03.培训教材(金属结构工程).doc

第四篇 金属贮罐、球形罐、气柜及其它金属结构工程金属贮罐、球形罐、气柜及其它金属结构主要包括服务于工业生产在现场制造的物料贮存设备，排放处理生产废气的大型金属构造物和相应附属设施，支承设备管道的工艺金属结构工程。这部分工程在工业生产中占有一定的重要地位，除制造与安装技术有较高要求外，在基本建设的投资中占有一定的比重，因此准确编制该部分工程的工程预算，对确定工程造价具有重要意义。第一章 金属贮罐第一节 基础知识概述贮罐是石油化工工业的主要存贮容器，目前广泛应用的有金属贮罐和非金属贮罐两大类。金属贮罐是用来存贮石油化工的原油、成品油和其它原料、半成品、石油化工产品的，因此要求其严密性好、材料要耐火耐用、材料与产品接触不影响产品质量及有齐全的性能，以保证贮罐的正常使用。一、 贮罐的种类金属贮罐按其在空间的位置可分为立式贮罐、卧式贮罐和双曲率贮罐；卧式贮罐的应用极为广泛，其优点是能够承受较高的正负压力，并可成批制造安装，但由于存储量比较小，耗用材料又多，占地面积又大，一般只作为150立方米以下的小型贮罐用；双曲率贮罐由于施工复杂，建设费用高，目前没有推广使用；石油化工工业普遍使用立式贮罐。立式贮罐按其结构特点又分为桁架贮罐、无力矩贮罐、锥顶储罐、拱顶储罐、自支承伞形储罐、浮顶贮罐、内浮顶贮罐等。本章主要介绍金属拱顶油罐、浮顶油罐、内浮顶油罐的有关内容。1. 拱顶油罐拱顶油罐是指罐顶为球冠状，罐体为圆柱形的一种常压容器。罐顶一般是由46mm的薄钢板和加强筋构成，罐顶载荷靠拱顶板支承于罐壁上而加以传递，这种罐顶可承受较高的剩余压力，有利于减少贮液的挥发损耗；罐壁由圆筒形钢板组成，壁板间的纵向焊缝采用对接形式连接，环向焊缝分搭接和对接两种形式。拱罐油罐的制作除罐顶相对复杂外，其他部位都较容易，且造价较低，故在石油化工行业各类装置中得到广泛使用。目前国内拱顶罐的容积已达20000立方米。拱顶油罐的结构示意如图2.4.1所示。图2.4.1 拱顶油罐的结构示意图2. 浮顶油罐浮顶油罐与普通拱顶油罐基本一致，只是罐顶为浮动罐顶（简称浮顶），浮顶与油面直接接触，随油品收发而上下浮动，在浮顶与罐内壁之间的环形空间有随浮顶上下的密封装置，因此浮顶油罐几乎消灭了罐顶与油品间的气体空间，大大减少了油品的挥发损耗，可用作贮存要求不太严格的防水、防尘轻质易挥发的各种油品。石油化工行业的原油贮罐一般都采用浮顶油罐。浮顶油罐的种类较多，按其结构分为单盘式、双盘式、浮子式。常用的单盘式浮顶油罐就是在浮顶周围建造环形浮船，用隔板将浮船分隔成若干个不渗透的舱室，在环形浮船范围内的面积以单层板覆盖。双盘式浮顶罐的上、下分别用板全面覆盖，两层板之间由边缘环板、径向与环向隔板隔成若干个不渗透的舱室。浮顶油罐按浮顶的材质又可分为钢制浮盘和铝制浮盘浮顶罐。浮顶油罐的结构示意如图2.4.2所示。图2.4.2 浮顶罐的结构示意图不论是单盘式还是双盘式浮顶罐，上面都安装有梯子、平台和栏杆；浮顶罐的密封装置需进行经常性的维修保养。 3. 内浮顶油罐内浮顶油罐是在普通拱顶油罐内建浮顶，是拱顶油罐和浮顶油罐的组合形式；罐壁与拱顶油罐的罐壁一致，罐顶外部为拱顶，内部另设置浮顶。内浮顶油罐兼有拱顶油罐和浮顶油罐的双重优点，内部的浮顶可减少油品的挥发损耗，外部的拱顶又可避免雨水、尘土等污物从环形空隙处进入罐内。内浮顶油罐的内部浮顶有钢制和铝制两种，目前铝制内浮顶应用较广泛。内浮顶油罐的结构示意如图2.4.3所示。 图2.4.3 内浮顶油罐的结构示意图内浮顶储罐与浮顶储罐其储液的收发过程是一样的。但内浮顶罐不是固定顶罐和浮顶罐结构的简单迭加，它具有独特的优点。概括起来，内浮顶罐与固定顶罐比较有以下优点：(1) 大量减少蒸发损失，内浮盘漂浮于液面上，使液相无蒸发空间，可减少蒸发损失8590%；(2) 由于液面上有内浮盘的覆盖，使储液与空气隔开，故大大减少了空气污染，减少了着火爆炸的危险，易于保证储液的质量。特别适用于储存高级汽油和喷气燃料，如航空煤油；亦适合储存有毒的石油化工产品。(3) 由于液面上没有气体空间，故减轻了罐顶和罐壁的腐蚀，从而延长了储罐的寿命，特别是对于储存腐蚀性较强的介质，效果更为显著；(4) 在结构上可取消呼吸阀、喷淋等设备，并能节约大量冷却水；(5) 易于将已建拱顶罐改造为内浮顶罐、投资少、见效快。二、 贮罐附件的种类为了使金属贮罐正常工作，适应各种介质的贮存、发运、计量和维修等要求，在罐体上需要安装一些特殊用途的附属配件，通常称为贮罐附件。贮罐附件主要有以下几类：1. 进出接合管：用于输入、输出介质；安装于罐壁第一圈板上。2. 人孔：专门用于操作人员进出贮罐检查、清扫和修理用；安装于罐壁第一圈板上。3. 透光孔：为对罐内部进行检查、修理、清扫等作业时通风、透光用；一般安装于罐顶。4. 排污孔和清扫孔：用于清扫、清洗贮罐时排出淤泥、油污及沉积水；一般安装在罐底或罐壁第一圈板上。5. 