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摘要：文章通过设计制造3000m3液化二甲醚大型球罐，介绍无中心支柱法组装大型球罐的工艺技术。该技术组装速度快，焊接变形小，容易保证组装后球壳的几何形状及尺寸，使球罐的安装质量得到保障，缩短了组装工期，为今后同类项目的建设提供借鉴。
关键词：二甲醚球罐；无中心支柱；现场组装
中图分类号：TE626 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0043-02
1 概述
某公司新建四台3000m3液化二甲醚大型球罐是二甲醚项目建设的配套设备，由某安装公司现场组装、焊接，工程历时六个月顺利竣工。该球罐使用无中心支柱法工艺技术，组装速度快，焊接变形小，容易保证组装后球壳的几何形状及尺寸，使球罐的安装质量得到保障，大大缩短了组装工期，同时也降低了制作费用。
2 球罐主要技术参数
二甲醚球罐主体材质为16MnR低合金钢，壳体厚度为52mm，结构形式为四带混合式，共有球壳板54块，其中赤道带20块、温带20块、上极带7块、下极带7块。主要技术参数见表1。
3 球罐组装工序
3.1 球罐组装工艺流程
根据二甲醚球罐四带混合式的结构特点，抛弃了传统的胎具中心支柱组装方法，大胆地采用了以赤道带板为基准的散装法，不仅使球罐组装速度快，焊接变形小，而且保证了组装后球壳的几何形状及尺寸，使球罐的安装质量得到保障，其组装工艺流程如下：
3.2 球罐基础检查验收
球罐安装前应对基础各部位尺寸进行检查和验收，其允许偏差应符合表2要求。
基础混凝土的强度不低于设计要求的75%方可进行
安装。
3.3 球罐组装要点
为便于球壳板的吊装，其几何尺寸经检查合格且将工艺附件焊接后，按要求的顺序进行摆放，将支柱、赤道带板摆放在球罐投影位置的临近边缘地带，将温带板、上极围板、上极侧板、上极中板摆放在支柱、赤道带板的外侧，将下极围板、下极侧板、下极中板摆放在球罐投影位置的内侧。
定位块、限位块的焊接：（1）在球壳板上焊接的定位块、限位块的材质必须与球壳板的材质相同。（2）定位块的数量及位置根据球壳板的弧长尺寸确定，一般相邻两定位块的距离为900mm左右，距球壳板内侧边缘的距离为180mm左右。（3）限位块焊接在赤道带板水平线的上下位置，相邻两赤道带板的限位块上下错开。（4）定位块、限位块焊接在球壳板内侧，焊接工艺应与球罐的焊接接头焊接工艺相同。
球壳板组对后进行精细调整，使其组对间隙、错边量等符合标准的要求，严禁采用机械外力强制组装。
球壳板组对间隙、错边量等调整合格后，方能进行点固焊，点固焊的焊接工艺应与球罐正式焊接工艺相同。定位焊的引弧、熄弧都应在坡口内，丁字缝点焊处焊接厚度应相对其他部位适当加厚。
在球壳板的吊装中力求最大限度地减少临时吊耳的焊接。赤道带、温带、上极各板各焊接临时吊耳两个，下极各板的吊点则利用球壳板内侧的定位块。
在吊装上、下极中板时应注意管口方位，防止组装
错位。
3.4 球壳板的组装
3.4.1 赤道带板的吊装：
（1）赤道带板吊装前，应在基础地脚板上划出支柱安装中心线、角度线、支柱底板圆等位置线，鉴于方便组装、焊缝收缩等原因，应将支柱安装中心线的直径比设计值略大，以便于最后一块赤道带板的组装就位。
表2 球罐基础各部位尺寸允许偏差
序号 项目 允许偏差
1 基础中心圆直径Di=1800mm ±9.0mm
2 基础方位 1°
3 相邻支柱基础中心距S=5562mm ±2mm
4 地脚螺栓中心与基础中心圆的间距S1=500mm ±2mm
5 各支柱基础地脚板上表面标高 -6mm
6 相邻支柱基础地脚板标高差 4mm
