浅谈立式圆筒体储罐施工工艺

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  前言
  由我江苏扬安机电设备工程有限公司承接的实友化工(扬州)有限公司,100万吨/年重油催化制烯烃工程的厂区2台10000m3原油储罐和2台5000m3油浆储罐及2台6000m3消防储罐制作安装工程于2007年8月份开工,目前已完成罐体的建造,拍片一次合格率98.8%,并且2台10000m3原油储罐已完成充水试验,具备交工条件。下面就储罐的施工工艺作简单介绍。
  1工程概况
  该工程为实友化工(扬州)有限公司,100万吨/年重油催化制烯烃工程的厂区2台10000m3原油储罐和2台5000m3油浆储罐及2台6000m3消防储罐罐体制作安装。
  2编制依据
  (1)《实友化工(扬州)有限公司储罐安装工程施工招标文件》
  (2)《实友化工(扬州)有限公司储罐安装工程设计图纸》
  (3)《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128-90
  (4)《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-1999
  (5)《钢制球形储罐》GB12337-1998
  (6)《压力容器安全技术监察规程》
  (7)《钢制压力容器焊接工艺评定》JB-4708
  (8)《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709
  3储罐施工技术方案
  3.1储罐施工方法的确定
  为了确保工程质量和工期,满足业主的要求以及现场道路、运输条件的限制,钢板的下料、坡口、弧板的加工在现场预制场完成,施工现场组装、焊接还要考虑江边气候以及施工环境的影响。结合工程现场,本工程采用手拉葫芦提升倒装法。
  3.2施工程序
  (1)基础验收
  (2)罐底板铺设、焊接及探伤检验
  (3)罐顶层圈壁板组装焊接
  (4)罐顶安装、胀圈安装
  (5)安装顶升装置及平衡装置
  (6)提升储罐
  (7)提升到位,组装焊接下一层壁板,胀圈下移、提升,装壁板以此类推。
  3.3基础验收检查
  符合GB128-90第4.2.2条规范要求
  (1)中心线坐标允差±20mm
  (2)中心坐标允差±10mm
  (3)基础表面径向平整度≤5mm/m,基础表面凹凸度,自中心至周边拉线,应不大于25mm。
  (4)沿周边平整度不大于1mm/m,且整个圆周上任意两点高度不大于20mm。
  (5)基础环形墙内径允差±5mm,宽度允差±50mm。
  (6)基础锥度按土建专业施工图纸,验收合格后方可进行底板组焊。
  3.4排版图绘制
  根据施工图要求及储罐开孔位置绘制实际排版图。下料时,必须严格按照排版图规定的几何尺寸进行放样下料,并及时进行编号,并报业主和监理工程师批准。
  3.5预制
  (1)底板预制
  ①底板预制应按底板排版图。②罐底的排板直径按设计直径放大0.1~0.2%。③边缘板油罐底半径方向的最小尺寸不得小于700mm。④中幅板的宽度不得小于1000mm,长度不得小于2000mm。⑤底板任意相邻焊接之间的距离不得小于200mm。
  (2)壁板预制
  ①各圈壁板的纵向焊接宜向一个方向逐圈错开,其间距宜为板长的1/3,且不得小于500mm。②底圈壁板的纵向焊接与罐底边缘板对接焊接之间的距离不得小于200mm。③罐壁开孔接管或开孔补强板外缘与罐壁纵向焊缝之间的距离不得小于200mm,与环向焊接之间的距离不得小于100mm。④包边角钢对接接头与壁板纵向焊缝之间的距离不得小于200mm。⑤壁板卷制后,应立置在平台上,用2m样板检查,垂直方向用直线样板检查,其间距不得大于1mm,水平方向用弧形板检查,其间距不得大于4mm。