通气管（孔）：专门用于调节罐内气压和通风；一般安装于罐顶最高点。6. 呼吸阀：为保持罐内有一定的压力而设置，当罐内压力太高时，有一部分气体通过该阀逸出，使罐内压力下降；当罐内压力太低时，有一部分空气通过该阀进入罐内，使罐内压力升高，这样保证罐内的压力始终与大气压恒定的状态；该阀安装于罐顶。7. 安全阀：安全阀与呼吸阀配合使用，其工作压力稍高于呼吸阀，当呼吸阀失灵时或其它原因影响正常工作时，可通过安全阀调节罐内压力，防止各种事故的发生；安全阀安装于罐顶中部。8. 量油孔：用于测量罐内介质的液位高度、温度及采样；通常安装于罐顶平台附近。9. 加热器：为防止罐内油品介质凝固，通过管道用蒸气对罐内介质加热的装置；一般安装在罐底上。10. 防火器空气泡沫发生器：用以防止火星、空气经安全阀和呼吸阀进入罐内引起意外而安装在安全阀和呼吸阀下部的部件。11. 泡沫发生器：当罐内发生意外起火时，能及时产生泡沫剂灭火的装置；一般安装在上部罐壁板上或罐顶边缘处。12. 喷淋管：用于气温高时通过喷水降低罐体温度，以减少介质（尤其是油品）的呼吸损耗；一般安装于罐顶上。13. 膨胀管：膨胀管其下端与贮罐进出阀门外侧的输油管道连接，上端装在油罐的顶板上，中间装有阀门，正常作业时关闭阀门以防止串油，不作业时打开阀门，其作用是当输油管道受热温度升高时，管内介质膨胀，沿膨胀管输入贮罐，避免其它附件破裂。14. 回转接头与升降管：与出油接合管相连的，用卷扬机带动升降以抽取罐内任何部位介质的一套装置；一般安装在润滑油和特种油品罐上。15. 浮顶支柱与单盘支柱：用以支承浮顶罐浮盘重量的装置。16. 中央排水管：主要用于单盘浮顶油罐罐顶的排水用。三、 贮罐的主要施工工艺顺序由于金属贮罐直径和高度较大，所用钢板又较薄，且需由许多块钢板逐块组合而成，不适合于工厂化施工，所以只能在施工现场进行本体部分的预制安装。金属贮罐的施工，主要包括绘制排版图、预制、组装焊接、附件安装、罐体试验、浮顶的升降试验及防腐刷油等工序。1.在预制之前首先绘制排版图（包括罐底、罐壁、罐顶）。排版图的绘制必须符合现行规范的要求，如对罐底板，为补偿焊接收缩，罐底的排板直径应比设计直径大1.52.0%。各类排板图绘出后，即可按排板图进行底板、壁板和顶板的预制。2.预制施工工艺：主要有材料场内搬运、堆放、选板、清扫检查、卷材开卷和平直、号料、放样、切割、坡口加工、滚板或压弧、检查、胎具制作等。3.组装焊接施工工艺：施工准备、半成品件场内运输、清点、组装胎具准备、组对、焊接、焊缝检验（如射线、着色、磁粉）等。4.附件安装：依据施工图在罐体上开孔、组装各种附件，焊接并检验。5.罐体试验：贮罐罐体预制安装完毕后，应按设计技术条件和规范要求，分别对罐底板进行真空试验或化学试验（主要为氨试漏）、对罐壁板进行严密性煤油试验、对罐顶板进行正负压试验及罐体整体水压试验。6.浮顶的升降试验：对浮顶油罐和内浮顶油罐的浮顶进行快速升降试验，检查浮顶升降是否均匀平稳、密封及导向装置有无卡涩现象、滑动支柱是否卡涩、内浮顶及附件是否与固定顶或罐壁相碰。7.防腐刷油：按设计或规范要求，对罐体内外各面进行防腐刷油，通常罐底板的底面应在罐底板预制后组装前进行防腐刷油，其它各部位均应在罐体试验后进行。四、 贮罐的施工方法金属贮罐预制安装施工，的通常有以下几种方法： 正装法正装法是先将罐底板在基础上铺设焊好，经真空试漏检验合格后，将罐壁的第一圈板逐块分别与底板垂直组对并焊接，当第一圈壁板组焊完毕后，再用吊装机械逐块吊装第二圈壁板与第一圈壁板组装焊接，直至最后一圈壁板组焊完毕，最后再安装罐顶板。这种施工方法大部分作业在高处进行，不安全因素较多，且不易保证工程质量，不利于缩短工期，除特殊情况外，石油化工行业目前很少采用。（高空作业多） 倒装法倒装法是和正装法恰好相反的一种施工方法。它是先将底板铺好后，将罐顶和从上至下数起的第一圈壁板在底板上装配，焊好之后，将第二圈壁板围在第一圈壁板的外围，以第一圈壁板为胎具，组对壁板的纵焊缝并点焊成圆圈后，将第一圈壁板和顶板整体吊至第一、二圈壁板的组对位置，组对点焊，然后进行环形焊缝焊接；依此顺序，直至贮罐的最下一圈壁板焊接后，与罐底板焊接完成。倒装法组装基本上是在地面进行施工，避免了高空作业，保证了施工安全，有利于提高工程进度和工程质量，目前被广泛采用。（起重量大） 充气顶升法（也称吹气倒装法）气吹倒装施工法如图2.4.4所示，其原理就是利用罐体本身的结构条件和密封性能，利用空气的浮力将各圈壁板顶升就位，而后逐圈组装焊接直至最终完成。按照通常倒装法的顺序，先组装拱形罐顶，并进行下一层围板作业，将罐四周所有焊缝密封。启动离心式鼓风机，当罐内空气浮力超过所需浮升的罐体的重量时，罐体即使徐徐上升，压力越大，上升速度也越快。当罐体上升到要求高度时，控制风门闸板，使风机鼓入罐内的空气流量和罐内往外泄漏的空气相等，保持罐体不动，预先布置在罐周围的铆工和电焊工即进行环缝的组对和点焊。而后逐层焊接直至最终完成。