五万立钢制内浮顶原油储罐施工难点技术研究

摘要：随着石油储备业务的发展，五万立钢制内浮顶原油储罐在现代原油储备库中的运用越来越广泛。五万立钢制内浮顶原油储罐的施工大多采用倒装法施工，倒装法施工工序为：罐板预制储罐底板组对焊接顶圈壁板组对焊接罐壁加强环板、锥板组对焊接罐顶组对焊接罐壁板、浮船组对焊接上水沉降试验防腐保温，本文针对五万立钢制内浮顶原油储罐在施工过程中存在的技术难题进行研究讨论，并提出解决方法，对今后的工程技术提高具有巨大意义。

关键词：五万立钢制内浮顶原油储罐 组对 焊接 技术难题

1 罐壁加强环板、锥板组对焊接难点技术研究

五万立钢制内浮顶原油储罐罐壁加强环板板与锥板的角度为126.032°，锥板δ=30mm，罐壁加强环板δ=

20mm，首先，二者互成角度组对焊接，增加了组对、吊装难度；其次，二者的焊接量大导致焊接变形大；最后，锥板与罐壁加强环板将承受储罐拱顶的全部重量（266.4t），为保证承重强度，这就对焊接质量必须有更高的要求。因此罐壁加强环板与锥板的外观成型与焊接质量在现实的施工过程中是需要攻克的技术难题。在储罐倒装法施工中，罐壁加强环板与锥板的成型是储罐罐壁成型质量的基础，是影响储罐罐壁椭圆度与垂直度的关键因素。所以，提高罐壁加强环板与锥板的外观成型与焊接质量是建造优质五万立钢制内浮顶原油储罐的必要条件。

经过科学理论研究和实践经验的摸索总结，通过优化罐壁加强环板与锥板的组对工艺，改进焊接工艺这两方面，最终可以圆满的解决以上工程技术难题。

优化组对工艺：制作罐壁加强环板与锥板的组对工卡具，如图1所示，工卡具是采用δ=10mm的Q235B钢板制作而成的辅助筋板，它的预制角度与锥板与罐壁罐壁加强环板板的角度相同，都为126.032°。如图1所示辅助筋板A区域，必须切除，两边切除的长度为30mm，为焊接锥板与罐壁加强环板的内角缝预留施焊空间，保证连续焊接。在罐壁加强环板焊接完成后，将预制完成的锥板均匀分布在储罐基础四周，准备组对锥板。辅助筋板在锥板上2m一块均匀分布，按照设计尺寸在锥板上画好线，然后将辅助筋板与锥板组对焊接，采用单面满焊，5mm的焊角高度，这样既能保证强度，又能为以后的辅助筋板拆除提供方便。辅助筋板与锥板焊接完成过后，将锥板与罐壁加强环板板组对，因为之前辅助垫板的预制角度为126.032°，所以只要辅助筋板与罐壁加强环板板无缝组对，就能完全保证锥板与罐壁加强环板板的角度为126.32°；辅助垫板与锥板的组对尺寸已经按照设计要求尺寸组对焊接，所以只要辅助筋板与罐壁加强环板板无缝组对，就能保证罐壁加强环板板与锥板的组对尺寸。再将辅助垫板与罐壁加强环板之间的焊缝采用单面满焊焊接，5mm的焊角高度。这样，辅助垫板不仅精确的保证了组对角度与尺寸，还在加强环板与锥板之间形成了良好的刚性固定支撑作用，大大减小了锥板、加强环板的焊接变形。综上所述，通过巧妙的设计制造组对工卡具――辅助筋板，圆满的解决了锥板与罐壁加强环板板的组对角度与组对尺寸技术难题，提高了组对质量，为储罐焊接后的良好外观成型打下坚实的基础。

改进焊接工艺：由于锥板与罐壁加强环板板的内角缝与外角缝、锥板之间的对接缝焊接量大，虽然有辅助垫板刚性固定支撑，但是大量的焊接产生的巨大热应力仍然有可能产生焊接变形，所以改进焊接工艺十分重要。首先，焊接采用小电流焊接，多层焊接，降低热输入，减小由于热应力导致的焊接变形。其次，施焊人员沿储罐圆周上均匀分布，都沿同一个方向焊接，分段焊，这样能大大释放焊接应力，减少应力集中，避免由于焊接应力集中导致的焊接变形。采用以上焊接工艺，由于热应力、焊接应力得到了充分释放，降低了内应力，所以焊缝的抗拉强度与承载力得到提高。因此采用这种焊接工艺，不仅能提高储罐外观成型，还提高焊缝质量。

