1、5000t浓硫酸贮罐倒装施工工法(QG15Y-023-2006)立式圆筒形钢制焊接贮罐是能源、化工、冶炼行业中最常见的一种钢制非标设备，罐体施工也是施工中经常遇到的一项工程。根据施工经验，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的 12 台立式圆筒形钢制焊接贮罐。工作介质为98H 2SO4，设计压力-50 02000Pa ，属常压耐腐蚀容器。主体材质为 Q235-A，筒体内壁直径 16.300m，总高 17.136m，锥形罐顶，储罐有效容积 2900m3，容重5000t98H 2SO4，单台总重约为 150t。储罐由 8mm 厚罐顶、 20mm 厚底板、 24m
2、m、 22mm、 20mm、 18mm、 16mm、 14mm、 12mm、 10mm、 8mm（各一圈）厚共 9 圈壁板、接口管等组成。罐体结构见图 1。内 65图 1 罐体结构我公司通过几个安装方案的对比，最终选择利用倒装法施工，施工时分 9 节倒装。我们对其安装工艺进行总结，在此基础上形成本工法。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方法。安装采用倒装法，用两套工装。一班白天结构准备，一班夜班焊接，形成流水作业。2 适用范围本工法适用于直径在 6m 以上，直径与高的比约在 1:3 内，板厚 6mm 以上的立式圆筒形钢制焊接贮罐。3 工艺原理
3、本工法施工原理是：采用倒装法，将事先卷制好的单片弧形筒体壁板按照从上到下边 缘 板幅 板的顺序在现场分节组装成一圈，提升一定高度后，接着组装下一圈，并与上一圈焊接，再提升一定高度，再组装下一圈，依此往复，直到整个筒体现场组装完成。4 施工工艺流程 底板组装锥顶支架组装提升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升3 圈围板结构焊接检验胀圈放下后安装提升4 圈围板结构焊接检验至最后共 9 圈辅件安装检验。5 操作要点 本工程罐体倒装时最大起重量约为 120t。在现场共设置 16 根扒杆，根据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
4、，算出单根立柱的最1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，2l一端自由，保证每根柱两人操作力和场地的需要，算出 P 理论受压 P 实际受压 取定提升扒杆的直径及材质。 本工程计算后取定为： 2196， 4m，20 无缝钢管。l罐体壁板下料必须保证每张板的对角线尺寸且展开长以内直径计算。提升时内部提外圈一定安装配好，从工艺上保证贮罐的安装质量。5.1 预制储罐在预制过程中按以下规定进行检验：弧形样板的弦长为 2m，直线样板长度为1m，测量焊缝角变形的弧形样板的弦长为 1m。所有预制构件在保管、运输及现场堆放时应采取有效措施防止变形
5、、损伤和腐蚀。每张钢板在下料前，必须在规定位置按排板图号要求标注编号、长宽及对角线尺寸，以便安装调整。5.2 排版硫酸储罐筒体底座、壁板及顶盖应根据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大于 1000mm，长度应大于 2000mm 且保证与相邻焊缝距离大于200mm。边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸不小于 700mm（如图 2 所示） 。且要保证任意两焊缝之间的距离不小于 200mm。图 2 底板拼板示意为补偿焊接收缩，应考虑筒体底座板的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、蓝图壁板尺寸及有关规定同板厚的
6、钢板可采用滚动下料进行排板。排板图绘制原则如下：壁板长度不应小于 2000 mm，宽度不应小于 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，且不得小于 500mm。壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接焊缝间的距离不得小于 300mm，壁板开孔接管或开孔接管补强板的外缘与罐壁纵向焊缝间距不得小于 200mm，与环向焊缝间距不得小于100mm。 包边角钢对接接头与壁板纵向焊缝间距不得小于 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小于 200mm 的规定。图 3 顶板到料排版示