图2.4.4 气吹倒装施工法示意图1 拱顶罐 2U形压差计 3人孔 4方法兰 5风机 6风道充气顶升法从根本上取消了普通倒装法中的起重机具，大大节省了人力，减轻了劳动强度，加快了施工进度，目前在施工中经常采用。 水浮法（主要是浮顶罐）充水浮升法是根据阿基米德原理借助浮船在罐内充水时获得的浮力来提升罐壁以达到倒装的目的，如图2.4.5所示。图2.4.5 储罐充水浮升施工1 限位设施 2最下第二节壁板 3外作平台 4小胎板 5最上一节壁板6抗风圈 7涨圈 8支柱 9支柱支撑 10浮船充水浮升法施工关键是盛水装置的选择和浮船浮力如何传递给壁板。1.盛水装置是用罐底和两节壁板来实现：首先铺设底板进行中幅板焊接，然后安装最下一节壁板进行角焊，罐底收缩缝；检查底板焊缝、垫砂、找平，组装浮船，再正装最下第二节板（因充水高度填砂高浮船最大沉没量最宽一节壁板高）。这两节壁板的质量要求严格些，否则影响以上各节的安装质量。2.在最下第二节板上安装外作业平台，作业平台上要进行每圈的围板、组对、壁板焊接等作业。故应力求安全牢固。3.在平台上进行与最下第二节板对接，安装最上一节板和组装包边角钢、抗风圈等。4.安装涨圈和顶升支柱，涨圈和顶升支柱是传递浮力顶升罐壁的施工工具。为保证涨圈和顶升支柱整体刚性，顶升支柱应加支撑。为防止充水浮升时浮船转动设有限位装置。5.充水浮升准备的另一方面就是水源，可根据施工现场具体条件选定，然后选择适宜的水泵、电机及送水管路等。6.充水浮升：用泵供水使浮船带动壁板顶升到1000mm左右就可以开始进行最上第二节板的围板作业，待升到指定高度，围板作业也就结束，进行组装环缝和焊接，随后放水落涨圈和降浮船，再在指定位置安装涨圈，充水逐节倒装，直至达到设计高度为止。水浮法施工有正装与倒装之分，目前一般采用正装法。它广泛适用于容量较大的浮顶罐的施工。第二节 定额的应用和施工图预算的编制与审核一、 使用定额的有关说明1.金属油罐的施工方法定额中为综合确定，实际施工与定额不同时也不得调整； 2. 附件安装用的连接螺栓、销钉、垫片均按随设备附件配套供货考虑。3. 设备水压试验项目中试压用水、试压时的临时管线敷设与拆除、施工作业区域内的场地二次平整与垫层处理按有关规定另行计算。4. 油罐本体预制安装、水压试验、油罐密封安装、组装胎具制作安装及拆除、吊装加固、吊耳制作安装、临时技措、着色探伤、磁粉探伤、硬度测定、预热及后热处理、钢卷板的开卷平直、现场组装平台的搭拆等项目修订后工作全部单独列项独立计算；5.金属油罐预制安装项目是按一个工地同时建造同系列两座以上（包括两座）油罐考虑的，如果一个工地只建造一座油罐时，定额人工费、机械费乘以系数1.25。6. 油罐水压试验是按同容量的两座（包括两座）以上油罐连续交替试压考虑的，如一座油罐单独试压，定额人工费、机械费乘以系数1.30。7. 油罐预制安装定额项目中型钢圈煨制和擗八字，执行本册定额第七章相应项目另行计算。8. 油罐焊接时采用的焊接材料与定额中取定的焊接材料不同时，可按实换算焊接材料单价。9. 金属油罐主体预制安装中未列主材用量，执行定额时，型钢、钢板、钢管应根据工程项目的供应条件，按设计施工图或现场实际配板图所列净重量，依据下表所列主材损耗率另行计算主材用量。序号主材名称供应条件损耗率1平板设计选用的规格6.22平板非设计选用的规格按实际情况确定3毛边钢板按实际情况确定4卷板卷筒钢板85型钢设计选用的规格56钢管设计选用的规格3.510. 油罐的胎具未包括在罐本体预制安装定额内；胎具均按重复使用考虑，每套胎具的制作定额按一个工地同一时期安装同结构、同容量的台数一次摊入，并提供胎具的参考周转次数，即同一工地建造的同结构、同容量的台数在周转使用次数范围以内时按配置一套计算，批量超过周转使用次数范围时可增加计算一次。序号胎具项目适用贮罐容量（m3）周转使用次数立式油罐壁板卷弧胎具制作100150000一个工地一套拱顶、内浮顶油罐顶板预制胎具制作10020000一个工地一套拱顶、内浮顶油罐顶板组装胎具制作1002000010拱顶、内浮顶油罐顶板组装胎具安装拆除10020000每台罐计算一次拱顶、内浮顶油罐桅杆倒装吊具制作1002000010拱顶、内浮顶油罐桅杆倒装吊具安装拆除10020000每台罐计算一次拱顶、内浮顶油罐充气顶升制作1002000010拱顶、内浮顶油罐充气顶升安装拆除10020000每台罐计算一次内浮顶钢制浮盘组装胎具制作100100001010内浮顶钢制浮盘组装胎具安装拆除10010000每台罐计算一次11浮顶罐内脚手架正装胎具制作500001500001012浮顶罐内脚手架正装胎具安装拆除50000150000每台罐计算一次13浮顶罐船舱胎具制作30001500001014拱顶、内浮顶油罐临时加固件制作10020000515拱顶、内浮顶油罐临时加固件安装拆除10020000每台罐计算一次11. 本章定额不包括的内容1 钢卷板的开卷与平直。2 油罐外部的平台、梯子、栏杆制作安装。