  (3)顶板预制
  ①顶板预制应按顶板排版图,在任意相邻焊缝间距不得小于200mm。②拱顶的顶板应进行成型加工,组焊时应放在预制的胎具中,以防变形。
  3.6储罐组装和焊接工艺
  (1)储罐组焊
  ①底板组焊
  在基础上划上十字中心线,并在中心板上也划出十字中心线,然后使两者的中心线重合,底板、底面应进行煤油沥青漆的涂刷工作两遍,中心板铺好后,先向两端铺设中间一行的底板,再依次鳐相邻两侧的底板,铺设时要符合底板对接形式要求和宽度要求,底板直径比设计直径大20~40mm。
  底板的焊接顺序:先焊中幅板短焊缝,后焊长焊缝,由中心向外分段退焊,且对称焊接。
  边缘弓形板对接焊缝的焊接,首先施焊靠边缘300mm部分焊缝,剩余的对接焊缝,待底板与罐壁连接的角焊缝焊完后,且边缘板与中幅板之间的收缩缝施焊前,完成其余的底板对接缝的焊接,罐底板焊好后,在其上面划出壁板组装圆周线划线尺寸D应比设计直径放在10mm,以作为围板焊缝收余量并打上样冲眼,在组装圆周线上每隔1米左右点焊一个角钢头定位。
  ②罐顶组焊
  先组装第一层壁板,当立焊缝焊完后,找圆面,然后组焊包边角钢,包边角钢对接接头与壁板纵向焊缝之间的距离,不得小于200mm,角钢圈的对接焊缝应先焊接,随后焊接内侧的搭接间断焊,最后焊外侧的连接焊,经检验合格后才能允许组装拱顶板。
  根据罐顶的曲率半径搭设支架,支架的顶高度应高于拱顶设计高度,作为罐顶安装完毕支架拆除后,拱顶中心下垂的余量。
  将肋条在地面上按设计组对成单片骨架固定,然后安装顶板,单块顶板本身可采用对接焊缝,应符合焊缝间距不小于200mm的规定。
  顶板吊装就位,将组对单片的顶板,按划好的等分线对称铺设在骨架上,固定、焊接。
  拱顶的焊接顺序。为防止焊接应力变形超标,罐顶按下列顺序施焊:
  焊接肋条与顶板的连接焊缝,先焊纬向后焊径向,然后焊接内侧的搭接焊;焊好后焊接顶板外侧径向长焊缝,焊工应均匀分布,对称隔缝由中心向外分段退焊;焊接中心板环缝,再焊顶板与包边角钢连接环缝;罐顶内侧不与包边角钢焊接,并应切断肋条与包边角钢的连接(切记:这是涉及安全运行的重大事项);罐顶成形不应有明显的凹凸,用样板测量,焊接前间隙不大于6mm,焊接后间隙不大于15mm。
  ③罐壁组焊
  观察标志,壁板组装前,应在底板上划出壁板组装的圆周线,直径放大20mm,并沿圆周角内侧每隔一定距离焊定位角钢,以便固定找正。
  在拱顶与第一层壁组焊好并经检查合格后,在围下一层壁板前,应在上层壁板外表面划上观察标志。
  在准备提升的带板外表面的下口圆周上划出控制线,将罐高度方向分成若干等高线,等高线的诬蔑同度以50~100mm为间距分格划线,提升时,观察提升层上升的高度和控制上升速度,以防倾斜。
  观察标志划好,围下层壁板(以下各层都应划出观察标志后再围板)按排板图,控制相邻壁板的立焊缝与罐底边缘对接缝之间的距离不小于500mm,底圈壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接缝之间的距离不小于200mm,各圈壁板高度不得小于1000mm,长度不得小于2000mm。
  新围壁板组焊时,每层都应留有两道对称布置的活口(立焊缝)不施焊,这两道活口提升到位后再组焊。
  3.7主要辅助装置的制安
  (1)提升装置
  ①胀圈的制作:采用[20槽钢制作,它的作用为:用来做罐体的成型胎具;用来加强罐壁的钢度,减少或者避免罐壁起吊所出现的变形。
