儲(chǔ)罐的變形與控制

立式拱頂罐的變形與控制在集團(tuán)公司所承接的洪安危險(xiǎn)化學(xué)品到發(fā)站貨場(chǎng)安裝工程中，有100m3、200m3、300m3儲(chǔ)罐累計(jì)148臺(tái)，儲(chǔ)罐采用倒裝法施工工藝，底板采用50*5墊板焊接，壁板采用對(duì)接焊，頂蓋為無(wú)肋板搭接焊接，搭接長(zhǎng)度為40mm，儲(chǔ)罐板厚為6mm。儲(chǔ)罐采用鋁合金浮盤(pán)，為確保內(nèi)浮盤(pán)靈活升降，必須嚴(yán)格控制儲(chǔ)罐幾何尺寸，而控制幾何尺寸的重點(diǎn)在于有效避免儲(chǔ)罐的變形。對(duì)于厚度為6mm的薄壁罐，應(yīng)用合理的施工工藝，針對(duì)儲(chǔ)罐制安過(guò)程中的變形特點(diǎn)，制訂有效的防變形方法，是控制儲(chǔ)罐的整體質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。儲(chǔ)罐常見(jiàn)的變形部位及形式通過(guò)施工過(guò)程檢測(cè)，儲(chǔ)罐變形部位及常見(jiàn)形式見(jiàn)下表：序號(hào)變形部位形式備注1底板焊縫局部凹凸2接管補(bǔ)強(qiáng)板凹陷3筒體焊縫局部凹凸4錯(cuò)邊5棱角6包邊角鋼翹曲7錯(cuò)邊8棱角9罐壁局部凹凸10橢圓11頂板頂蓋凹陷12附件補(bǔ)強(qiáng)板補(bǔ)強(qiáng)板位置凹陷二、儲(chǔ)罐變形的因素分析通過(guò)對(duì)變形部位和形式的對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)罐變形大多出現(xiàn)在焊接部位，在鋼材預(yù)制過(guò)程中形成的內(nèi)應(yīng)力及火焰切割過(guò)程中應(yīng)力的共同作用下，如“T”型焊縫、焊縫返修部位，焊縫集中的補(bǔ)強(qiáng)板部位、應(yīng)力無(wú)法釋放部位均易發(fā)生變形。由于構(gòu)成儲(chǔ)罐鋼板的剛度差，在壁板施工過(guò)程中，采用了內(nèi)部脹圈、傘型架、弧板等工裝，以增強(qiáng)薄壁板剛度和便于成型。組裝時(shí)，通過(guò)板內(nèi)壁和工裝結(jié)合緊密達(dá)成控制儲(chǔ)罐變形的目的，因此，工裝的幾何尺寸也是薄壁儲(chǔ)罐變形的因素之一。罐組對(duì)過(guò)程中，由于下料尺寸偏差或操作工人的技術(shù)能力差別，出現(xiàn)組對(duì)間隙不一致或用倒鏈強(qiáng)力組對(duì)現(xiàn)象；從而引發(fā)儲(chǔ)罐變形。另外、焊接過(guò)程中，焊工無(wú)視焊接次序和施工工藝，不能有效的消除焊接應(yīng)力和附加應(yīng)力影響，也是引發(fā)儲(chǔ)罐變形的因素之一。三、儲(chǔ)罐變形控制方法儲(chǔ)罐變形的控制是個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,現(xiàn)根據(jù)本工程實(shí)際,控制儲(chǔ)罐變形的控制方法以下：1、放樣尺寸控制（1）放樣的鋼卷尺、鋼板尺、必須通過(guò)有關(guān)部門(mén)的檢測(cè)，合格后方可使用；（2）放樣時(shí)，測(cè)量器具使用人員應(yīng)固定，并使用量尺的同一測(cè)；（3）放樣的平臺(tái)或地面應(yīng)保持平整；（4）運(yùn)用CAD繪圖軟件繪制樣板小樣圖；（5）用小樣圖和樣板進(jìn)行比較，并對(duì)樣板進(jìn)行修正；（6）由有關(guān)人員對(duì)繪制的樣板進(jìn)行復(fù)核、并辦理對(duì)應(yīng)的工序交接