7 单个支柱基础上表面的平面度 2mm
（2）赤道带板的吊装采用插入法。首先吊装第一块带支柱的赤道带板，起吊后，将支柱放在基础上就位，用专用工具压紧，调整支柱径向、周向位置，用经纬仪检查合格后紧固地脚螺栓并用拖拉绳在外侧拉住。然后吊装第二块赤道带板，同样就位后，安装两支柱间拉杆并进行调整。接着吊装第三块不带支柱的赤道带板，插装在已安装好的两块板之间，用限位块控制其水平度，并与相邻板间留有适当的焊接间隙，吊装就位后，用专用夹具等将三块板组成一体。
（3）按上述方法依照排板图依次吊装一块带支柱的赤道带板、一块不带支柱的赤道带板，吊装就位后进行调整，直至全部闭合，组装成一个环带。
（4）赤道带组装后，每块球壳板的赤道线水平误差不大于2mm；相邻两块球壳板的赤道线水平误差不大于3mm；任意两块球壳板的赤道线水平误差不大于6mm；组对间隙宜为±2mm；组对错边量不得大于3mm；棱角度不应大于7mm；上下环口不平度不大于2mm。
3.4.2 温带板的吊装：赤道带板组对成环，经调整合格后再吊装温带板。温带板吊装前，先将其内侧的预制架制作完成，与温带板一起吊装，就位后用专用夹具与赤道带板连接，外部用拉绳拉住，防止其倾倒。依次吊装其他各温带板，直至全部闭合，组装成环。调整其组对间隙、错边量、棱角度、上环口水平度的要求与赤道带相同。
3.4.3 下极带板的组装：赤道带板、温带板组对成环并调整、检查合格后，按照组装工艺流程依次组装下极带围板、下极带侧板、下极带中板。第一块围板吊装就位后，用专用夹具与赤道带板连接，板的下端用拉绳向上牵引，然后依次吊装其他各板直至闭合。由于板下端因重力作用而下垂，导致下环口增大，所以围板收口要小一些，以保证侧板、极中板就位后的间隙。吊装围板、侧板、极中板时，相互之间都是用专用组装夹具连接。安装就位后，按上述要求调整下极带各板间的组对间隙、错边量、棱角度。 3.4.4 内、外脚手架的搭设：下极带各板组装调整合格后，应搭设内、外脚手架，便于焊缝的焊接和上极带板的安装。内脚手架的搭设位置依据上极带各板连接焊缝的位置而定，脚手架的四周靠球壳板上的定位块固定；外脚手架根据球体的外形大小、距焊缝的距离适于焊接等因素进行搭设。
3.4.5 上极带板的组装：内、外脚手架的搭设后，按照组装工艺流程依次组装上极带围板、上极带侧板、上极带中板。第一块围板吊装就位后，为防止板的上端因重力作用而下垂，导致上环口减小，上极带侧板、上极带中板安装困难，所以需将围板上仰一定角度再与温带板连接，然后再依次吊装其他围板、侧板、极中板，相互之间用专用组装夹具连接。安装就位后，按上述要求调整下极带各板间的组对间隙、错边量、棱角度。
3.5 组装后检查
四台3000m3液化二甲醚球罐现场组装后的几何尺寸的检查符合表3的要求，达到了相应标准的规定要求。
表3 3000m3球罐现场组装后几何尺寸允许偏差
序号 检查项目 允许偏差
1 组对间隙 2±2mm
2 组对错边量 ≤3mm
3 组对棱角 ≤7mm
4 赤道线水平度 每块球壳板 ≤2mm
5 相邻两块球壳板 ≤3mm
6 任意两块球壳板 ≤6mm
7 支柱垂直度 径向 ≤15mm
8 周向 ≤15mm
9 球罐任意位置最大直径与最小直径之差 ≤50mm
4 结语
这四台3000m3液化二甲醚球罐现场组装和焊接后，其组对错边量、棱角度、几何尺寸等各项指标均符合设计及验收标准的要求。该组装工艺简便、经济、实用，且能有效保证安装质量，大大缩短安装工期，值得大力推广和
应用。
参考文献
[1]球形储罐施工及验收规范（GB50094-1998）[S].
[2]钢制球形储罐（GB12337-1998）[S].
[3]施友民，陈一君.大型球罐组装新技术[J].压力容器，2004，（5）.