3 现场组装平台铺设与拆除。4 附件、机加工件的制作与加工。5 焊缝的预热、后热和焊后局部热处理。6 特殊施工技术措施费。标定费用7 油罐水压试验时油罐基础沉降观测。12. 油罐预制安装中预制和安装的人工费、材料费、机械费比例见下表：序号项 目 名 称制作（）安装（）人工材料机械人工材料机械1拱顶油罐预制安装35.0038.1731.5465.0061.8368.462浮顶油罐预制安装34.2830.5927.0965.7269.4172.913内拱顶油罐预制安装35.0026.9019.2065.0073.1080.804不锈钢油罐预制安装32.6615.2031.4467.3484.8068.5613.执行定额时的系数 脚手架搭拆费：安装工程项目按定额人工费的20%计算；检修与技术改造工程项目按定额人工费的30%计算（其中人工费占25%）； 安装与生产同时进行增加费按定额人工费的7%计算； 在有害环境中施工降效增加费按定额人工费的7%计算。二、 工程量计算规则金属油罐预制安装，根据油罐种类、形式和容量（公称容积），按经过批准的实际下料配板图所示几何尺寸，以“吨”为计量单位计算；不扣除人孔、手孔、接管孔所占面积的重量。金属油罐本体的重量包括底板、壁板、顶板、角钢圈、支持圈以及本体上的垫板、加强板的金属重量。不包括附件、配件、密封装置的重量。三、 施工图预算的编制与审核序号项目内容套用定额所在位置范围备注1油罐的预制安装第三册第一章2主材用量及价格的确定定额说明实际价格3油罐胎具的制作、安装与拆除第三册第一章4油罐附件安装第三册第一章5油罐试压第三册第一章6焊缝的各种探伤检测第三册第七章7浮顶油罐密封的安装第三册第一章8梯子平台栏杆制作安装第三册第六章9保温刷油防腐第九册10定额规定的各种系数调整计算与各项目配套11脚手架搭拆定额册说明12其它（定额不包括的内容）按合同或协议另计13汇总、计算取费按费用定额脚手架搭拆系数是按辅助项目随主体项目计算，但无损检测、刷油防腐不同。第二章 球形罐第一节 基础知识概述钢制球形贮罐，简称球形罐（或球罐）。球形罐与普通贮罐相比具有许多无法比拟的优点，如在相同的容积、压力和直径的情况下，球形罐罐壁内应力最小，而且均匀，其壁厚仅为普通立式贮罐的一半，在钢材消耗上可减少30%以上；此外，球形罐还具有占地面积小、基础工程量少等特点，所以球形罐作为压力容器在石油化工行业的应用越来越广。在石油化工工业行业，广泛采用钢制球形罐来贮存各种气体、液体、液化气以及其他产品。一、球形罐的分类、构造 球形罐的分类1.按贮存温度分类球形罐一般用于常温或低温。只有极少数场合使用温度高于常温，如造纸工业用的蒸煮球形罐。(1) 常温球形罐。设计温度大于20的球形罐，如贮存液化石油气、氨、煤气、氧、氮等的球形罐都属于这类球形罐。一般说这类球形罐的压力较高，主要取决于液化气的饱和蒸气压或压缩机的出口压力；(2) 低温球形罐。这类球形罐的设计温度低于20（20），一般不低于100，如31下贮存液态乙烯的球形罐。压力登记一般属于中等（视该温度下介质的饱和蒸气压而定）；(3) 深冷球形罐。设计温度在100以下，往往在介质液化点以下贮存，压力不高，有时为常压。由于对保冷要求高，常采用双层球壳。2.按壳体层数分类(1) 单层壳体最常见，多用于常温高压和高温中压；(2) 双层壳体球形罐由外球和内球组成，双层壳体间放置绝缘材料，绝热保冷性能好，用于储存低温的液化气。双层壳体球形罐采用双金属复合板制造，适用于超高压气体或液化气的储存，目前使用不多。3.按支承结构分类通常分为柱式和裙式球形罐。(1) 柱式支支承有赤道正切柱式支承、V形柱式支承和三桩会一柱式支承。其中柱式支承中以赤道正切柱式支承为国内外普遍采用；(2) 裙式支承包括圆筒裙式支承、锥形支承，及用钢筋混凝土连续基础支承的半埋式支承、锥底支承。这种结构的特点是支座较低，稳定性好，由钢板制成的，可节省钢材。4.按结构形式分类按照GB/T172611998钢制球形储罐型式与基本参数的规定分为：(1) 瓣式球形罐，见图2.4.610所示。(2) 混合式球形罐，见图2.4.1113所示。图2.4.6 三带球形罐 图2.4.7 四带球形罐图2.4.8 五带球形罐 图2.4.9 六带球形罐 图2.4.10 七带球形罐 图2.4.11 三带球形罐图2.4.12 四带球形罐 图2.4.13 五带球形罐 球形罐的构造球形罐由球壳本体、支柱、梯子平台及安全附件（喷淋）等组成。球壳一般由赤道带、温带、极板构成。球形罐的结构示意如图2.4.14所示。图2.4.14 球形罐的结构示意图1.球壳球壳结构型式主要分足球瓣式、桔瓣式和混合式三种。国内自行设计、制造、组焊的球形罐多为桔瓣式。足球瓣式球形罐的球壳划分和足球壳一样，所有球壳板片大小相同，所以又叫均分法。桔瓣式球形罐的球壳划分就象桔瓣（或西瓜瓣），是一种最通用的型式。混合式球形罐的球壳组成是：赤道带和温带采用秸瓣式，极板采用足球瓣式。