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1、1510m大型储罐“外脚手架+自动焊”正装施工工法 1(前言 大型储罐施工中安装工艺与焊接质量直接决定着储罐施工的进度与质量对储罐投产后的运行安全及维护极其重要。在以往施工中多采用“内脚手架+自动焊”进行施工但“内脚手架+自动焊”施工操作空间小、高空作业危险系数大、对母材损伤大。 中国石油天然气管道局第二工程分公司,以下简称“管道二公司”,4343在西部管道工程兰州原油末站1510m大型储罐施工中根据1510m大型储罐罐底半径大、第一节罐壁厚达42mm且施工板材大部分为日本新日铁的低合金高强钢,SPV490Q,屈服强度高浮船结构复杂等特点革新走廊板铺设顺序、壁板立缝焊接、浮船组装顺序等工艺采用
2、“外脚手架+自动焊”正装施工工艺简化组对、焊接程序有效地节约施工资源、缩短工期、提高了作业安全系数、降低作业人员的劳动强度大大提高了43特大型储罐施工质量解决了储罐施工成本高、工期长等问题。“1510m特大型储罐安装技术”获得了“管道局2007年度技术革新奖一等奖”和“2007年度管道科学奖二等奖”。 2(特点 以往的大型储罐安装一般采用在罐壁板内侧焊挂耳再分节悬挂内三 1 脚架搭设内脚手架作为操作平台进行组对焊接时采用自动焊进行焊接以保证储罐的组装质量和焊接质量。与之相比本工法优点如下: 2.1 无需专门制作搭设内脚手架的工装操作空间大降低了高空作业的危险系数和总工作量, 2.2 走廊板铺设
3、一次定位一次焊接成型铺设精度高, 2.3 壁板立缝一次焊接成型技术简化施工程序缩短工期, 2.4 改变浮船组装顺序及工艺保证浮船的组装精度减少了焊接变形, 2.5可进行多工序交叉作业,防腐保温、附件安装、无损检测,加快施工工期。 2.6 总体工艺简单、实用施工工期短经济效益好。 3(适用范围 适用于各种大中型储罐正装施工。 4(工艺原理及流程 4.1 工艺原理 罐壁板组装采用外脚手架作为组装的操作平台根据每节壁板的安装进度逐层进行外脚手架的搭设并使用相应工装卡具在储罐外侧分别进行罐壁板立缝与横缝的组对,该平台同时可作为储罐附件安装、无损检测、储罐罐体防腐保温的操作平台。使工序可以紧密衔接大大提
4、高了作业安全系数。 2 储罐立缝焊接采用CO气电立焊一次焊接成型横缝焊接采用埋弧自2动焊多层焊接成型。每节壁板照此操作直至完成所有壁板施工。 图4.1 外脚手架、罐壁焊缝组焊平台示意图 3 4.2 工艺流程 施工准备 罐壁板及储罐附件预制 储罐基础施工 储罐施工板材储运 浮船及附件预制 罐底边缘板铺设 垫板铺设 储罐基础验收 罐底划线 浮顶临时架台搭设 浮船底板铺设 罐底板中福板铺设焊接 焊接边缘板外侧300mm 边缘板外侧300mm RT检测 1/2圈船舱组焊 第一节壁板放线 罐底板真空试漏 底板焊缝 PT 检测 剩余船舱组焊 第一节壁板组焊 停监点验收 第二节壁板组焊 浮真空、煤油试漏 梯
5、、抗风圈组焊 第三至其余各节壁板组焊 加强圈组焊 盘浮船顶板铺设 梯预制八卦缝焊接 盘梯安装 大角缝焊接 包边角钢、平台组焊 浮梯及浮船附件安装 交 工 验 收 放 水 清 罐 储罐上水试压 加热盘管，中央排水管，量油、导向管等安装 4 5(操作要点 5.1 现场施工准备 5.1.1 组织相关施工人员熟悉施工图纸、技术说明、相关规程、规范对储罐施工人员进行技术交底, 5.1.2 结合施工组织设计和焊接工艺评定从预制、安装、焊接、检查43四个方面编制1510m双盘式浮顶油罐施工作业指导书, 5.1.3 保证施工场地“三通一平”合理布臵焊机并设臵围栏, 5.1.4 为提高储罐施工质量制订罐底组装与
