一建機電教材解讀：1H413042金屬儲罐（柜）制作安裝技術(shù)

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　　1H413042金屬儲罐(柜)制作安裝技術(shù)

　　金屬儲罐(柜)是儲存液態(tài)物料或氣體的容器，在機電安裝工程中占有很大份額。金屬儲罐指立式圓筒形鋼制焊接儲罐，是在常壓或微內(nèi)壓條件下儲存液態(tài)物料的設(shè)備;氣柜為圓筒形鋼制焊接儲氣罐，是儲存、緩沖、穩(wěn)壓、混合化工氣體及城市煤氣的容器。本條的主要知識點是：金屬儲罐(柜)的分類及其結(jié)構(gòu)特點;金屬儲罐安裝方法和程序要求;金屬儲罐的焊接工藝及順序;充水試驗。

　　一、金屬儲罐(柜)的分類及其結(jié)構(gòu)特點

　　(一)金屬儲罐的分類及其結(jié)構(gòu)特點

　　1.金屬儲罐的分類

　　根據(jù)儲罐頂部結(jié)構(gòu)，可分為固定頂儲罐、浮頂儲罐和內(nèi)浮頂儲罐。

　　固定頂儲罐指罐頂周邊與罐壁頂端固定連接的儲罐，主要包括：拱頂罐、錐頂罐、懸鏈式罐(又稱為無力矩儲罐)等，后兩種現(xiàn)已很少再建。

　　2.拱頂罐的結(jié)構(gòu)特點

　　拱頂罐也稱自支承拱頂油罐，罐頂為球冠形結(jié)構(gòu)，罐體為圓筒形，拱頂中間無支撐，荷載靠其周邊支承于罐壁上。有帶肋殼拱頂，網(wǎng)殼頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)。

　　(1)帶肋殼拱頂罐

　　拱頂球面的曲率半徑一般為罐直徑的0.8～1.2倍，拱頂由4～6mm的薄鋼板(切割后拼接成瓜皮板)和加強筋組成。罐頂板多采用搭接。優(yōu)點是施工容易、造價低。

　　(2)網(wǎng)殼頂拱頂罐

　　由網(wǎng)格狀空間桿件系組成的球面網(wǎng)架拱殼承載頂面荷載。網(wǎng)殼頂由網(wǎng)狀殼、邊環(huán)梁、蒙皮三大部分組成：網(wǎng)狀殼由型鋼和連接件組成。鋼制網(wǎng)殼重量較大，大型儲罐一般采用鋁合金材料網(wǎng)殼。桿件為工廠化預制，現(xiàn)場組裝。邊環(huán)梁是罐壁頂部的沿邊構(gòu)件，代替包邊角鋼。蒙皮覆蓋在網(wǎng)殼表面的罐頂板，蒙皮與網(wǎng)殼桿件之間不焊接。特大型拱頂罐尤其是特大型內(nèi)浮頂罐已較多采用網(wǎng)殼頂結(jié)構(gòu)。

　　3.浮頂儲罐的結(jié)構(gòu)特點

　　罐頂蓋浮在敞口的圓筒形罐壁內(nèi)的液面上并隨液面升降，在浮頂與罐內(nèi)壁之間的環(huán)形空間設(shè)有隨著浮頂浮動的密封裝置。其優(yōu)點是可減少或防止罐內(nèi)液體蒸發(fā)損失，也稱外浮頂儲罐。大型儲罐大多采用浮頂罐。國內(nèi)目前最常用的浮頂罐容量是5萬m3與10萬m3。已建的最大容量為15萬m3。浮頂儲罐分為單盤式與雙盤式浮頂罐兩種類型。

　　(1)單盤式浮頂罐浮頂周邊為環(huán)形密封艙(浮船)，浮船內(nèi)設(shè)置徑向隔板將其分隔成若干獨立的艙室。浮船中間為單層盤板，與船艙通過環(huán)形角鋼相接，單層板底部用數(shù)道環(huán)形型鋼圈加固。