手續(xù)，2、下料尺寸控制儲(chǔ)罐下料的重點(diǎn)在于控制其壁板尺寸：（1）壁板下料前應(yīng)對(duì)提供的板材進(jìn)行直角度檢查，檢查前應(yīng)將鋼板墊平，并彈出邊線(xiàn)，垂線(xiàn)；（2）盡量采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)下料和坡口，并保持其軌道直線(xiàn)度；（3）關(guān)門(mén)板處按照罐壁的理論尺寸預(yù)留5~10cm調(diào)節(jié)余量并作好標(biāo)記；（4）、嚴(yán)格按GBJ128-90有關(guān)規(guī)定對(duì)壁板的下料尺寸進(jìn)行復(fù)核；并作好有關(guān)統(tǒng)計(jì)以備查驗(yàn)。頂板和底板下料用樣板進(jìn)行復(fù)核，對(duì)于下料的第一塊必須進(jìn)行檢查，每種規(guī)格的檢查數(shù)量不少于10%。3、工裝尺寸控制脹圈、內(nèi)外弧形板、拱頂架等工裝的制作采用下料后的余料制作。制作脹圈時(shí)脹圈周長(zhǎng)比罐內(nèi)周長(zhǎng)放大10~15mm，并將外表面和壁板的結(jié)合部位的焊渣、飛濺打磨干凈，焊縫打磨平整；打磨完畢后的脹圈應(yīng)平整，無(wú)翹曲現(xiàn)象；對(duì)脹圈與壁板貼合面的上下兩長(zhǎng)邊分別用樣板進(jìn)行檢測(cè)；偏差不不不大于2mm。4、中心坐標(biāo)及垂直度控制（1）基礎(chǔ)測(cè)量放線(xiàn)嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)測(cè)，重點(diǎn)控制環(huán)梁的環(huán)向偏差及兩點(diǎn)的局部偏差，在基礎(chǔ)上放出其縱橫中心線(xiàn)及底板邊沿線(xiàn)。（2）儲(chǔ)罐中心及周線(xiàn)控制底板敷設(shè)完畢后，將基礎(chǔ)中心投射終究板上，并點(diǎn)焊一塊小鋼板，并用樣沖作好中心標(biāo)記，然后以該點(diǎn)為基準(zhǔn)，放出壁板內(nèi)周線(xiàn)。（3）底部擋塊：底部工裝擋塊的布置詳見(jiàn)圖(一)A、水平擋塊應(yīng)均勻分布，間距為300~500mm,高度為40~50mm為宜，內(nèi)擋塊點(diǎn)焊完畢后，用水平皮管或水平儀進(jìn)行超平，其水平度控制在1~3mm內(nèi)；B、內(nèi)擋塊定位時(shí)，可用水平尺確保邊沿與平齊，其間距為200mm~300mm均勻分布，高度應(yīng)高出水平擋塊50~80mm；C、外部擋塊高出水平擋塊30~50mm,距儲(chǔ)罐壁罐內(nèi)邊線(xiàn)15~20mm。（3）扒桿和吊點(diǎn)設(shè)立扒桿和吊點(diǎn)設(shè)立關(guān)系到儲(chǔ)罐壁板起吊時(shí)的穩(wěn)定性，發(fā)生側(cè)向偏移時(shí)將會(huì)使工裝脹圈和底部?jī)?nèi)擋塊不同心，造成壁板垂直度偏差形成側(cè)面彎曲現(xiàn)象，從而影響儲(chǔ)罐整體鉛垂度。A、扒桿的設(shè)立應(yīng)對(duì)稱(chēng)均勻，扒桿距罐壁距離為200~300mm為宜。B、脹圈吊點(diǎn)位置與扒桿受力點(diǎn)垂直；C、設(shè)立中心桿，避免起吊時(shí)偏移；D、固定擋塊應(yīng)均勻分布，每節(jié)脹圈不少于2塊，與壁板單面花焊。吊裝示意圖見(jiàn)圖（二）5、罐壁成型控制（1）壁板卷制由于單塊壁板的鋼度較差，壁板卷制時(shí)必須用檢查樣板嚴(yán)格控制其兩端1m內(nèi)弧度；較長(zhǎng)壁板由于自重影響無(wú)法確保其中部弧度，則在組對(duì)時(shí)運(yùn)用工裝控制其成型。