所以，通过以上优化组对工艺和焊接工艺，解决了五万立钢制内浮顶原油储罐锥板与罐壁加强环板板组对难、焊接变形大的技术难题。

2 罐顶组装焊接难点技术研究

五万立钢制内浮顶原油储罐罐顶由双子午线网壳和蒙皮板组成，先进行双子午线网壳的组对焊接，再在双子午线上铺设、焊接蒙皮板。由于罐顶高达12.6m，空间夸度为60m，双子午线网壳为焊接结构，需要一根一根的网杆在高空进行组对焊接，这样的施工条件，风险高、难度大。为解决这一难题，首先在地面上，将网杆进行二接一组对焊接，这样就将高空作业量减少了一半。其次，在网壳主梁方向搭设支撑立柱，辅助网壳主梁的安装焊接。最后，采用移动单组脚手架，可灵活的在罐内移动，施工人员站在脚手架上组对焊接网壳，为保证安全，移动单组脚手架在固定不动的时候，脚手架滑轮必须锁死，同时，在脚手架的四周加上斜支撑固定。双子午线网壳组对焊接完成过后，在上面铺设、焊接蒙皮板，蒙皮板为δ=6mm的Q235B薄板，大面积的薄板焊接会导致巨大的焊接变形，导致罐顶凹凸不平。经过科学理论研究和实践经验的摸索总结，通过以下焊接方法，最终可以圆满的解决以上工程技术难题。首先，焊接蒙皮板的焊工对称均匀分布，先焊接蒙皮板与椎板的搭接缝，再焊接蒙皮板的长焊缝，方向为从四周往罐顶中心焊，即上坡焊，采用分段跳焊500mm（500mm），隔一条长缝，焊接一条，所有的长缝焊接完成后，再焊接短缝。这种焊接方法可以提高蒙皮板外观成型的理由是：第一，最先焊接蒙皮板与椎板的搭接缝，首先从根本上控制住了蒙皮板在焊接过程中向罐顶中心的收缩变形量，其次由于蒙皮板与锥板的搭接缝已经最先焊接完成，在之后的蒙皮板其它焊缝焊接过程中，产生的收缩应力，会渐渐的使蒙皮板紧紧的贴合在双子午线网壳上，形成完美的圆形外观，科学合理的利用应力改善蒙皮板外观成型；第二，采用以上焊接方法使蒙皮板的焊接应力得到有效释放，避免应力集中，在整体上提高了罐顶的外观成型质量。

3 罐壁板、浮船组装焊接难点技术研究

由于五万立钢制内浮顶原油储罐采用倒装法施工，所以只能在储罐罐壁的外坡口采用自动焊焊接，罐壁的内坡口采用手工电弧焊焊接。相比自动焊，手工电弧焊焊接效率低下，焊接合格率不高，且在储罐内部施焊，烟尘较大，危害施工人员身体健康；其次，储罐在外焊缝焊接完成后，必须在罐内坡口进行清根打磨，且工作量巨大，严重制约整体施工进度。为了提高焊接效率与焊接质量，减小清根打磨工作量，降低焊接烟尘、打磨粉尘对施工人员的身体危害，将储罐壁板环缝、立缝坡口比例改为：内δ/3，外δ/7的坡口比例，相对于传统的内δ/5，外δ/5坡口比例，首先，这样大大减少了罐内手工电弧焊焊接量，增加了罐外自动焊焊接量，提高了焊接效率与焊接合格率，减小了罐内焊接烟尘对施工人员的伤害；其次，这样也大大降低了罐内清根打磨的工作量，提高了施工效率，减小了打磨粉尘对施工人员的伤害。

需要注意的是，储罐自动焊焊机是安装在罐基础的支架轨道上运行，所以在安装支架轨道的时候一定要保证自动焊焊机轨道的水平度，才能保证自动焊焊枪在焊接过程中准确的对准储罐焊缝施焊，不偏离焊道。

浮船的组装焊接，需要科学合理控制浮船的严密性和外观成型，在组焊边缘船舱的时候，一定要在船舱底板上画出船舱桁架、隔板、环板的位置，这些地方的底板焊缝焊接完成后，马上进行真空严密性试验，否则，安装船舱桁架、隔板、环板之后，这些地方的船舱底板焊缝就无法进行真空严密试验，出现“盲区”，甚至导致渗漏的发生，严重影响储罐整体质量。单盘浮船与边缘船舱之间单盘边缘板在二者组装焊接完成后组装焊接，这样随着单盘边缘板焊接的进行，产生的焊接应力会使整个单盘浮船出现“紧绷”状态，大大减小单盘浮船的凹凸变形，达到良好的外观成型效果，科学合理的利用应力改善浮船外观成型。

4 结论

在五万立钢制内浮顶原油储罐的施工过程中，尽管遇到了各种组对，焊接难题，但是通过科学的理论研究和现实的不断实践，总结经验，不断探索研究，攻克了一系列的五万立钢制内浮顶原油储罐的施工难关，取得了显著的科技成果，在今后的工程建设中具有指导意义。

参考文献：

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