　　(2)雙盤式浮頂罐浮頂由上、下盤板和船艙邊緣板組成整個浮頂，內(nèi)部由上、下盤板間的環(huán)形和徑向隔板將其分隔成若干獨立的艙室(隔艙)。浮頂具有較好的穩(wěn)定性，能承受較大載荷，絕熱性能較好，但費鋼材。

　　4.內(nèi)浮頂儲罐的結(jié)構(gòu)特點

　　內(nèi)浮頂儲罐是由拱頂罐內(nèi)部增設(shè)浮頂而成。這種罐主要用來儲存航空汽油、航空煤油等，有日趨推廣的趨勢。內(nèi)浮頂為在罐內(nèi)漂浮在液面上的浮動頂蓋，有以下類型：

　　(1)鋼制內(nèi)浮頂：包括單盤式浮頂、雙盤式浮頂、敞口隔艙式內(nèi)浮頂?shù)取?/p>

　　(2)鋁制裝配式內(nèi)浮頂：由多塊鋁合金元件拼裝而成，用浮筒作浮力元件。

　　(3)非金屬整體式內(nèi)浮頂：表面采用能導電的高強塑料，包裹中空塑料塊。整頂在罐內(nèi)胎架上成型，造價昂貴，國內(nèi)很少采用。

　　(二)氣柜分類及其結(jié)構(gòu)特點

　　分為濕式氣柜和干式氣柜。其中濕式氣柜是設(shè)置水槽，用水密封的氣柜，包括直升式氣柜(導軌為帶外導架的直導軌)和螺旋氣柜(導軌為螺旋形)。鋼制焊接濕式氣柜結(jié)構(gòu)包括水槽、塔節(jié)、鐘罩、導軌和導輪、配重塊等。

　　1.水槽：即濕式氣柜盛水的圓筒形敞口容器。

　　2.塔節(jié)：氣柜的儲氣部分，相當于拱頂油罐的罐頂加罐壁，由于柜體需要能夠隨柜內(nèi)的氣體的容量(壓力)變化而進行升降，則分為若干可升降的節(jié)(段)，簡稱塔。其中最頂端塔節(jié)稱為鐘罩或一塔。其他為中節(jié)，為無頂無底的圓筒形結(jié)構(gòu)。從上到下依次稱為中節(jié)工(簡稱二塔)、中節(jié)Ⅱ(簡稱三塔)等。

　　3.導軌：引導氣柜活動塔節(jié)升降的軌道或結(jié)構(gòu)，有直導軌和螺旋導軌。

　　一、金屬儲罐安裝方法和程序要求

　　(一)金屬儲罐安裝方法分類

　　1.正裝法：罐壁板自下而上依次組裝焊接，最后組焊完成頂層壁板、抗風圈及頂端包邊角鋼等。較適用于大型浮頂罐。包括：水浮正裝法，架設(shè)正裝法(包括外搭腳手架正裝法、內(nèi)掛腳手架正裝法)等。

　　2.倒裝法：在罐底板鋪設(shè)焊接后，先組裝焊接頂層壁板及包邊角鋼、組裝焊接罐頂。然后自上而下依次組裝焊接每層壁板，直至底層壁板。包括：中心柱組裝法、邊柱倒裝法(有液壓頂升、葫蘆提升等)、充氣頂升法和水浮頂升法等。

　　(二)金屬儲罐的常用組裝方法的基本程序和要求

　　1.外搭腳手架正裝法

　　(1)腳手架隨罐壁板升高而逐層搭設(shè);

　　(2)當縱向焊縫采用氣電立焊、環(huán)向焊縫采用自動焊時，腳手架不得影響焊接操作;

　　(3)采用在壁板內(nèi)側(cè)掛設(shè)移動小車進行內(nèi)側(cè)施工;

　　(4)采用吊車吊裝壁板。這種架設(shè)正裝法(包括以下內(nèi)掛腳手架正裝法)適合于大型和特大型儲罐，便于自動焊作業(yè)。

　　2.內(nèi)掛腳手架正裝法

　　(1)每組對一圈壁板，就在壁板內(nèi)側(cè)沿圓周掛上一圈三腳架，在三腳架上鋪設(shè)跳板，組成環(huán)形腳手架，作業(yè)人員即可在跳板上組對安裝上一層壁板;

