大型燃气球罐组装技术

中图分类号：TU996.8文献标识码： A 文章编号：

前言

球形储罐（以下简称球罐）作为一种储存压力容器，在燃气行业得到了广泛应用。由于球罐体积、直径较大，不能整体运输，所以必须在制造厂压制球片，加工制造支柱、组焊接管等部件，然后运到使用现场进行组装焊接。因此，球罐的现场组装就成为球罐建造过程中一个十分重要的环节。

球罐的组装工作在整个建造工程中占很大的比例，组装质量的好坏直接影响到该球罐其后工序的建造质量。近年来球罐球壳板供货能力与压制水平的大幅提高，伴随着材料、焊接、制造、施工安装技术的不断提高，球罐在不断向大型化方向发展，整体组装法在大型球罐的组装中得到了广泛的应用。

本文将通过我公司所承担的广州南沙经济技术开发区某燃气公司10000m3天然气球罐建造实例，介绍大型球罐采用整体组装法的组装技术。

球罐组装原理及整体组装法

球罐一般由球壳板、支柱、拉杆、人孔、接管等部件组成。球壳是球罐的主体，球罐由多块压制成球面的球壳组焊而成。我公司所施工的10000m3球罐属五带混合式结构，14个支柱，球罐内径26800mm，罐体总高为28400mm。其特点是球罐的赤道带、上温带、下温带的球壳（每带28块）按桔瓣分割，上、下极带按足球瓣分割（每带7块），五带拼装成球体。

球罐安装是将支柱坐落在球罐基础上并以此为支撑，在空中将球壳用工卡具组装为一体，并依序进行其后的焊接和检验等工作，最终交付使用。因球罐组装全部为高空作业，必须借助于操作脚手架来完成每块壳板之间的连接。

整体组装法指在球罐的基础上把球壳板（单片或组片）用工卡具逐一组装成球，而后一并焊接的方法。它的安装工程可大致分为二个阶段，组装阶段和焊接阶段。这种方法有利于球体定位，稳定性好，还可节约大量的安装辅助材料，由于生产专业性强，给生产管理和生产速度的提高带来很大优势，尤其是对大型球罐的安装。

整体组装法一般有二种形式

（1）单片组装法又称散装法，即把单张球瓣逐一组装成型的方法。这种方法由于单片组装，故不需要很大起吊能力的机具和安装场地，准备工作量小，组装速度快，且球体的组装精度易于保证，组装应力小。

单片组装法由于散装的特点，它的高空作业量较多，要求全位置焊接的技术也较为严格，焊工操作劳动强度大，对球瓣的几何尺寸及形状要求也高，且需相当数量的工夹具。

随着球罐专用材料的出现（宽长板材的出现）球罐的单张球瓣就有相当面积和重量，这样单片组装法对各种球罐的组装，特别是大型球罐的组装显得尤为优越。

（2）拼大片组装法是在胎具上把已预装编号后的各带板中，把相邻的二张或更多的球瓣拼接成较大的一组合瓣（视单张球瓣的大小，以及起吊能力而定），然后吊装各组合瓣成球。

拼大片组装法由于部分球瓣在地面进行组焊，故可采用各种不同的自动焊接手段进行焊接，大大提高这部分纵缝的焊接质量，并减少了部分高空作业量和工夹具的数量。当然，需要相应提高起重的能力。这种方法对于单张球瓣不大的球罐组装是加快工程进度，提高质量的一种途径。通常应用在较小容积球罐的安装上。

施工方法与操作要点

3.1 支柱基础准备

为保证球罐本体的安装质量，球罐安装前要求对基础的各部位尺寸进行实际测量，包括基础中心圆直径、基础方位、相邻支柱基础中心距、地脚螺栓中心与基础圆间距、支柱基础上表面标高、单个基础上表面平面度。测量合格后进行找平垫铁的安放。