作者简介：尹德忠（1975—），男，肥城市泓星机械有限公司焊接工程师，研究方向：锅炉压力容器焊接工艺。
关键词：二甲醚球罐；无中心支柱；现场组装
中图分类号：TE626 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）26-0043-02
1 概述
某公司新建四台3000m3液化二甲醚大型球罐是二甲醚项目建设的配套设备，由某安装公司现场组装、焊接，工程历时六个月顺利竣工。该球罐使用无中心支柱法工艺技术，组装速度快，焊接变形小，容易保证组装后球壳的几何形状及尺寸，使球罐的安装质量得到保障，大大缩短了组装工期，同时也降低了制作费用。
2 球罐主要技术参数
二甲醚球罐主体材质为16MnR低合金钢，壳体厚度为52mm，结构形式为四带混合式，共有球壳板54块，其中赤道带20块、温带20块、上极带7块、下极带7块。主要技术参数见表1。
3 球罐组装工序
3.1 球罐组装工艺流程
根据二甲醚球罐四带混合式的结构特点，抛弃了传统的胎具中心支柱组装方法，大胆地采用了以赤道带板为基准的散装法，不仅使球罐组装速度快，焊接变形小，而且保证了组装后球壳的几何形状及尺寸，使球罐的安装质量得到保障，其组装工艺流程如下：
3.2 球罐基础检查验收
球罐安装前应对基础各部位尺寸进行检查和验收，其允许偏差应符合表2要求。
基础混凝土的强度不低于设计要求的75%方可进行
安装。
3.3 球罐组装要点
为便于球壳板的吊装，其几何尺寸经检查合格且将工艺附件焊接后，按要求的顺序进行摆放，将支柱、赤道带板摆放在球罐投影位置的临近边缘地带，将温带板、上极围板、上极侧板、上极中板摆放在支柱、赤道带板的外侧，将下极围板、下极侧板、下极中板摆放在球罐投影位置的内侧。
定位块、限位块的焊接：（1）在球壳板上焊接的定位块、限位块的材质必须与球壳板的材质相同。（2）定位块的数量及位置根据球壳板的弧长尺寸确定，一般相邻两定位块的距离为900mm左右，距球壳板内侧边缘的距离为180mm左右。（3）限位块焊接在赤道带板水平线的上下位置，相邻两赤道带板的限位块上下错开。（4）定位块、限位块焊接在球壳板内侧，焊接工艺应与球罐的焊接接头焊接工艺相同。
球壳板组对后进行精细调整，使其组对间隙、错边量等符合标准的要求，严禁采用机械外力强制组装。
球壳板组对间隙、错边量等调整合格后，方能进行点固焊，点固焊的焊接工艺应与球罐正式焊接工艺相同。定位焊的引弧、熄弧都应在坡口内，丁字缝点焊处焊接厚度应相对其他部位适当加厚。
在球壳板的吊装中力求最大限度地减少临时吊耳的焊接。赤道带、温带、上极各板各焊接临时吊耳两个，下极各板的吊点则利用球壳板内侧的定位块。
在吊装上、下极中板时应注意管口方位，防止组装
错位。
3.4 球壳板的组装
3.4.1 赤道带板的吊装：
（1）赤道带板吊装前，应在基础地脚板上划出支柱安装中心线、角度线、支柱底板圆等位置线，鉴于方便组装、焊缝收缩等原因，应将支柱安装中心线的直径比设计值略大，以便于最后一块赤道带板的组装就位。
表2 球罐基础各部位尺寸允许偏差
序号 项目 允许偏差
1 基础中心圆直径Di=1800mm ±9.0mm
2 基础方位 1°
3 相邻支柱基础中心距S=5562mm ±2mm
4 地脚螺栓中心与基础中心圆的间距S1=500mm ±2mm
5 各支柱基础地脚板上表面标高 -6mm
6 相邻支柱基础地脚板标高差 4mm
7 单个支柱基础上表面的平面度 2mm