　　(2)在已安裝的最上一層內(nèi)側(cè)沿圓周按規(guī)定間距在同一水平標高處掛上一圈三腳架，鋪滿跳板，跳板搭頭處捆綁牢固，安裝護欄;

　　(3)搭設(shè)樓梯間或斜梯連接各圈腳手架，形成上、下通道;

　　(4)一臺儲罐施工宜用2層至3層腳手架，1個或2個樓梯間，腳手架從下至上交替使用;

　　(5)在罐壁外側(cè)掛設(shè)移動小車進行罐壁外側(cè)施工;

　　(6)采用吊車吊裝壁板。

　　3.水浮正裝法

　　一般用于浮頂罐的施工。其程序和要求：

　　(1)罐底板、底圈壁板、第二圈罐壁板施工完畢，底圈壁板與底板的大角縫組焊完畢檢驗合格后，利用這部分罐體作為水槽。在罐體內(nèi)組焊浮船，浮船施工完畢并檢驗合格，利用浮船作為內(nèi)操作平臺;

　　(2)設(shè)置罐壁移動小車或弧形吊欄，進行罐壁外側(cè)作業(yè);

　　(3)采用吊車吊裝或在浮船上設(shè)置吊桿吊裝壁板;

　　(4)設(shè)置浮船導向裝置;

　　(5)向罐內(nèi)充水，使浮船浮升到需要高度，逐圈組裝第三圈及以上各圈壁板5

　　(6)壁板組裝前、組裝過程中、組裝后按設(shè)計規(guī)定進行沉降觀測。

　　4.邊柱倒裝法

　　利用均布在罐壁內(nèi)側(cè)帶有提(頂)升機構(gòu)的邊柱提升與罐壁板下部臨時脹緊固定的脹圈，使上節(jié)壁板隨脹圈一起上升到預定高度，組焊第二圈罐壁板。然后松開脹圈，降至第二圈罐壁板下部脹緊、固定后再次起升。如此往復，直至組焊完。

　　(1)邊柱液壓提升倒裝法程序與要求

　　1)在罐壁板內(nèi)側(cè)沿周向均勻設(shè)置提升架，提升架上設(shè)置液壓千斤頂。提升架高度應比最大提升高度大l000mm左右，背向壁板一側(cè)設(shè)置防傾覆斜拉桿。千斤頂?shù)目傤~定起重量應大于提升罐體的最大重量及附加重量(由此確定千斤頂?shù)臄?shù)量和提升架的間距)。

　　2)設(shè)置人員進出罐內(nèi)的通道。

　　3)脹圈用千斤頂或加緊絲與罐壁脹緊。

　　4)起吊過程應平穩(wěn)，各起吊點應同步上升。

　　(2)邊柱葫蘆提升倒裝法程序與要求

　　可采用手拉葫蘆(倒鏈)或電動葫蘆提升動力。程序與要求：在罐壁板內(nèi)側(cè)沿周向均勻設(shè)置提升柱，提升柱頂部設(shè)置手拉葫蘆或電動葫蘆。提升柱的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、規(guī)格根據(jù)提升需要的最大重量計算確定，背向壁板一側(cè)設(shè)置防傾覆斜拉撐。其余與液壓提升倒裝2)至4)項相同。

　　內(nèi)掛腳手架正裝法和邊柱液壓提升倒裝法列入2010版“建筑業(yè)10項新技術(shù)”，名稱分別為“大型儲罐內(nèi)置懸掛平臺正裝法施工技術(shù)”和“液壓提升(頂升)倒裝大型儲罐技術(shù)”。

　　(三)低壓濕式氣柜組裝方法和程序

　　低壓濕式氣柜柜體的組裝方法和程序與金屬儲罐類似，其鐘罩、中節(jié)和水槽組裝也分正裝法和倒裝法施工。正裝法施工程序為由組裝水槽壁開始逐節(jié)向里安裝，最后組裝鐘罩。倒裝法施工程序為由鐘罩開始逐節(jié)向外安裝，最后組裝水槽壁。

