立式储罐施工技术探讨

立式储罐施工技术探讨
【摘要】分析并评价了目前立式储罐施工中的几种常用技术，探讨了不同施工技术的适用场合和条件，为施工时选择比较好的施工技术提出一些建议。

【关键词】立式储罐；施工技术
用于贮存油品和化学物质的储罐在各个行业都有广泛的应用，在石化行业中储罐尤其普遍和瞩目，在那里可以见到许多大型和超大型的立式圆筒储罐。

建造这些储罐需要特定的技术和方法，只有掌握合适的技术和方法才能又快又好地造好这些储罐，所以讨论有哪些技术，哪些技术又适合建造什么类型的储罐是非常具有现实意义的。

1.立式储罐施工中的常用技术
石化行业的储罐大都是钢制的立式圆筒储罐，所以本文就讨论这种类型的储罐。

1.1 立式储罐的制造技术
立式储罐的制造过程简单地说就是设计、加工或预制、现场施工、验收并交付使用这样的一个过程。

设计是根据使用需要计算储罐的技术参数并产生设计图纸和设计文件的过程；加工或预制是根据这些设计图纸和设计文件加工储罐所需要的各种板件、附件和安装用具的过程；现场施工的前期是土建专业完成储罐基础的施工作业，然后安装专业将储罐的各种板件、附件在基础上组合成为一个整体；储罐验收合格后交付业主使用。

本文主要讨论现场施工中组合为整体这个过程，同时也涉及加工或预制、验收的过程。

这个过程的流程如下：
这个过程依据的标准是SHT3530-2011《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工技术规程》、SHT3508-2011《石油化工安装工程施工质量验收统一标准》、GB50128-2005《立式圆筒钢制储罐验收规范》、NBT47015-2011《压力容器焊接规程》和NB-T47014,15,16-2011《承压设备焊接工艺评定压力容器焊接规程承压设备产品焊接试件的力学性能检验》等。

施工准备是准备施工技术资料（产生施工方案、施工工艺文件和施工组织设
计文件等），准备施工材料、施工设备和施工人员等。

材料检验是对建造储罐的材料、焊接材料、附件进行检验，检验合格后才能投入下一道工序。

加工（预制）是底板、壁板、拱顶（锥顶或浮顶）、附件和安装用具的加工。

底板需要排板，并加工成规定尺寸的板材，并做焊接坡口；壁板排板后弯成弧面板，也开好坡口；拱顶（锥顶或浮顶）也要按要求加工成一定的尺寸和形状；附件如加强圈、抗风圈、盘梯和其他附件的加工；安装用具是用于安装的辅助工器具、夹具、构件等，如倒链葫芦倒装法需要加工立柱（边柱）、涨圈、拉杆等用具。

预制的材料也必须检验合格后才能进行下一步的安装作业。

质量检验是按照标准规定的项目和方法进行检验，项目包括外观尺寸、焊缝检测、气密性检验、充水试验和基础沉降观测等。

防腐处理是为了防止储罐腐蚀，一些地区和一些储料（油品）还需要做绝热、保温和阴极保护处理。

所有上述工序都完成后才能进行验收工作，合格后投入使用。

1.2 立式储罐的主要施工方法
不难看出，将储罐的各种板件、附件组合成为一个整体是施工的主要环节也是关键环节。

按照组合方式的不同，就有了正装法和倒装法的区别。

土建基础检查合格后，先将底板的预制材料放在基础上拼合焊接成整块圆板，接着安装壁板，壁板是将预制的弧面板组对拼焊成圆筒的多个圈，这些圈再拼焊成完整的筒壁，如果这些圈按照由下至上最后是罐顶的自然顺序拼成就是正装法；如果先拼最上面一圈的壁板和罐顶，升起后再拼它下面一圈的壁板，再升起再拼更下面一圈的壁板，最后才是底部一圈的壁板，就是倒装法。

1.3 正装法施工技术的特点和适用场合
用正装法施工只要有大型起重机如塔吊，可以适用任何罐体的施工[1]，但主要适用于大型的储罐，如20000m3以上容积的内浮顶储罐。

随着壁板的升高需要搭设更高位置的脚手架，脚手架可以外搭，也可以内挂[2]。

外搭脚手架法随壁板的升高逐层搭设，内挂脚手架法不需要逐层搭设，只在施工面搭设2～3层脚手架。

使用外搭脚手架法作业时内部施工通过挂移动小车进行内部施工，内挂脚手架法则在外侧挂移动小车进行外部施工。

水浮法是在内部设置有浮舱的圆盘，罐体注水后圆盘浮起，内部施工以圆盘为操作平台，外部施工同内挂脚手架法一样在壁板外侧挂移动小车。

1.4 倒装法施工技术的特点和适用场合
倒装法由于每次升起的高度不多，不需要大型起重机，也不需要把脚手架搭的很高，焊接作业是在地面或较低的高度上进行，操作比较容易控制，所以在中小型的储罐施工中使用很广泛。