（2）赤道带板的吊装采用插入法。首先吊装第一块带支柱的赤道带板，起吊后，将支柱放在基础上就位，用专用工具压紧，调整支柱径向、周向位置，用经纬仪检查合格后紧固地脚螺栓并用拖拉绳在外侧拉住。然后吊装第二块赤道带板，同样就位后，安装两支柱间拉杆并进行调整。接着吊装第三块不带支柱的赤道带板，插装在已安装好的两块板之间，用限位块控制其水平度，并与相邻板间留有适当的焊接间隙，吊装就位后，用专用夹具等将三块板组成一体。
（3）按上述方法依照排板图依次吊装一块带支柱的赤道带板、一块不带支柱的赤道带板，吊装就位后进行调整，直至全部闭合，组装成一个环带。
（4）赤道带组装后，每块球壳板的赤道线水平误差不大于2mm；相邻两块球壳板的赤道线水平误差不大于3mm；任意两块球壳板的赤道线水平误差不大于6mm；组对间隙宜为±2mm；组对错边量不得大于3mm；棱角度不应大于7mm；上下环口不平度不大于2mm。
3.4.2 温带板的吊装：赤道带板组对成环，经调整合格后再吊装温带板。温带板吊装前，先将其内侧的预制架制作完成，与温带板一起吊装，就位后用专用夹具与赤道带板连接，外部用拉绳拉住，防止其倾倒。依次吊装其他各温带板，直至全部闭合，组装成环。调整其组对间隙、错边量、棱角度、上环口水平度的要求与赤道带相同。
3.4.3 下极带板的组装：赤道带板、温带板组对成环并调整、检查合格后，按照组装工艺流程依次组装下极带围板、下极带侧板、下极带中板。第一块围板吊装就位后，用专用夹具与赤道带板连接，板的下端用拉绳向上牵引，然后依次吊装其他各板直至闭合。由于板下端因重力作用而下垂，导致下环口增大，所以围板收口要小一些，以保证侧板、极中板就位后的间隙。吊装围板、侧板、极中板时，相互之间都是用专用组装夹具连接。安装就位后，按上述要求调整下极带各板间的组对间隙、错边量、棱角度。 3.4.4 内、外脚手架的搭设：下极带各板组装调整合格后，应搭设内、外脚手架，便于焊缝的焊接和上极带板的安装。内脚手架的搭设位置依据上极带各板连接焊缝的位置而定，脚手架的四周靠球壳板上的定位块固定；外脚手架根据球体的外形大小、距焊缝的距离适于焊接等因素进行搭设。
3.4.5 上极带板的组装：内、外脚手架的搭设后，按照组装工艺流程依次组装上极带围板、上极带侧板、上极带中板。第一块围板吊装就位后，为防止板的上端因重力作用而下垂，导致上环口减小，上极带侧板、上极带中板安装困难，所以需将围板上仰一定角度再与温带板连接，然后再依次吊装其他围板、侧板、极中板，相互之间用专用组装夹具连接。安装就位后，按上述要求调整下极带各板间的组对间隙、错边量、棱角度。
3.5 组装后检查
四台3000m3液化二甲醚球罐现场组装后的几何尺寸的检查符合表3的要求，达到了相应标准的规定要求。
表3 3000m3球罐现场组装后几何尺寸允许偏差
序号 检查项目 允许偏差
1 组对间隙 2±2mm
2 组对错边量 ≤3mm
3 组对棱角 ≤7mm
4 赤道线水平度 每块球壳板 ≤2mm
5 相邻两块球壳板 ≤3mm
6 任意两块球壳板 ≤6mm
7 支柱垂直度 径向 ≤15mm
8 周向 ≤15mm
9 球罐任意位置最大直径与最小直径之差 ≤50mm
4 结语
这四台3000m3液化二甲醚球罐现场组装和焊接后，其组对错边量、棱角度、几何尺寸等各项指标均符合设计及验收标准的要求。该组装工艺简便、经济、实用，且能有效保证安装质量，大大缩短安装工期，值得大力推广和
应用。
参考文献
[1]球形储罐施工及验收规范（GB50094-1998）[S].
[2]钢制球形储罐（GB12337-1998）[S].
[3]施友民，陈一君.大型球罐组装新技术[J].压力容器，2004，（5）.
作者简介：尹德忠（1975—），男，肥城市泓星机械有限公司焊接工程师，研究方向：锅炉压力容器焊接工艺。