3.2 球罐零部件复验

球瓣的曲率及外形尺寸的好坏，会直接影响球罐的安装质量和施工进度。所以，在安装之前对球瓣的曲率及尺寸精度必须严格检查。球瓣检查应在胎具上进行。

3.3 壳板定位块及吊点的布置和焊接

根据球罐组装和施工作业的需要，要在球壳板上焊上一些必要的临时焊件，包括组装用定位块、吊耳、挂鼻等。所有临时焊件均在地面焊接完成，尽量减少高空作业的工作量，给安装工作提供便利条件。定位块设置于壳板内表面，其间距视壳板厚度及几何尺寸而定，大约在800～1000mm之间。在赤道带板的赤道线与壳板坡口相交处焊上定位档铁，用以保证球罐组装时球壳赤道线在同一平面上。带支柱赤道带板的定位档铁焊于赤道线下缘并露出板面20mm左右，不带支柱赤道带板的定位档铁焊于赤道线上缘，与壳板坡口面平齐。吊耳的布置根据吊装要求，吊耳位置的选择要满足壳板吊起后，在空中具备与壳板就位时相同的倾斜角度。

3.4 上支柱与下支柱的组焊

支柱与赤道带板的组对必须在钢制平台上进行，支柱通常分两段，上段支柱与赤道带板的组焊工作在制造厂已经完成，安装前需要在平台上将下段支柱与上段支柱组焊为一体，根据赤道带板的几何尺寸在钢制平台上焊上定位档块，将带支柱赤道带板凹面向下放置于档块内，之后连接下段支柱，并用水准仪检查上下段支柱的标高，随时用设于下段支柱下部的千斤顶调整，同时检查支柱与赤道带板轴线的平行度、支柱直线度、长度，合格后进行支柱焊接。

3.5 操作脚手架形式

球罐的内脚手架通常为伞形脚手架、满堂脚手架和三角脚手架几种形式。

满堂脚手架主要采用钢管杆件和扣件连接结构，具有工作可靠和适应性强等优点。由于球罐检测需要，脚手架必须反复搭拆，这种结构对于大型球罐而言，工作量繁重，影响工效。

伞形脚手架是借助于组装用的中心柱架设的一种设施，是由中心柱、多层三角形架和跳板组成。在大型球罐上的应用弊端与满堂脚手架相同，而且，由于高度原因，中心柱的抗弯曲稳定性较差，存在作业安全隐患。

三角脚手架是由三角托架，挂鼻，钢跳板等组成。三角托架一般采用角钢制作，由水平杆、支撑杆和固定杆构成一个三角形框架。球罐组装前，将三角托架固定杆端部固定在球壳挂鼻上，并在其水平杆上绑固钢跳板，作为操作平台。

三角脚手架由于支撑结构的因素，水平杆长有一定限制，通常使用在仰角不大的工作面，一般设于赤道带内、外壁，在上半球设于外壁，下半球设于内壁。三角脚手架装设比较灵活，可重复利用，不受球罐规格影响。

3.6 操作脚手架设计

搭设脚手架是球罐组焊过程一项必要的设施，它是从安装、焊接到检验全部工程高空作业时工作人员的主要工作平台。脚手架搭设合理与否对作业条件，安全生产，建设速度有密切关系。

根据10000m3球罐的具体情况，本着安全施工、缩短安装周期、节约材料的思想，拟定组装方式和操作架具的结构。

为了方便球罐的组装操作，球罐赤道带板及以下各带壳板的组装采用在罐内侧作业的方法，球罐赤道带板以上各带壳板的组装采用在罐外侧作业的方法。据此，赤道带板及其下部壳板的定位块设置于球壳内部，赤道带上环缝及以上壳板的定位块设置于球壳的外部。

组装操作用脚手架大部分采用三角脚手架形式。三角托架采用角钢制作，预先固定在壳板所设的挂鼻上，并在层间铺设钢跳板作为操作平台。

结合各带壳板的尺寸和安装位置，赤道带板内侧由上至下设5层挂架，外侧上部设1层挂架，带支柱赤道带板每层布置2个挂鼻，不带支柱赤道带板每层布置1个挂鼻；上下温带板各设4层挂架，上温带板的挂鼻布置在球壳外侧，下温带板的挂鼻布置在球壳内部，每块板每层各设1个挂鼻；下极带边板内侧设1层挂架，每块板设5个挂鼻(见图1)。