该结构国外已广泛采用。随着我国石油、化学、城市煤气等工业的迅速发展，近年来引进了许多混合式结构型式的大型球形罐，通过对引进球形罐的施工、开发研究，国内已基本掌握了该种结构型式球形罐的设计、制造、组装和焊接技术。 2.支柱支柱一般采用无缝钢管或卷制焊接钢管制作，U形柱可采用与球壳板相同材料的钢板制作。低温球形罐或容积较大的球形罐，应采用分段支柱型式，分段的长度不宜小于支柱总长的13。支座底板上开设的地脚螺栓孔，应为径向长圆孔，以利于支柱的径向移动，释放支柱施加给球壳的高应力，确保球形罐安全。3.支柱与球壳的连接球形罐支座是球形罐中用以支承球壳及附件和储存物料重量的结构部件。支柱形式有柱式和裙式两大类。柱式支承有赤道正切柱式支承、V形柱式支承和三桩会一柱式支承。裙式支承包括圆筒裙式支承、锥形支承，及用钢筋混凝土连续基础支承的半埋式支承、锥底支承。其中柱式支承中以赤道正切柱式支承为国内外普遍采用。赤道正切柱式支座的结构特点是：球壳由多根圆柱状的支柱在球壳赤道部位等距离布置，与球壳相切或近似相切（相割）而焊接起来。支柱支承球形罐的重量，为了承受风载荷和地震力，保证球形罐的稳定性，在支柱之间设置拉杆相连接。支柱与球壳的连接分有垫板连接和无垫板连接两种结构型式。有垫板连接结构（又称加垫板）可增加球壳板的刚性，但又增添了球壳上的搭接接头，当球形罐承受内压膨胀，由于局部刚度的限制，会引起局部应力的增加，将导致焊接接头裂纹的产生，故应尽量避免采用此种结构。目前国内外球形罐的设计基本都采用无垫板结构型式。支柱与球壳连接端部结构分平板式、半球式和椭圆式三种。平板式结构边角易造成高应力状态。半球式和椭圆式结构属弹性结构，不易形成边沿高应力状态，抗拉断能力较强，故多被采用。国家标准GB12337-1998标准亦选用此两种结构。4.开孔球形罐开孔应尽量设计在上下极板上，以利于集中控制，便于在制造厂完成接管的组焊和进行焊后消除应力的热处理，保证接管部位的质量。开孔应避开焊缝，若不得不在焊缝上开孔时，则以开孔中心为圆心，1.5倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊缝必须经100无损检测合格。球形罐由于工艺操作需要各种规格的接管。接管部分是强度的薄弱环节，一般采用厚壁管或凸缘来提高强度。接管材料，与球壳相焊的接管最好选用与球壳相同的材质。低温球形罐应选用低温钢管，并保证在低温下具有足够的冲击韧性。二、 球形罐的施工由于对球壳板的曲率、经向和径向的弧长、坡口加工及其它几何尺寸的要求都十分严格，通常板厚又较厚、强度较高、加工工艺复杂，因此现场进行拼装和焊接。球形罐一般都是在制造厂分片压制成型，运输到现场进行拼装和焊接。球形罐广泛采用的现场拼装方法主要有两种：环带组装法和分片组装法（也叫散装法）。 球形罐环带法组装施工工艺公称容积不大于1000m3 的球形罐亦通常采用环带法组装。采用环带组装法时，各环带均应在平台上进行组装。组装平台在施工过程中不得出现变形或偏沉。1.赤道带的组装程序如下：(1) 在平台上按照理论计算值画出赤道带下口基准圆；(2) 在赤道带下口基准圆内侧设置胎具，胎具的高度不宜小于赤道带高度的2/3，胎具直径应通过11放样验证。赤道带板应与胎具圆周接触，并且确保水平，满足组对要求；(3) 在基准圆的外侧加一个球壳板壁厚处均布点焊定位板，且每块球壳板不少于2块。内侧定位板可根据组对过程中的需要酌情放置；(4) 以定位板和胎具为基准，利用工卡具使所有球壳板都紧贴胎具，使各球壳板间隙、错边量、接缝所形成的棱角，上、下口圆度及周长等均应在允许偏差内，并在纵缝内坡口进行定位焊并进行焊接；(5) 焊接完成后，检查各部合格后，焊好防变形支撑，然后进行无损检测。2.温带的组焊程序要求与赤道带相同。 3.采用先组装下温带（包括极板）再组装赤道带的施工程序：(1) 根据图样安装就位，把下温带（包括极板）吊放到安装座圈上，放置安装座圈的地面应事先进行处理，使其具备足够的承载能力；(2) 安装座圈的中心应与球形罐基础中心一致，垂直度、水平度允许偏差、标高符合技术文件的要求；(3) 当下温带吊到座圈上后，温带上口直径方向的相对高差、中心标高允许偏差、中心线与球形罐安装中心线的同轴度符合技术文件的要求；(4) 下温带就位时，应按排板图进行找正并进行对称支撑固定；(5) 分别调整好赤道带与下温带（包括极板）上口圆度，在下温带上口外侧均匀分布焊接导向板；(6) 吊装赤道带，在赤道带和下温带之间的环缝内侧用卡具找圆并调整接缝偏差。使接缝间隙、错边量、棱角均符合的要求，然后对称定位焊接，清除坡口面的铁锈、油污及脏物后，交付施焊并焊完全部环焊缝；(7) 对下温带与赤道带环焊缝及有关几何尺寸检查合格后进行支柱安装。