6、焊接施工工艺、罐壁自动焊工艺、浮船组装工艺。 5.2 罐底板的组装与焊接 5.2.1 采取以往的施工工艺:即在铺设罐底板时先铺设中幅板大板然后再铺设走廊板。这样铺设与焊接后无法保证中幅板大板和走廊板的组对间隙势必导致重新起吊走廊板再进行走廊缝的二次切割以满足焊接的需要。本工法施工采取走廊板铺设一次定位一次焊接成型的工艺避免了二次铺设走廊板。如图5.2.1-1和图5.2.1-2所示: 一次定位铺设后走廊板位置二次起吊后的，走廊板位置 线 线 中 幅 板 中 幅 板 走 走 廊 廊 板 板 中 幅 板 中 幅 板 组对间隙:4?1 mm 切割后的组装间隙 图5.2.1-1 旧工艺走廊板铺设示意图
7、图5.2.1-2 新工艺走廊板铺设示意图 5 5.2.2 罐底板预制时严格控制切割质量以保证罐底板铺设时的精度。 5.2.3 铺设过程中严把质量关控制组对间隙。 5.2.4 铺设顺序:放线 铺设吊车施工便道 铺设走廊板 铺设中幅板大板。 5.2.5 罐底板铺设后应使用片马进行固定保证走廊板依次铺设的精度。 图5.2-3 罐底板放线 图5.2-4 罐底板铺设 罐底板铺设 5.2.6 罐底板焊接采用“CO气体保护自动焊接+碎焊丝埋弧自动焊接”2工艺。采取该工艺有以下优点: 1(组对间隙小大大减少了焊接输入量焊接变形小节省了技措用料, 2(只需要4人操作4台焊机7天就可以完成罐底板焊接节省了人力和设
8、备降低了职工的劳动强度, 3(焊接质量上来讲以前手工焊打底焊接经PT一次检测合格率在90%左右而采取CO气体保护自动焊后PT一次检测合格率达99%以上。 24(焊接质量关键控制点: 1,焊接前使用砂轮机或钢丝刷清除坡口两侧各20 mm范围坡口内 6 的铁锈、污物并采用压缩空气吹净。 2,焊接时轨道与焊接线,坡口,平行一边要观察焊道的成形情况一边随时调整焊丝的对正位臵。 3,严格控制组对间隙防止焊接输入量增大而引起的焊接变形。太小时必须用砂轮机打磨出间隙保证焊透。 4,焊条、焊剂在使用前应严格按规定烘干做到随用随取焊条应放在保温筒中。焊接过程中要严格按照工艺要求控制焊接参数,见表5.2.6, 。
9、 表5.2.6 罐底板自动焊焊接工艺参数 焊接速度 焊接 焊丝直径 电流 电压 最大热输入量 (cm /min) 材料 (mm) (A) (V) (KJ/cm) CHT711 1.2 140,180 20,28 8,12 20,40 Y-C/YF-15 4.8 600,800 35,45 20,40 20,40 5,SPV490Q板组焊焊前必须预热100?以上,包括层间温度和清根、点焊前,。 6,罐底板所有丁字缝初层焊清根后必须PT检测合格后方可进行填充盖帽焊接。 图5.2.6-1 CO2气体保护自动焊接 图5.2.6-2 碎焊丝埋弧自动焊接 7 5.3 壁板立缝气电立焊 5.3.1以往的壁板
10、立缝的起弧点都要留“汤止步”采用手工焊进行焊接,常规预留50，100 mm,在立缝熄弧处使用熄弧板。而管道二公司采用“壁板立缝一次焊接成型技术”较以往相比一次焊接成型技术有以下优点: 1(充分发挥自动焊设备优势降低职工劳动强度。 2(不再使用熄弧板在保证焊接质量的同时简化了施工程序为缩短工期、提高经济效益奠定了基础。 熄弧板 旧工艺 新工艺 汤止步 图5.3 .1 新旧焊接工艺对比 3(如果继续保留 “汤止步”和“熄弧板”将存在以下两方面问题: 1,继续保留“汤止步”需使用手工焊进行焊接易在与自动焊接头处形成焊接缺陷焊接质量不容易保证。 2,继续使用“熄弧板”在壁板立缝焊接完成后还需要用气割将
