员中暑。
(5)安全员要跟班进行安全检查，对安全隐患要及时解决。搞好安全教诲与技术性作业指引，保证安全与质量同行，杜绝隐患，排除一切也许事故发生。
9 环保办法
(1)冬季施工采用石棉保温材料，用完后必要收回。
(2)各种不能降解塑料包装纸如焊条包装等物要集中解决。
(3)盛水试漏水可重复运用，先运用水位差倒罐，水位平衡后用泵抽取，节约水资源。排放时先做好排水沟渠以利排放。
10 效益分析
由于本工程工作量最大是焊接，采用倒装法，焊接人员都站在地面上烧焊，比老式从下往上顺装法，减轻劳动强度，提高焊接速度，一台罐体缩短了七天工期。同步也节约了高空烧焊所必要搭拆脚手架等辅助办法。运用扒杆作整体吊装，比顺装法用吊车一片片壁板吊装，也节约了吊车台班。
11 应用实例
山东阳谷祥光铜业工程硫酸工段酸库12台圆柱罐体，均是按此办法施工，制成后完全符合图样及JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》规定。现已施工完毕，并一次性通过质量验收，实践证明此办法是完全可行。

(编写：张有为、张晨光)