7、意5.3 下料要求 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，罐顶板和底板边缘板用手动火焰切割加工。切割下料时，要确保断面光洁、美观，气割缝每道留 23mm 切割余量。切割前应将钢材切割区域表面的铁锈、污物等清除干净。切割后的断口上不得有裂纹和大于 1 mm 的缺棱，对于切割停火和放炮造成大于 2mm的缺棱必须补焊或打磨平整。对部分只能手工气割的断面，切割后须用角向磨光机打磨切口。壁板下料尺寸主要影响罐体的垂直度，且难于处理，下料时应严格控制。5.4 组装要点5.4.1 底板安装(1)底板铺设前应在基础上划出十字线及立缝定位“0”点，对处于中心的钢板上划上十字线与基础十字线对准，
8、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，故中心部位结构注意保证钢板的平整度。中幅板和边缘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)边缘板组对时，垫板与对接的两块边缘板贴紧，间隙不得大于 1mm。(4)底板安装完后,局部凹凸变形不应大于变形长度的 2%，且不大于 50mm，根据开孔方位图把排污管装好。为了人员进出工作方便，与土建配合在底板下基础上预留一供人出入的入口。5.4.2 提升装置的设置和吊装(1)提升装置的设置手 动 葫 芦扒 杆加 固 胀 圈罐 壁提 升 牛 腿角 钢 斜 撑 提 升 吊 环加 强 板 1250提升装置的 16 根扒杆垂
9、直于底座均匀分布，见图 4。图 4 扒杆布置平面扒杆之间设置角钢拉杆和支撑以保证提升装置的稳定性，见图 5。注：角钢支撑用505，角钢斜撑用12510，角钢拉杆用808。 图 5 提升装置立面 处大样 (提升牛腿及吊环)，见图 6。 图 6 I处大样提升牛腿及吊环角 钢 斜 撑 角 钢 拉 杆角 钢 支 撑 处20 =20150R16 872处大样，见图 7。图 7 处大样(2)提升装置的吊装采用 16t 汽车吊分件吊装提升装置。5.4.3 顶圈壁板及包边角钢安装(1)首先在安装完成的底座上弹出筒体纵、横轴线，找出中心点，依据中心点在底座上画出圆筒体的内、外圆周线，沿圆周方向相隔 400-50
10、0mm 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的位置,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)壁板对口处的间隙采用拉近夹具进行调整。纵焊缝的对口错边量 b 不大于 10 S 且不大于 3mm。对接纵焊缝处形成的棱角 E0.1S+2mm，且不大于 5mm，且弦长等于 1/6Dg 且不小于300 mm 的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,其高出壁板的局部允许偏差为4mm。5.4.4 顶盖组装(1)
11、顶盖桁架安装前先根据桁架尺寸在底板做临时支撑.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。再安装上弦及其他杆件。(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的位置进行预留，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成后，在筒节内壁下边缘对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)手动葫芦同时操作，使筒体垂直、平稳起升至相应距离（筒体下边缘距底板大于等于下层筒节壁板高） 。5.4.6 各节壁板组装当
12、顶盖组装完成后。利用起升装置手动葫芦使组装好的顶盖和顶圈壁板起升至规定高度后进行下一圈壁板的安装。壁板均用 16t 吊车进行吊装。对接环焊缝处形成的棱角 E0.1 S+2mm，且不大于 5mm，用不小于 300 mm 的检查尺检查。同一断面上最大直径与最小直径之差 E 值，不得大于 1Dg,当有内件时，按图样要求，对有开孔补强的断面应距补强面边缘 10mm 以外测量。环向焊缝的对口错边量 b 应按下列规定：6 S10mm 时， b20SS10mm 时， b10 S +1mm5.5 现场焊接及焊接检验5.5.1 焊接一般要求(1)焊工须持证上岗。所有参加施焊的焊工，必须经过相应的考试，合格后方可
13、施焊相应考试合格的位置焊接。 (2)焊条须按产品说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，不合格的焊条禁止使用，不得使用药皮脱落或生锈的焊条和受潮结块的焊剂。焊条和焊剂在使用前应按产品说明书及规范规定的烘焙时间和温度进行烘焙。(5)施焊前，焊工应复查焊件部位的组装和表面清理的质量，表面和坡口内外两侧20mm 范围的油、锈及其污垢，必须清理干净且呈现金属光泽。(6)定位焊长度为 50-60mm。定位焊所采用的焊接材料型号，应与焊件材质相