倒装法根据升起的机构原理不同，有倒链葫芦起吊法、起重机提升法、液压设备提升法、气体浮力提升法和水浮法[1]等。

倒链葫芦起吊法是在壁板内测设置若干的提升柱（桅杆），每个柱上挂倒链葫芦，葫芦可以是手动葫芦，也可以是电动葫芦，利用倒链葫芦吊起壁板和罐顶。

起重机提升法是利用起重吊车和龙门吊机吊起壁板和罐顶。

受吊车和吊机起吊重量限制，该法只能用于5000m3以下的储罐。

液压设备提升法的操作类似倒链葫芦起吊法，在每个提升柱上安装穿心液压千斤顶，利用液压千斤顶顶升起壁板和罐顶。

由于液压操控十分容易，该法可以适用于任何大小的储罐。

气体浮力提升法是利用风力提升壁板和罐顶。

由于密封方面难于把握，风量和风压的调节也不易精确，这种方法操控不够稳定，可能会造成“冒顶”事故[3]。

该法需要罐体截面积足够大，才能产生足够的升力，所以该法不适用于5000m3以下的储罐。

此水浮法不同于正装水浮法，因下面的壁板需要不断上升，底部不能形成封闭，需要在壁板外围临时加设注水容器，注水使带浮舱的装置拉起壁板和罐顶。

目前很少使用。

2.立式储罐施工选择技术的原则和方法
2.1 主要施工方法的选择
这里的主要施工方法就是上面提到的将储罐的各种板件组合为整体的施工方法，选择原则如下：
1.应按照技术经济的综合分析结果确定施工方法。

上面提到的方法中除了气体浮力提升倒装法和水浮倒装法现在使用不太广泛外（SHT3530-2011《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工技术规程》中也没有推荐），其他各种方法没有绝对的优势，需要综合分析确定施工方法，如液压设备提升倒装法一次性设备投资虽然较大增加了短期施工成本，但其操控容易，功效高，适于任何罐体施工，长期来看成本平摊下来可能平均成本并不会比其他方法高；再如正装法多用于大型储罐施工，如果工程上储罐容积虽不大但数量众多，虽然搭设脚手架工程大，耗材多，但因脚手架可重复使用，脚手架问题就不会是主要问题，正装法壁板可以在地面组对成圈，提升后主要焊接环缝，效率会比倒装法高，在“时间就是金钱”的今天在综合经济效果上不比倒装法差。

2.需要结合本单位的实际情况采用合适的施工方法，所谓受限的施工方法运用的好也能带来好的效果。

文献[4]介绍倒链葫芦起吊倒装法过去多用于3000m3以下的储罐施工，但是非常成功地用于12000m3储罐施工，实践中也有过应用在20000m3储罐施工的案例。

3.场地条件受限，大型吊机难以进场时，只能采用倒装法，尤其适合倒链葫芦起吊倒装法和液压设备提升倒装法。

2.2 焊接方法的选择
选择合适的焊接方法的是立式储罐施工技术中另一个重要事项。

焊条电弧焊是传统的焊接方法，但是劳动强度大、效率低，采用半自动焊接和自动化焊接是大势所趋，是今后储罐焊接施工的发展方向。

下面介绍一些常用的用于立式储罐施工中的半自动焊接和全自动化焊接技术：
1.CO2半自动焊和自动焊技术。

在某20000m3钢制拱顶储罐壁板立焊全部采用CO2半自动焊技术，拍片一次合格率为98.3%[5]。

CO2自动焊技术同焊条电弧焊相比，可提高工效3～5倍。

2.埋弧自动横焊技术。

用于储罐正装法施工和储罐倒装法施工，当用于拱顶储罐罐壁的环焊缝或大型外浮顶原油储罐环焊缝时，效率是焊条电弧焊的4~6倍[6]。

3.埋弧自动角焊技术。

用于储罐罐底边板与壁板大角缝的焊接，效率高，焊接质量好[6]。

4.气电立焊技术。

气电立焊技术是普通熔化极气体保护焊和电渣焊发展形成的一种熔化极气体保护电弧焊，焊接速度是焊条电弧焊的15倍，而且坡口角度小，非常节省焊接材料[6]。

3.结束语
通过立式储罐主要施工技术的介绍和分析，并进一步讨论了选择施工技术的原则和方法，然而技术的发展是不会停滞不前的，这就需要我们不断总结和更新认识，以利我们更好地利用技术进步带给我们的成果，进而推动各项建设事业更好更快地发展。