　　三、金屬儲罐的焊接工藝及順序

　　(一)罐底焊接順序與工藝措施

　　1.原則：采用收縮變形最小的焊接工藝及焊接順序。

　　2.罐底焊接程序

　　中幅板焊縫一罐底邊緣板對接焊縫靠邊緣的300mm部位一罐底與罐壁板連接的角焊縫(在底圈壁板縱焊縫焊完后施焊)一邊緣板剩余對接焊縫一邊緣板與中幅板之間的收縮縫。

　　3.焊接順序與控制焊接變形的主要工藝措施

　　(1)中幅板：搭接焊接接頭可采用焊條電弧焊。先焊短焊縫，后焊長焊縫。初層焊道應采用分段退焊或跳焊法。

　　(2)弓形邊緣板：對接焊縫的初層焊，宜采用焊工均勻分布、對稱施焊的方法;罐底邊緣板與中幅板之間的收縮縫第一層焊接，采用分段退焊法或跳焊法。

　　(3)罐底與罐壁連接的角焊縫：由數(shù)對焊工對稱均勻分布，從罐內(nèi)、外沿同一方向進行分段焊接。初層焊道采用分段退焊或跳焊法。

　　(二)罐壁焊接

　　1.罐壁采用焊條電弧焊的焊接順序和工藝要求

　　先焊縱向焊縫，后焊環(huán)向焊縫：當焊完相鄰兩圈壁板的縱向焊縫后，再焊其間的環(huán)向焊縫。焊工應均勻分布，并沿同一方向施焊。

　　2.自動焊接工藝要求

　　(1)縱焊縫采用氣電立焊時，應自下向上焊接。

　　(2)對接環(huán)焊縫采用埋弧自動焊時，焊機應均勻分布，并沿同一方向施焊。

　　四、充水試驗

　　(一)充水試驗的相關(guān)規(guī)定

　　1.充水試驗前，所有附件及其他與罐體焊接的構(gòu)件全部完工并檢驗合格。

　　2.一般情況下，充水試驗采用潔凈淡水。對于不銹鋼罐，試驗用水中氯離子含量不得超過25ppm。試驗水溫均不低于5℃。

　　3.充水試驗中應進行基礎(chǔ)沉降觀測。在罐壁下部圓周每隔10m左右，設(shè)一個觀測點，點數(shù)宜為4的倍數(shù)，且不得少于4點。在充水試驗中，如基礎(chǔ)發(fā)生設(shè)計文件不允許的沉降，應停止充水，待處理后方可繼續(xù)進行試驗。

　　4.充水和放水過程中，應打開透光孔，且不得使基礎(chǔ)浸水。

　　(二)充水試驗項目、方法及合格標準

　　1.罐底嚴密性試驗：充水進行試驗，觀察基礎(chǔ)周邊。合格標準：無滲漏。

　　2.罐壁強度及嚴密性試驗：充水至最高設(shè)計液面試驗，保持48h。合格標準：罐壁無滲漏、無異常變形。

　　3.固定頂強度及嚴密性試驗：罐內(nèi)充水到最高設(shè)計液位下lm，將所有開孔封閉，緩慢充水升壓，升到試驗壓力時，暫停充水，在罐頂涂以肥皂水檢查。試驗后立即將罐頂孔開啟與大氣相通，恢復到常壓。合格標準：罐頂無異常變形，焊接接頭無滲漏。

　　4.固定頂?shù)姆€(wěn)定性試驗：充水到設(shè)計最高液位，將所有開孔封閉，用放水方法進行試驗，緩慢降壓，達到試驗負壓值時，停止放水，觀察罐頂。試驗后立即將罐頂孔開啟，與大氣相通，恢復到常壓。合格標準：罐頂無異常變形。

　　5.浮頂、內(nèi)浮頂罐升降試驗：充水、放水時檢查浮頂升降、導向機構(gòu)、密封裝置及自動通氣閥支柱，檢查浮頂、內(nèi)浮頂與液面接觸部分。合格標準：浮頂升降平穩(wěn)、無傾斜，扶梯轉(zhuǎn)動靈活;密封裝置、導向機構(gòu)及自動通氣閥無卡澀現(xiàn)象;浮頂與液面接觸部分無滲漏;浮頂/內(nèi)浮頂與罐體上的其他附件無干擾。