  ②依据方便安装的原则,10T葫芦φ立柱,其高度H依据下式确定:
  H=A+L+C
  式中:A——贮罐壁板最高度(M)
  L——倒链本身吊点用最小净距离
  C——根据实际确定的余量取500mm
  ③立柱的数量按下列三个因素确定:
  吊装荷重:起吊最后一层壁板以上罐体及所有的附加荷重,其计算式为:Q总=(Q壁+Q顶+Q附+Q机)×
  式中Q壁——不包括底层罐壁重,罐底板重(KG)
  Q顶——罐顶(含包边角钢,加强角钢(KG)
  Q附——栏杆盘梯及附件重(KG)
  Q机——施工机具(胀圈等)附重(KG)
  K——系数,考虑到磨擦阻力及受力不均性等因素取1.2。
  葫芦和吊柱的提升能力
  根据每台机具起重力P和提升总重Q总,测定所需的机械台数,即n=Q总/P
  相邻吊点的跨距用长78m/16=4.9m。
  贮罐的壁板厚度与直径比值极小,整体的刚度较差,相邻吊点跨距过大会导致罐壁失稳,一般要求跨距不超过5m左右。
  提升步骤:
  首圈板与罐顶安装好后,安装胀圈,胀圈应用三角销打紧使之紧贴首圈板罐壁。
  安装立柱及倒链,立柱尽量靠近罐壁,避免胀圈吊点受较大的径向力而影响罐壁的椭圆度。
  安装立柱与立柱间水平支撑。
  倒链进行空负荷试运转。
  调整各倒链使之均匀拴紧倒链钢丝绳和支撑钢管,并保持胀圈水平。
  贮罐提升,提升时,施工人员及时调节各个葫芦的计程,并保持各个葫芦均衡同步,避免个别葫芦作大幅上升或下降。
  提升到位,安装下一层壁板,胀圈下移,重复步骤E与F。
  (2)限位装置
  为控制罐体提升到位后不再上升,以防止冒顶,限位螺杆应均匀分布在壁板的圆周上
  限位杆的间距4~5米为宜。
  (3)固定装置
  为防止罐体在顶升时由于磨擦力将新围的壁板提起来或产生平移,需要在新围壁板的下边等距离地设置若干组耳板,使新围壁板固定在底板上。
  (4)收紧装置
  除第一层壁板外,对新围的壁板留有两道对称布置,暂时不焊的活口,待罐体升到预定的高度后,用收紧装置将活口收紧,以便进行组对环焊缝和两道活口的立焊缝。
  每道活口的上、中、下各配一付直径为≥M24(正反扣)的高速螺丝或二只2吨的倒链供收紧活口,待罐体升到顶定高度后收紧活口。
  (5)通讯和照明
  罐体顶升时,配对讲机为罐内外联系和协调工作。
  照明采用不大于24V安全电压作照明电源,采用电缆线将安全电源输入罐内。
  3.8壁板提升
  壁板提升到位后,点焊固定,检查合格后,进行封口,焊接外侧环缝的同时先焊接内侧立缝,后焊内环缝,在焊环缝时,宜配备多名焊工,沿圆周均匀分段退焊。
  3.9罐底圈与底板边缘板点焊
  罐底圈与底板边缘板点焊后,可开罐壁上的孔,开孔须按开孔方位进行,安装几何尺寸须符合规范和图纸规定,开孔边缘(有补强圈时,补强圈的边缘)应离开罐壁焊缝100mm以上。
  底板剩余焊缝焊接顺序如下:
  (1)罐底圈与底板边缘板T形角缝,宜由数对焊工对称分布罐内和罐外(罐内焊工应在前约500mm)沿同一方向分段退焊。
  (2)T形焊缝焊完后,焊边缘板对接缝,焊前应松开夹具,铲除焊点,焊工沿圆周均匀分布,分段跳焊。
  (3)最后焊边缘板与中幅板间环缝,焊前应松开夹具,铲除焊点。焊工沿圆周均匀分布,分段跳焊。
  (4)罐底焊完后,局部凹凸变形不大于变形长度2%,且不大于50mm。
  (5)罐壁内表面必须清除焊渣,磨平缝缝或圆滑过渡(R大于5mm)。
  (6)梯子、栏杆等附件组焊,须注意总体方位。施工、验收应符合GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》。