14、匹配，定位焊位置应布置在焊道内，并由持合格证的焊工施焊。(7)多层焊宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。多层焊的层间接头相互错开。(8)焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺后方可处理。(9)焊接完毕焊工应清理焊缝表面熔渣及飞溅物。(10)当焊接环境出现下列任何一种情况时,必须采取有效措施,否则不得施焊： 风速:手工焊时10m/s；相对湿度大与 90%；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的焊接工艺及焊接顺序，且在罐壁全部组焊完毕后进行。(2)底板焊接顺序：中幅板焊接、边缘板边缘 300mm 焊接罐底与罐壁连接角焊缝焊
15、接剩余边缘板焊接边缘板与中幅板焊接。(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，焊至距边缘板 300mm 时停止施焊。(4)边缘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缘 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。焊环焊缝时工人要求
16、均匀分布同时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方法与环焊缝同。5.5.5 焊接检验(1)全部焊缝在检验和总体实验合格前，严禁涂刷油漆，焊缝外观应符合下列规定：焊缝表面质量应符合 JB/T4735-1997钢制焊接常压容器要求。焊缝的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。对称接头焊缝咬边深度不得大于 0.5mm，长度不得大于焊缝总长度的 10，且每段咬边长度应小于 100mm。角焊缝的尺寸应符合设计规定，外形应平滑过度，其咬边深度小于 0.5mm。焊角高度无规定时取施焊件中较薄者之厚度。壁板纵向接头不得
17、有低于母材表面的凹陷。壁板环向接头和底板对接接头低于母材表面的深度不得大于 0.5mm，凹陷的连续深度不得大于 10mm，凹陷的总长度不得大于焊缝总长度的 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 主要施工工机具 主要施工设备机具见表 1。表 1 主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 12 手动葫芦 10t 个 183 手动葫芦 5t 个 64 水准仪 DSA280 台 15 光学经纬仪 J2-1 台 16 半自动切割机 CGI30P 台 27 直流焊机 ZX7400 台 128 交流焊机 BX35002
18、台 69 自动焊机 ZXG-1000R 台 110 焊条烘干箱 ZYHC40 台 111 超声探伤仪 T23 台 17 质量控制7.1 标准及规范JB/T47351997 钢制焊接常压容器SH304692 立式圆筒形钢制焊接 罐设计规范GB502052001 钢结构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导书确定底板焊接顺序及方法，控制焊接变形及渗漏。(2)认真做好倒装法施工技术交底，严格控制壁板结构质量，保证罐体圆度。(3)做好顶板弧形面的卷制，确保顶盖成型外观质量。(4)做好焊接工艺评定，严格工艺纪律，保证上岗焊工具
19、备相应项目资格。(5)注意对隐蔽防腐工程的未成品的防护。8 安全措施(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。起升时必须有一人指挥和协调，保证整圈同时上升，以防倾履。(2)当风力大于五级时严禁提升作业 。(3)每天开好班前会，做好工序交接，原则上每圈壁板提升结构当天完成，并注意结构焊缝满足强度要求。(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，对安全隐患要及时处理。搞好安全教育与技术性作业指导，确保安全与质量同行，杜绝隐患，排除一切可能的事故发生。9 环保措施(1)冬季施工采用石棉保温材料
20、，用完后必须收回。(2)各种不能降解的塑料包装纸如焊条包装等物要集中处理。(3)盛水试漏的水可重复利用，先利用水位差倒罐，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的是焊接，采用倒装法，焊接人员都站在地面上烧焊，比传统的从下往上顺装法，减轻劳动强度，提高焊接速度，一台罐体缩短了七天的工期。同时也节省了高空烧焊所必须的搭拆脚手架等辅助措施。利用扒杆作整体吊装，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的 12 台圆柱罐体，均是按此方法施工，制成后完全符合图样及 JB/T4735-1997钢制焊接常压容器要求。现已施工完毕，并一次性通过质量验收，实践证明此方法是完全可行的。(编写：张有为、张晨光)
