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摘 要:以兰州石化公司十万立方米原油储罐的施工为例,介绍了超大型原油储罐的焊接施工工艺及焊接质量控制方法。
关键词:原油储罐;底板;组对;焊接
兰州石化公司十万立方米原油储罐直径大(Φ81000mm) , 壁板采用日本新日铁的高强钢板(SPV490Q、SPV355 、SM400C ) 材料特殊,各部位组装尺寸要求严格、工期紧,一般常规工期为180 天,建设单位要求150 天完工。底板的组对焊接是整个储罐安装的关键,它的安装好坏直接关系到整个十万立方米原油储罐的安装质量。整体凸凹度、水平度、垂直度、椭圆度要求严格,组对难度大。
1 现状分析
(1) 底板块数多,拼缝多,焊接变形大,整体凸凹度难以控制,要求凸凹度≤50mm。
(2) 在没有采取加固措施情况下焊接角焊缝,容易造成角变形而影响罐底整体质量,给下步罐壁安装带来困难。
(3) 国内尚未出台十万立方米级以上超大型储罐的施工标准,底板及壁板板材较长,滚圆、吊装及运输时及不方便,容易造成变形。
(4) 各部位尺寸配合紧密,组对难度大,焊接变形无常,棱角度误差要求≤8mm。
2 制造难点
(1) 组对难度大。底板铺设是本次设备安装的关键,没有按常规进行整体铺设,而是采用分组、分片组焊,垫板必须跟底板同时铺设,不能连成整体,应留有收缩缝。无经验可以借鉴,由于直径大,每段上下口水平度极为重要,设备整体垂直度、水平度、椭圆度、凸凹度及棱角度要求严格,给我们安装带来了很大困难。
(2) 焊接变形大。本次设备制造,拼缝多,块数多,焊接收缩量大,在没有加固的情况下焊接,易产生波浪及棱角变形,通过实践发现底板局部凸凹度为60 ,纵环缝棱角变形为10 。
3 实施措施
3. 1 底板组对
(1) 由于底板的每张钢板尺寸为3000mm ×10000mm ,直接用两点吊装容易使钢板折弯,焊接时,折弯处存在残余应力易产生凸凹变形,所以应制作长度为6000mm e 的平衡杠进行垂直吊装。
(2) 大型罐底施工,排版是非常重要的一个环节,好的排版不仅可以减少工作量,节省材料,而且还可以很好的控制焊接变形。直径放大量按标准为1 ‰,由于边缘板焊缝为60 条,每条收缩3mm ,因此放大180mm。
(3) 根据材料热胀冷缩的物理性能,在铺设垫板时,没有按常规的施工方法将垫板全部铺设好,形成蜘蛛网,在铺设底板时,采取底板和垫板同时铺设的方法,并且每块钢板下面所加的垫板不能固定,保持自由收缩状态,根据每天底板的焊接情况,将下组垫板连接好,以便完成应力释放,更好的进行下道工序。
(4) 底板组对时应从圆心向两侧同时对称铺设,一组为10 块,将垫板和中幅板点焊住,且每两张之间留一条收缩缝,留收缩缝的目的主要是用来控制变形,该焊缝由于收缩可将次片中幅板紧紧拉住。罐底组对时,组对间隙尤为重要,一般控制在8mm且间隙要均匀,否则焊接时会产生棱角或凸凹变形。
(5) 第一圈壁板组对时,垂直度及上口水平度尤为重要,垂直后用F 支撑进行加固, F 支撑的作用是:一方面可控制角变形;另一方面可作组对第二圈的脚手架,上口水平度可用橡胶玻璃管及水平仪相配合的找正方法,上口水平偏差≤6mm。
(6) 龟甲缝的组焊是整个罐底安装的关键,边缘板组对间隙外面8mm , 里面12mm ; 龟甲缝间隙12mm。焊接龟甲缝时,找一个温度比较好的天气,利用热胀冷缩的原则,由于天热膨胀,再加上焊接收缩及冷缩,而使罐底紧紧拉到一起,减少凸凹变形。
3. 2 底板焊接
(1) 在底板焊接时,采用刚性固定法及合理的焊接顺序防止变形, 在距离焊缝150mm 位置采用12mm 工字钢作为背杠,并用斜铁、龙门卡紧压住焊缝,等到焊缝冷却后,应力不相互串联时,就可松背杠。
(2) 罐底及罐壁角焊缝焊接时,应用F 支撑进行加固,在壁板上每隔一米点焊一小筋板,并用斜铁撑紧,焊接时应先外后里,主要用来控制角变形,消除边缘板上翘及第一圈壁板倾斜。
(3) 滚圆时应将每张钢板曲率压大2mm ,罐壁纵缝组对时应向罐体中心凹3mm ,组对间隙必须控制在6mm ,并用圆弧板进行刚性加固,防止焊缝两侧被拉平及棱角变形。
(4) 圈板组对时,应在环缝上每隔1～5M 加一背杠,用龙门卡和斜铁将它与第一、二圈板压紧(一圈共计160 块) ,来加快组对速度,控制垂直度,防止焊接变形。
(5) 焊接要求
1. 打底焊应快、薄、分段跳焊。
2. 多名焊工同时施焊,应采用分段退步焊接,必须同步、同工艺、同分段号,底板长10M、板宽3M ,长度方向为5 名焊工同时焊接,宽度方向为2 名焊工焊接,将焊缝划分为若干小段,每小段为400～500mm。
3. 先短缝,后长缝。
4. 先中幅板,后角焊缝,再龟甲缝。
4 结语
以上方法施工,既提高了工效,又保证了质量,工程优良率和焊接合格率大幅度提高,提前数天完成十万立方米原油储罐的制造安装任务。 |