  3.10检查和试验
  (1)罐壁组装焊接后,几何形状和尺寸,应符合下列要求。
  ①罐壁高度允许偏差,不应大于设计高度的0.5%,且不大于70mm。
  ②罐壁垂直度允许偏差,不应大于罐壁高度的0.4%,且不得大于50mm。
  ③罐壁局部凹凸变形,直径允许偏差±19mm。
  ④罐底的局部凹凸变形不应大于变形长度的2%且不应大于50mm。
  ⑤各圈壁板的纵向焊接接头宜向同一方向逐圈错开,其间距为板长的1/3。
  罐底焊缝检验:
  外观检验合格后,应采用真空符法进行严密性试验,试验负压值不低于53kpa,无渗漏为合格。
  (2)充水试验
  ①试验前应具备的条件
  所有附件及其罐体焊接全部完工并经检查合格;所有与严密性试验有关的焊缝,不得涂刷油漆。
  ②储罐施工完毕后,用不低于5℃的水进行充水试验。
  充水试验必须在监视下进行。
  在充水试验中,注意对基础的沉降进行观测,在罐壁下部设四个观测点。如若发现明显沉降式严重不均匀沉降,应立即停止注水,并反馈至业主,并及时加以处理。
  (3)储罐内充水至储罐设计液位下1m时,密封所有的对外接口,开始缓慢充水试压。升压至压力(2200pa)时,罐顶无异常变形,焊缝无渗漏则罐顶的强度和严密性试验合格。
  试验后应立即使罐内与大气相通。
  (4)储罐内充水至试验液位后,密封所有对外接口,用放水法进行罐顶和稳定性试验,试验时应缓慢降压,达到试验负压(-1200pa)时,罐顶无异常变形为合格。
  试验后应立即使罐内与大气相通。
  (5)罐顶强度及严密性试验,在充水到储罐设计液位下1m,罐内压力达2200pa时,各焊缝表面涂肥皂水,若无气泡和无异常变形为合格。
  (6)各项试验合格后,应立即使储罐内部与大气相连,恢复到正常。
  (7)基础的预压及沉降观测。
  观察点的设立:一般设立在最下一圈板的下部,每隔10m设一个观测点,点数宜为4的倍数,且不少于4点。
  基础沉降观测的步骤及方法:
  ①充水前进行一次观测
  ②充水至罐高的1/4进行观测
  ③充水至罐高的1/2进行观测
  ④充水至罐高的3/4进行观测
  ⑤充水至最高液位进行观测
  ⑥水放空后进行观测
  沉降达到或接近基础预压要求后,稳定48小时,无明显沉降,即可放水。
  3.11质量控制
  (1)为了保证质量符合要求,应按标准进行检查。质量标准及检验方法见表:
  (2)为控制过程质量,设立工序质量控制点,见下表:
  3.12计量计划
  为了保证施工用检测器具在允差范围内,保证施工检测精度,对本本所用检测器具须进行检验(计量有效期内免检)。
  包括:钢盘尺、直尺、焊缝量尺、施工用压力表、电流表、电压表、经纬仪等。
  3.13交工资料应包括下列内容:
  (1)油罐交工验收证明书
  (2)竣工图或施工图附件设计修改文件及排版图
  (3)材料和附件出厂质量合格证书或检查报告
  (4)油罐基础检查记录
  (5)隐蔽工程检查记录
  (6)焊缝射线探伤报告
  (7)焊缝渗透探伤报告
  (8)焊缝返修记录(附件缺陷位置及长度的排版图)
  (9)强度及严密性试验报告
  (10)基础沉降观测记录
  交工文件格式及其余内容按HG20237-94《化学工程建设交工技术文件规定》整理。
  3.14检测机具计划
  储罐制作安装工程施工中所需检测机具计划如下:
  4小结
  通过该工程的施工,使我司锻炼了一部分施工技术人员和施工队伍,为公司今后的资质升级储备了施工经验和施工力量。
  
  
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