对支柱的安装、焊接作全面检查，焊缝进行打磨和渗透检测；(8) 调整上温带（包括极板）下口圆度，在赤道带环口内侧，均匀分布焊接导向板，吊装上温带板并在上温带与赤道带环缝外侧用卡具进行找圆，使对口间隙、错边量、棱角均应的要求，然后焊接外侧环缝；(9) 球形罐内侧环缝焊接应在通风、照明、脚手架等临时设施完善后进行。4.先组装赤道带再组装下温带的施工程序：(1) 根据图样要求在赤道带外侧与球形罐支柱相对应的位置焊接支撑托架；(2) 根据设计规定的安装方位，把下温带（包括极板）大口向上吊到球形罐基础的中心放好、垫平；(3) 安装支柱，其垂直度宜初步调整在规定范围内，支柱间拉杆螺栓预紧应适当；(4) 吊装赤道带，就位后找水平度。再次调整支柱的标高和垂直度，使之达到规范要求。然后进行支柱与赤道带的组焊；(5) 分别吊装下温带（包括极板）和上温带（包括极板）。 使用的施工手段多、组装应力大、需要的吊装机械大，经济性差，只适合于小容积的球罐。 球形罐分片法组装工艺1. 球形罐组装前，应对每块球壳板和焊缝进行编号。球壳板的编号宜沿球形罐0901802700进行编排，编号为1的球壳板应放在0上或与紧靠0向90方向偏转的位置上。2. 球形罐组装时，可采用工卡具调整球壳板组对间隙和错边量，不得进行强力组装。3. 球形罐组装时应对球形罐的最大直径与最小直径之差进行控制，并符合技术文件的要求；4. 分段支柱组对时，支柱和赤道带板的组对宜在平台上进行，并应对球壳板采取防变形措施。5. 支柱和赤道带板的相贯线在现场焊接时，组对后应检查相贯线处支柱与赤道带板之间的间隙，相贯线焊接应严格按照焊接工艺进行确保变形量最小，焊后进行渗透检测。6. 拉杆安装时应对称均匀拧紧。7. 赤道带板组装时应按下列程序施工：(1) 吊装第一块带支柱的赤道带板，就位后将赤道带板固定，测量支柱垂直度或赤道带板垂直度；(2) 吊装第二块带支柱的赤道带板，就位后将赤道带板固定，然后测量支柱垂直度或赤道带板垂直度及支柱间的相对位置； (3) 将不带支柱的赤道带板吊起插入两块带支柱赤道带板之间，并用卡具固定；(4) 依次吊装赤道带板就位，使之组成环带。8.赤道带板组对成环后，应立即进行找正，并安装支柱间支撑，使装配尺寸达到要求。支柱找正时不得用柱间支撑强拉。9.设计采用刚性柱间支撑时，支柱找正后应将支撑构件进行预组装，使各焊接接缝的间隙均符合要求后，方可进行焊接，焊接时应对称施焊。10.赤道带板组装符合要求后，为便于上、下温带板的安装调整，宜在球形罐中心位置安装中心柱或伞形架支撑。 11.温带板组装时，宜采用对称吊装，应先组装下温带板后组装上温带板。下温带板组装程序如下：(1) 按排板图要求先吊装第一块下温带板，就位后用组对卡具与赤道带板组对连接，并用钢丝绳和中心柱固定； (2) 吊装第二块下温带板，就位后用上述同样方法固定，并用卡具和相邻温带板及赤道带板组对连接； (3) 依次吊装组对全部下温带板，并组对成环。12.上温带板的吊装，组对程序与下温带板相同，上温带板上口可利用中心柱上伸出的支撑管或用手拉葫芦同中心柱固定。13.上、下温带板全部组装完毕，尺寸及接缝偏差调整合格，组装上下极边板和侧板，然后拆除中心柱，组装上、下极中心板。14.极板的组装应先组对下极板，后组对上极板。吊装组对时应检查上、下极板与温带板的相对位置以及管口方位与图样相符。极板吊装就位后，应用卡具与温带板固定。15.在全部球壳板组装完毕并检查合格后,为了便于焊接时球形罐内通风和施工人员的通行,可将下极带中的一块极中板暂时取下，待球壳板焊接完后在此部位重新组对焊接。16.球形罐组装用的吊、卡具可按焊接完成进度随时拆除并做出标记，焊在球壳板上的吊、卡具拆除时应用砂轮打磨、碳弧气刨或气割切除，严禁用锤敲落。切除后，球壳板上的吊、卡具焊接痕迹应用砂轮打磨平滑并进行渗透检测或磁粉检测，切割和打磨均不得伤及球壳板母材。施工准备工作少、要求的施工场地及组装平台不需很大、施工速度快、焊接变形小、容易保证几何尺寸和组装精度。但高处作业多、作业环境相对危险。石化行业通常使用该方法施工。三、球形罐的主要施工顺序球形罐的主要施工程序：球片验收、基础验收、组装胎具安装焊接、球片组装、焊接、焊缝检验、各种组装胎具卡具的拆除、附件安装、整体热处理、二次灌浆、水压试验、除锈刷油、保温保冷、检查验收。第二节 定额的应用一、 使用定额的有关说明1. 本定额不包括下列工作内容1 支柱的制作。2 球壳板预组装。3 平台、梯子、栏杆制作、安装。4 喷淋、消防装置制作、安装。5 柱子防火设施。6 焊缝的预热、后热及焊后热处理。7 组装平台的铺设与拆除。8 试压时的基础沉降观测。基础沉降观测；焊条复验和产品试板的性能试验。监检费、标定费2.球形罐组对安装、水压试验、气密试验、组装胎具制作安装及拆除、吊装加固、吊耳制作安装、临时技措、着色探伤、磁粉探伤、硬度测定、预热及后热处理、现场组装平台的搭拆、焊接防护棚等项目修订后工作全部单独列项独立计算。（已考虑超高因素） 定额是按碳钢和普通低合金钢制球形罐取定的，高强度合金钢和低温钢制球形罐按定额中规定系数调整， 电焊条单价应按实换算。 