11、“熄弧板”切割掉切割过程中如有不慎会伤及到母材且切割完成后还需使用砂轮机打磨。现在的工艺不再使用“熄弧板”在壁板立缝焊接完成后直接使用砂轮机打磨后就可以达到要求。 8 5.3.2 焊接质量关键控制点: 1(根据坡口形式选择铜滑块的规格坡口宽度不得大于铜滑块尺寸一般情况下比坡口上端尺寸适当放宽。铜滑块要紧贴壁板不得有缝隙。 2(焊接时观察焊丝到熔池的距离随时调整焊丝伸出长度使其保持在35，45mm。正常情况下应保持熔池液面高度在铜滑块保护气体出口部位5mm的距离。 3(自动焊机焊枪自动上升速度受焊接电流和焊丝长度控制焊接过程中按照焊接工艺参数调整好不得随意调节。 4(若自动焊机突发故障使焊接突然
12、中断重新引弧焊接时在引弧部位形成的“中间接头”必须清除存有的气体和夹渣。电焊工应在接头处及时标注返修。 5(清根、点焊前、层间温度始焊前必须预热达到100?以上。 6(焊接前检查组装弧板是否牢靠预防产生焊接变形。 5.3.3 罐壁板立缝的组对及防变形卡具 卡具3弧板4罐 外 壁图5.3.3 罐壁板立缝的组对及防变形卡具示意图 5.3.4 第一节罐壁板防变形支具 9 壁板内侧与边缘板间焊上防变形斜支撑,如图5.3.4,其数量为每张边板设3根等八卦缝缝焊完之后拆除。 罐内侧 斜支撑 罐壁板 边缘板 图5.3.4 第一节罐壁板防变形支具示意图 5.4 壁板横缝埋弧自动焊 壁板横缝焊采用MZHF-I型
13、埋弧自动焊机利用壁板作为焊机行走轨道。该焊机采用垂下特性的电压自动控制原理灵敏控制送丝速度使焊接电弧稳定焊缝成形良好。 5.4.1 壁板组装 壁板组装采用专用卡具组装时利用背杠留一定的组对间隙并在罐壁外侧每隔300mm点焊50mm焊接顺序为先内后外。内侧第一遍焊时外侧应使用焊剂进行堵缝。焊接工艺参数见表5.4.1: 表5.4.1 壁板横缝埋弧自动焊焊接工艺参数 焊接 焊丝直径 电流 电压 焊接速度 最大热输入量 材料 (mm) (A) (V) (cm /min) (KJ/cm) Y-E/NF-11H 3.2 380,550 28,36 30,40 20,32 H08A/HJ431 3.2 34
14、0,500 28,36 26,34 16,30 5.4.2 质量控制要点: 10 1(为减小焊缝熔敷金属内应力避免焊接冷裂纹和延迟裂纹的产生必须清除坡口内的水份焊前预热至100，150? 。 2(焊接内侧第一遍时调节焊枪与水平面成35?角其余几遍调节角度至45?。 3(焊接过程中及时去除焊渣清除焊渣观察焊道外观是否成形良好。 4(横缝焊接第一遍时若采用大电流快速焊时易产生埋弧焊凝固裂纹焊接时适当调整电流。 5(使用砂轮机清根后的焊道应保证其原始坡口形状变化不大形状应为U形。 6(碳弧气刨清根后、组焊前必经PT检测合格方可焊接,SPV490Q板,。 图5.4.2-1 CO2气电立焊 图5.4.2
15、-2 罐壁横缝自动焊接 5.4.3 环缝组装采用的卡具为背杠、门型卡、小销子,如图5.4.3, 11 罐壁外侧背杠环焊缝罐壁外侧图5.4.3 环缝组对支具示意图 5.5 浮船施工 43针对1510m储罐浮船底板图纸选用的是“人”字排板和以往的条形排板不同针对该特点本工艺结合施工规范调整浮船的施工程序如下: 5.5.1 预制浮船框架时摒弃以往先预制后校直的做法通过计算制作浮船预制胎具预留50，70 mm的焊接反变形量然后再进行组对焊接。 5.5.2 搭设浮船架台时根据图纸要求事先将50 mm坡度留好然后使用水准仪逐圈进行找平保证浮船架台为整体的一个锥面。 5.5.3 和以往不同的是浮船组装时没有先从浮船中心舱开始再逐圈向外组装而是按照图纸进行
