大型球罐组装

1、大型球罐组装摘要:大型球罐正在广泛地应用于燃气行业,本文以10000m3天然气球罐组装为例,从提高组装效率方面着手,介绍了大型球罐组装的工艺。 关键词:球罐;组装;脚手架 前言 球形储罐作为一种储存压力容器,在燃气行业得到了广泛应用。由于球罐体积、直径较大,不能整体运输,所以必须在制造厂压制球片,加工制造支柱、组焊接管等部件,然后运到使用现场进行组装焊接。因此,球罐的现场组装就成为球罐建造过程中一个十分重要的环节。 球罐的组装工作在整个建造工程中占很大的比例,组装质量的好坏直接影响到该球罐其后工序的建造质量。近年来球罐球壳板供货能力与压制水平的大幅提高,伴随着材料、焊接、制造、施工安装技术的不

2、断提高,球罐在不断向大型化方向发展,整体组装法在大型球罐的组装中得到了广泛的应用。 本文将通过我公司所承担的广蚰南沙经济技术开发区某燃气公司10000m3天然气球罐建造实例,介绍大型球罐采用整体组装法的组装技术。 球罐组装原理及整体组装法 球罐一般由球壳板、支柱、拉杆、人孔、接管等部件组成。球壳是球罐的主体,球罐由多块压制成球面的球壳组焊而成。我公司所施工的10000m3球罐属五带混合式结构,14个支柱,球罐内径26800mm,罐体总高为28400mm。其特点是球罐的赤道带、上温带、下温带的球壳(每带28块)按桔瓣分割,上、下极带按足球瓣分割(每带7块),五带拼装成球体。 球罐安装是将支柱坐落

3、在球罐基础上并以此为支撑,在空中将球壳用工卡具组装为一体,并依序进行其后的焊接和检验等工作,最终交付使用。因球罐组装全部为高空作业,必须借助干操作脚手架来完成每块壳板之间的连接。 整体组装法指在球罐的基础上把球壳板用工卡具逐一组装成球,而后一并焊接的方法。它的安装工程可大致分为二个阶段,组装阶段和焊接阶段。这种方法有利于球体定位,稳定性好,还可节约大量的安装辅助材料,由于生产专业性强,给生产管理和生产速度的提高带来很大优势,尤其是对大型球罐的安装。 整体组装法一般有二种形式 (1)单片组装法 又称散装法,即把单张球瓣逐一组装成型的方法。这种方法由于单片组装,故不需要很大起吊能力的机具和安装场地

4、,准备工作量小,组装速度快,且球体的组装精度易于保证,组装应力小。 单片组装法由于散装的特点,它的高空作业量较多,要求全位置焊接的技术也较为严格,焊工操作劳动强度大,对球瓣的几何尺寸及形状要求也高,且需相当数量的工夹具。 随着球罐专用材料的出现(宽长板材的出现)球罐的单张球瓣就有相当面积和重量,这样单片组装法对各种球罐的组装,特别是大型球罐的组装显得尤为优越。 (2)拼大片组装法 是在胎具上把已预装编号后的各带板中,把相邻的二张或更多的球瓣拼接成较大的一组合瓣(视单张球瓣的大小,以及起吊能力而定),然后吊装各组合瓣成球。 拼大片组装法由于部分球瓣在地面进行组焊,故可采用各种不同的自动焊接手段进

5、行焊接,大大提高这部分纵缝的焊接质量,并减少了部分高空作业量和工夹具的数量。当然,需要相应提高起重的能力。这种方法对于单张球瓣不大的球罐组装是加快工程进度,提高质量的一种途径。通常应用在较小容积球罐的安装上。 施工方法与操作要点 3.1支柱基础准备 为保证球罐本体的安装质量,球罐安装前要求对基础的各部位尺寸进行实际测量,包括基础中心圆直径、基础方位、相邻支柱基础中心距、地脚螺栓中心与基础圆间距、支柱基础上表面标高、单个基础上表面平面度。测量合格后进行找平垫铁的安放。 3.2球罐零部件复验 球瓣的曲率及外形尺寸的好坏,会直接影响球罐的安装质量和施工进度。所以,在安装之前对球瓣的曲率及尺寸精度必须

6、严格检查。球瓣检查应在胎具上进行。 3.3壳板定位块及吊点的布置和焊接 根据球罐组装和施工作业的需要,要在球壳板上焊上一些必要的临时焊件,包括组装用定位块、吊耳、挂鼻等。所有临时焊件均在地面焊接完成,尽量减少高空作业的工作量,给安装工作提供便利条件。定位块设置于壳板内表面,其间距视壳板厚度及几何尺寸而定,大约在8001000mm之间。在赤道带板的赤道线与壳板坡口相交处焊上定位档铁,用以保证球罐组装时球壳赤道线在同一平面上。带支柱赤道带板的定位档铁焊于赤道线下缘并露出板面20mm左右,不带支柱赤道带板的定位档铁焊于赤道线上缘,与壳板坡口面平齐。吊耳的布置根据吊装要求,吊耳位置的选择要满足壳板吊起