球形罐组对安装，根据球形罐施焊方式、球形罐容积、球壳板厚度，按设计图纸所列重量，以“吨”为计量单位计算；其总重量包括球壳板、支柱、人孔、接管、法兰、加强板、凸缘等的重量，不扣除人孔、接管孔所占面积的重量。 罐体上的螺旋盘梯、平台、栏杆的制作安装按本册定额第六章相应项目另行计算。二、 工程量计算规则1. 球形罐组对安装，根据球形罐施焊方式、球形罐容积、球壳板厚度，按设计图纸所列重量，以“吨”为计量单位计算；其总重量包括球壳板、支柱、人孔、接管、法兰、加强板、凸缘等的重量，不扣除人孔、接管孔所占面积的重量。 球形罐的水压试验、整体热处理，按球形罐容积以“台”为计量单位计算。第三章 气柜第一节 基础知识概述一、气柜的种类及结构气柜是石油化工装置在生产过程中储备和输送气体的容器，它同时还起到均衡气体压力的作用。气柜实际上就是储气罐，按储气压力大小可分为低压储气柜和高压储气柜两种。低压储气柜按密封方式分类为:湿式和干式两种，湿式有直立式和螺旋式.湿式气柜属于低压储气罐，主要由水槽和钟罩组成；干式气柜是利用弹性垫片及油封填充方法，保持密封，目前使用很少；高压气柜通常称为高压储气柜，有圆筒形 (立式或卧式)和球形。低压干式气柜近几年在石油化工工业中得到广泛应用。下面介绍几种常用的低压干式、湿式气柜结构。 直立式低压湿式气柜低压湿式直立式气柜由水槽、钟罩、塔节、水封、顶架、导轨立柱、导轮、配重及防真空装置等组成。直立式气柜安设有立柱式导轨，每个塔节靠其侧面的斜导轨与相邻塔节上的导轮相互滑动而缓慢旋转上升或下降如套筒式结构。直立式储气柜外形见图2.4.15。水槽 2护栏走台 3钟罩 4导轨 5托辊 6重锤托架 7避雷针 8外梯 9外围墙图2.4.15 湿式气柜 螺旋式低压湿式储气柜低压湿式螺旋气柜的结构由水槽、塔节、钟罩、导轨、平台、顶板和顶架、进出气管等部分组成。气柜本体由钢板组焊而成。螺旋式低压湿式气柜则是沿着螺旋式导轨升降，它和直立式低压湿式气柜相比较，可节约钢材15%30%，但不能承受强烈风压，故在风速太大的地区不应采用。低压湿式螺旋式气柜见图2.4.16。图2.4.16 低压湿式螺旋式气柜 低压干式气柜。 （主要集中在滑道上）低压干式气柜同低压湿式气柜一样，是一种压力基本稳定、储气容积可以在一定限度内变化的低压储气设备。它是在低压湿式气柜的基础上发展起来的。低压干式气柜的外形有多角形和圆筒形两种。罐筒由钢板焊接或铆接而成，筒内装有一个可以移动的活塞，其直径和罐筒内径相等。为了使活塞上下移动稳定，设有导架装置。进气时，活塞上升；用气时，活塞下降，借助活塞本身的重量把煤气压出。由于造成煤气压力的设备是活塞，故可使输出煤气的压力基本保持稳定。二、气柜施工1.气柜的预制气柜的安装速度和质量很大程度上与预制的质量有关，搞好气柜的预制是保证质量、加快安装速度的重要前提。预制一般按如下程序进行:(1)底板条板与带板预制。气柜底板、钟罩中节、水槽在下料时，应按设计要求的几何尺寸绘制排板图。预制前应按排板图在板材上标出中心线、搭接线及安装顺序和方向。预制后的每块板的几何尺寸必须保证准确。(2)上、下水封预制。上、下水封(或环形槽钢)可以分段预制，水封分段预制组装定位焊后，其上口直径宜比设计值大57mm，并用型钢支撑。焊接时应将水封环形板垫平以防变形，焊好水封预制件后，应对照样台实样进行检查。(3)角钢圈、槽钢圈、立柱及拱顶骨架的预制。气柜所用的角钢圈、槽钢圈的分段预制长度不应小于5m。角钢圈或槽钢圈的接口应与壁板、梁柱端部接点焊缝错开15Omm以上，其预制圆弧长总和应比设计周长大20030Omm，以满足组装时的需要。气柜各塔节立柱在下料前应进行调直，钟罩拱形骨架的径向主、次梁在预制后其长度偏差不应大于10mm。(4)导轨预制。导轨预制是气柜各部件中预制的关键，因此要严格按施工图纸和技术规范要求进行预制。导轨加工后的弧度应符合设计图纸要求，且不准有裂纹、急弯及不符合计要求的扭曲现象。2.气柜安装施工低压湿式气柜安装钟罩、中节和水槽壁的组装有倒装法和正装法。(1)倒装法是从钟罩开始逐节向外安装，最后组装水槽壁。施工时先装最上面的带板，然后由上而下逐圈组装焊接，壁板全部组装焊接后，安装下水封、立柱、上水封环形板和导轨。(2)正装法是由组装焊接水槽壁开始逐节向里安装，最后组装钟罩。中节、钟罩安装时，先将下水封及下带板组装焊接后再装立柱、上带板、上水封顶和螺旋导轨，最后安装预制壁板。目前，我们常用的施工方法是正装法，根据各单位的施工条件和现场的不同情况，一般气柜的正装法施工分为两种，一种是机械配合正装法，第二种是机械配合水浮正装法。当施工准备工作 (包括预制工作)完成后，首先安装气柜的底板。气柜的底板由中心条板、中幅板、边板组成。底板铺设应在基础上划出十字中心线，按照设计排板图，先铺设中心条板，由中心条板向两侧顺序铺设中幅板及边板。施工中中幅板全部为对接，中幅板与边板为搭接。气柜底板安装完成后经严密检验合格方可安装气柜的水槽壁板。