（2）頂圈壁板A、頂圈壁板圍板完畢后，即可進(jìn)行第一條立縫組對(duì)點(diǎn)焊，點(diǎn)焊時(shí)先將兩塊壁板對(duì)接處墊平，點(diǎn)焊上下兩點(diǎn)，然后進(jìn)行整條焊縫組對(duì)；B、運(yùn)用外擋塊和卡具使壁板和內(nèi)擋塊貼合緊密，然后組對(duì)點(diǎn)焊第二條立縫，留出關(guān)門(mén)板的一條立縫作為關(guān)門(mén)縫，C、用通過(guò)檢校的鋼卷尺測(cè)量外周長(zhǎng)，割除多出板長(zhǎng)，進(jìn)行關(guān)門(mén)縫組對(duì)點(diǎn)焊。D、在立焊縫處內(nèi)邊面點(diǎn)焊工裝弧板（不少于2塊），當(dāng)立縫較長(zhǎng)時(shí)，還可在焊縫壁板外側(cè)點(diǎn)上背板，距焊縫150~200mm，增強(qiáng)焊縫處鋼度，避免焊接變形。全部工裝弧板和背板均應(yīng)單面點(diǎn)焊，便于拆除。E、先焊接立縫上部200mm部位，在包邊角鋼組焊完畢后，在底板上距立縫30~50mm處內(nèi)外緊貼壁板點(diǎn)焊固定擋塊，避免焊接時(shí)產(chǎn)生棱角。工裝布置圖見(jiàn)圖（三）。F、立縫的焊接按先外后內(nèi)的原則。焊完外側(cè)焊縫再到內(nèi)側(cè)清根、打磨、施焊，這樣可確保焊接質(zhì)量。焊縫的寬度、焊高等按焊接工藝規(guī)定，不得超標(biāo)。（3）壁板組焊成型控制A、壁板提高到位后，應(yīng)先在壁板環(huán)縫上邊沿內(nèi)側(cè)先點(diǎn)焊檔塊，擋塊必須垂直點(diǎn)焊，50~100mm一塊均點(diǎn)，然后進(jìn)行壁板圍板。B、圍板完畢后在上圈壁板外側(cè)點(diǎn)焊擋塊，100~200mm均點(diǎn)。C、立縫點(diǎn)焊按頂圈壁板方式進(jìn)行，并留出關(guān)門(mén)立縫。D、運(yùn)用工裝和卡具使壁板和底板上內(nèi)擋塊、上圈壁板內(nèi)擋塊緊貼，依次對(duì)環(huán)縫進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊至關(guān)門(mén)縫50~100mm處，進(jìn)行關(guān)門(mén)立縫點(diǎn)焊，最后完畢整個(gè)環(huán)縫點(diǎn)焊。E、立焊縫焊接前，在底板和上圈壁板距立縫30~50mm處內(nèi)外緊貼壁板點(diǎn)焊固定擋塊，然后進(jìn)行壁板立縫焊接F、當(dāng)焊完相鄰兩圈壁板的縱向焊縫后，再焊其間的環(huán)向焊縫。環(huán)縫焊接規(guī)定焊工均勻分布，在焊縫層次和焊接方向同時(shí)，嚴(yán)禁在同一段地方焊接若干層。焊層接頭原則上交叉進(jìn)行，焊接次序先外后內(nèi)，焊內(nèi)側(cè)要先清根打磨后施焊。6、包邊角鋼成型控制包邊角鋼的遠(yuǎn)不不大于頂圈壁板鋼度，其變形大小將會(huì)直接影響頂圈壁板成型。（1）包邊角鋼采用兩根角鋼拼對(duì)焊接后卷制，卷制時(shí)應(yīng)用弧形樣板隨時(shí)檢查卷制弧度，其弧度大小可約不不大于樣板弧度。卷制好的半成品兩端應(yīng)留出200~300mm不用；（2）用千斤頂、大榔頭對(duì)包邊角鋼兩面進(jìn)行校正，并將包邊角鋼上的焊瘤，飛濺等清理干凈；（3）頂圈壁板立縫上部200mm應(yīng)預(yù)先焊接并打磨平整，確保包邊角鋼緊貼壁板；（4）包邊角鋼點(diǎn)焊完畢后，應(yīng)對(duì)頂圈壁板進(jìn)行橢圓度校正，然后在包邊角鋼接頭和四周加上臨時(shí)支撐。