首先将水槽壁板的第一圈板逐块分别与底板垂直对接并施焊。当第一圈壁板组焊完毕后，在水槽内设置浮筒，浮筒作为内操作平台，外部通过吊架吊篮托着钢平台作为外操作平台。随着浮筒充水升起，外吊篮相应吊起，水槽壁板开始逐节安装，直到壁板安装完毕为止。接着安装水槽壁板顶部的平台与壁板外侧的立柱。利用施工机械和活动平台相配合，将立柱分别均布在水槽壁板外侧上。塔体安装是气柜施工的关键工序，安装顺序是由外向内，即先安装中节一（或称塔一）骨架，再安装中节二 (或称塔二)骨架，然后依次进行。在垫块安装好后，应安装各中节的下挂圈 (下水封)，并经水压试验合格。下水封安装完成后，开始安装上水封，上水封安装完成后进行导轨安装。然后开始安装菱形板，菱形板的安装是从内向外顺序进行。钟罩(塔顶)由顶架、顶板、中心环组成。钟罩的顶骨架安装前应将拱顶角钢圈在带板上，以定位焊固定。组装骨架时先将骨架中心环固定好，然后将主、次梁对称进行组装。拱顶盖板组装时先组装边缘的环板，焊完后组装焊接中间薄板。组装完成后，再安装斜梯、栏杆、导轮。3.导轨的安装(1) 螺旋气柜导轨安装螺旋导轨安装前需复查壁板上、下水封处的圆度，符合相关技术文件规定。被螺旋导轨及垫板所盖的壁板焊缝必须在导轨及垫板安装前进行透油试验，确保无渗漏现象。螺旋导轨安装前应根据设计位置和螺旋升角在壁板（或立柱）上标出导轨螺旋线的基线，并将其引至导轨下翼缘或垫板旁侧外标出找正点。第一根螺旋线应按设计校正基线位置和螺旋升角，并以此线为基准校正圆周上其它各螺旋线的间距，然后沿螺旋线分上、中、下三点焊好定位角钢。螺旋导轨安装时在保证导轨伸出导轨上端位置后，将上端固定，然后再将下端用卡具固定，自上而下按找正点校正导轨并逐段固定。正装法施工时，导轨在上、下带板处的临时固定可用安装螺栓或定位焊固定。待所有导轨就位并校正位置符合要求后方可焊接导轨和上、下带板间的焊缝。导轨安装焊接后应将焊瘤铲磨干净，以免阻碍升降。(2) 直升气柜外导轨安装外导轨安装前必须检查其平直度，不符合要求时应重新修整；外导轨和导轨接触的一面的高度、水平周向偏差应符合相关技术文件规定。导轨位置校正合格后即可点焊连接板，为保证几何尺寸，减少焊接变形，导轨上部应作临时固定；当壁板局部凹凸而使导轨安装不能达到上述要求时，可适当调整导轨和壁板间的连接板，使导轨安装符合要求。三、气柜安装质量检验1.施工过程中的焊接质量检验(1) 气柜壁板所有对接焊缝均应经煤油渗透试验。(2) 所有焊缝均应作外观检查合格。(3) 下水封的焊缝应进行注水试验，不漏为合格。(4) 当钢板厚度为 8 毫米以上时水槽壁对接焊缝应进行无损检测，抽查数纵缝不少于10%，环缝不少于5%，检测结果应符合设计制定的验收规范。2.气柜底板的严密性试验(1) 气柜底板试验前应清除一切杂物，对焊缝进行外观检查。对于发现的缺陷应及时予以补焊。(2) 底板的严密性试验可采用真空试漏法或氨气渗漏法。真空试漏法是在底板焊缝表面刷上肥皂水，将真空箱压在焊道上并用胶管接至真空泵。当真空高度达到 200mmHg时进行检查，以焊缝表面不产生气泡为合格。氨气渗漏法如下：沿底板周围用粘土或其它材料将底板与基础间隙封闭，但需对称地留出 4 6 个孔洞以检查氨气的分布情况；底板中心以及周围均匀地开 3 5 个直径 18 20 mm的氨气通入孔；检查用的酚酞一洒精溶液成份的重量百分比为：酚酞 4 ，酒精 40 ，水 56 （天气寒冷时洒精应适当增加），使用前应搅拌均匀；向底板下通入氨气。用试纸在底板周围留好的孔洞处检查，氨气分布均匀后即可在焊缝表面涂刷酚酞一洒精溶液进行检查，如焊缝表面呈现红色即表示有氨气漏出，应予以标志，待氨气放净后补焊；为防止爆炸事故，底板通氨气前后绝对禁止附近动火。进行补焊前必须用压缩空气置换底板下部气体并经分析合格方可施焊；补焊后，可用真空试漏法复试，合格后底板上的孔洞应用与底板同材质同厚度的钢板盖上焊好并用真空试漏法检查。四、气柜的总体试验与交工1.气柜水槽应进行注水试验。注水前需仔细检查,一切妨碍升降的地方均应予以处理。水槽内所有杂物均需清理干净。注水时应设专人值班负责检查水槽壁，如发现漏水应立即停止注水，将水位降至缺陷以下进行补焊，然后再继续注水。在注水试验期间应对基础进行沉降观察，水槽注水试验时间应不少于 24 小时。基础沉降应均匀，并符合有关规范规定。2.钟罩和中节应进行气密试验。试验前应进行如下准备工作：(1) 检查气柜进出气管系统及阀门切断装置的严密性；(2) 在顶盖的人孔盖上钻一个小孔安装水柱压力计；(3) 准备好供气设备及管道，供气设备可使用压缩机或鼓风机，其出口压力必须大于气柜额定操作压力。3.气柜充气后应经常注意压力计的指示数及各塔节上升的状况。如在钟罩或中节上升过程中压力突然升高，须立即停止充气并检查有否阻碍上升的现象，消除故障后才能继续试验。4.当钟罩下水封立板靠近中节上水封立板时应减速上升，并检查下水封内有否妨碍扣合的杂物。在钟罩和中节上升过程中，用肥皂