（5）包邊角鋼的焊接應(yīng)先焊接接頭部位，為避免因焊接出現(xiàn)翹曲，環(huán)向焊接應(yīng)先進(jìn)行仰焊部位分段焊，最后焊接角焊焊縫。焊工應(yīng)均勻分布，并沿同一方向施焊。7、頂蓋成形控制對(duì)于無(wú)加強(qiáng)肋條的頂蓋，普通采用傘型架或圓形托圈作為頂蓋成型的工裝胎具，有效地控制工裝尺寸能確保頂蓋良好的成型。（1）卷制好的傘型架工裝角鋼應(yīng)用弧形樣板檢測(cè)，其弧度應(yīng)與頂蓋弧度保持一致；（2）托圈或傘型架的中心位置應(yīng)與底板中心重疊；（3）傘型架角鋼應(yīng)高度一致，均勻分布，其數(shù)量等于頂蓋劃分的單塊數(shù)量；（4）頂蓋鋪設(shè)宜先鋪設(shè)縱橫向四塊，然后再逐個(gè)進(jìn)行鋪設(shè)；（5）頂蓋的焊接應(yīng)先焊內(nèi)側(cè)，后焊外焊道。徑向的長(zhǎng)焊縫，采用間隔焊對(duì)稱(chēng)施焊，由中心向外分段退焊，焊接完畢后焊接環(huán)向角焊縫。8、底板變形控制（1）底板鋪設(shè)、點(diǎn)焊底板焊縫寬度必須嚴(yán)格控制，確保其間隙為正公差并且均勻，點(diǎn)焊只需固定即可。（2）底板、壁板角焊縫焊接A、角焊縫焊接前，其結(jié)合部位底板焊縫應(yīng)預(yù)先焊接周長(zhǎng)邊沿150~200mm，并打磨平整;B、結(jié)合部短焊縫的焊接采用間斷焊接，即每道焊縫焊接完畢第一道時(shí)，等到冷卻后焊接第二道，盡量減小其熱變形影響。C、底圈壁板和底板點(diǎn)焊后，其內(nèi)壁和底板間應(yīng)點(diǎn)上支撐角鋼固定，避免角焊縫焊接變形。D、焊接時(shí)應(yīng)先內(nèi)后外，焊工均勻分布，沿同一方向施焊。（3）底板焊接A、焊接前應(yīng)將原底板點(diǎn)焊全部割除，消除角焊縫焊接后產(chǎn)生的凹凸變形；B、檢查焊縫間隙，確保間隙不不大于規(guī)定間隙；兩側(cè)20mm范疇內(nèi)的油污、鐵銹、水份、氧化皮及沙土等污物應(yīng)清理干凈，且不得有裂紋、夾層等缺點(diǎn)。C、焊接應(yīng)先焊縱向短縫，后焊橫向長(zhǎng)縫。D、施焊時(shí)采用分段退焊法，每段焊接300mm左右；焊接次序可參見(jiàn)圖（四）9、附件、人孔變形控制（1）壁板人孔點(diǎn)焊完畢后，應(yīng)將焊接位置壁板和人孔用角鋼做臨時(shí)固定；焊接完畢后拆除；（2）加強(qiáng)板上應(yīng)留出信號(hào)孔；（3）加強(qiáng)板焊接必須在第一道焊縫冷卻后方可焊接第二道焊縫；避免焊接處產(chǎn)生塌陷；10、負(fù)壓實(shí)驗(yàn)防變形方法負(fù)壓實(shí)驗(yàn)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，放水必須緩慢，達(dá)成規(guī)定負(fù)壓時(shí)，立刻打開(kāi)人孔蓋，與大氣相通，避免頂蓋負(fù)壓實(shí)驗(yàn)時(shí)頂蓋產(chǎn)生塌陷變形。11、焊縫返修（1）返修前要分析缺點(diǎn)性質(zhì)，缺點(diǎn)的長(zhǎng)度和寬度，缺點(diǎn)的部位。由有對(duì)應(yīng)合格項(xiàng)目，技術(shù)水平高的優(yōu)秀焊工擔(dān)任。（2）去除缺點(diǎn)辦法采用砂輪機(jī)磨削，對(duì)根部缺點(diǎn)磨削的寬度在5mm以?xún)?nèi)。（3）返修的焊接工藝與正式焊接相似。四、小結(jié)儲(chǔ)罐成型的控制過(guò)程其實(shí)質(zhì)是對(duì)施工工序的控制過(guò)程，即工序管理過(guò)程。工序管理就是分析影響每道工序影響質(zhì)量的多個(gè)因