7、后,在空中具备与壳板就位时相同的倾斜角度。3.4上支柱与下支柱的组焊 支柱与赤道带板的组对必须在钢制平台上进行,支柱通常分两段,上段支柱与赤道带板的组焊工作在制造厂已经完成,安装前需要在平台上将下段支柱与上段支柱组焊为一体,根据赤道带板的几何尺寸在钢制平台上焊上定位档块,将带支柱赤道带板凹面向下放置干档块内,之后连接下段支柱,并用水准仪检查上下段支柱的标高,随时用设于下段支柱下部的千斤顶调整,同时检查支柱与赤道带板轴线的平行度、支柱直线度、长度,合格后进行支柱焊接。 3.5操作脚手架形式 球罐的内脚手架通常为伞形脚手架、满堂脚手架和三角脚手架几种形式。 满堂脚手架主要采用钢管杆件和扣件连接结构

8、,具有工作可靠和适应性强等优点。由于球罐检测需要,脚手架必须反复搭拆,这种结构对于大型球罐而言,工作量繁重,影响工效。 伞形脚手架是借助于组装用的中心柱架设的一种设施,是由中心柱、多层三角形架和跳板组成。在大型球罐上的应用弊端与满堂脚手架相同,而且,由于高度原因,中心柱的抗弯曲稳定性较差,存在作业安全隐患。 三角脚手架是由三角托架,挂鼻,钢跳板等组成。三角托架一般采用角钢制作,由水平杆、支撑杆和固定杆构成一个三角形框架。球罐组装前,将三角托架固定杆端部固定在球壳挂鼻上,并在其水平杆上绑固钢跳板,作为操作平台。 三角脚手架由于支撑结构的因素,水平杆长有一定限制,通常使用在仰角不大的工作面,一般设

9、于赤道带内、外壁,在上半球设于外壁,下半球设于内壁。三角脚手架装设比较灵活,可重复利用,不受球罐规格影响。 3.6操作脚手架设计 搭设脚手架是球罐组焊过程一项必要的设施,它是从安装、焊接到检验全部工程高空作业时工作人员的主要工作平台。脚手架搭设合理与否对作业条件,安全生产,建设速度有密切关系。 根据10000m3球罐的具体情况,本着安全施工、缩短安装周期、节约材料的思想,拟定 组装方式和操作架具的结构。 为了方便球罐的组装操作,球罐赤道带板及以下各带壳板的组装采用在罐内侧作业的方法,球罐赤道带板以上各带壳板的组装采用在罐外侧作业的方法。据此,赤道带板及其下部壳板的定位块设置于球壳内部,赤道带上

10、环缝及以上壳板的定位块设置于球壳的外部。 组装操作用脚手架大部分采用三角脚手架形式。三角托架采用角钢制作,预先固定在壳板所设的挂鼻上,并在层间铺设钢跳板作为操作平台。 结合各带壳板的尺寸和安装位置,赤道带板内侧由上至下设5层挂架,外侧上部设1层挂架,带支柱赤道带板每层布置2个挂鼻,不带支柱赤道带板每层布置1个挂鼻;上下温带板各设4层挂架,上温带板的挂鼻布置在球壳外侧,下温带板的挂鼻布置在球壳内部,每块板每层各设1个挂鼻;下极带边板内侧设1层挂架,每块板设5个挂鼻。 球罐罐内上部由于角度过于倾斜的原因,赤道带板上环缝以上部位,若设置三角托架,存在臂长过大,稳定性不好的缺点,为满足罐内上部施工作业

11、要求,仅在此部位设置双层伞形脚手架。根据具体尺寸,预先在地面制作可拆卸的双层伞形脚手架,在球罐壳板组装完成后,将伞形脚手架材料输送至罐内,在罐底进行螺栓连接安装,并铺设跳板,然后从球罐上极板人孔处提升,到达预定位置后,把上端的横杠固定在上人孔上,完成球罐内脚手架的安装。外防护棚在球罐吊装完成后组立,采用单排结构钢管扣件连接,防护棚采用地面预制成片,分片吊装,并在上部外侧已有脚手架的基础上,绑扎下部脚手架,然后铺设钢跳板。完成后在外部用瓦棱铁皮覆盖,要求达到防火、防风、防雨,满足焊接及无损检验的要求。 3、7球壳板的组装过程 吊装顺序如下: 赤道带板下温带板下极带侧板下极带边板上温带板上极带侧板

12、上极带边板上极带中板下极带中板 吊装前,在地面上将三角托架安装在设置于每块球壳板的挂鼻上,并在带支柱赤道带板、下温带板和下极带边板内侧和上温带板外侧的挂鼻上、铺设跳板并绑扎牢固,之后进行壳板的吊装。 首先吊起一块带支柱赤道带板就位于球罐基础上,吊起另一块带支柱赤道带板就位于相邻基础上,之后吊起一块不带支柱赤道带板(不带跳板),插入两块已就位的球壳板之间,操作人员通过爬梯到达带支柱赤道带板的各层操作平台,通过卡具固定赤道带板,然后向不带支柱赤道带板上的三角托架上铺设连接跳板,闭合操作平台,同样方法直至完成赤道带板的吊装。 为减少高空作业工作量,预先在地面将每两块温带板连接部位调整点焊为一体,进行

13、吊装就位。先安装一块下温带板,就位后进行相邻温带板的安装,依次完成除下极带中板以外的下部各板的吊装。为施工操作方便,下极带中板暂不安装,待球罐其余焊缝焊接及检验完成后,进行安装组焊。下部壳板安装完毕后,操作人员从罐内赤道带板上端安装赤道带上环缝下外部挂架并搭设跳板和围栏,进行上温带板的吊装时,操作人员从罐外利用赤道带板和上温带板的外侧挂架形成的平台上完成上温带各板的组装工作。采用同样方法,完成上极带各板的吊装。 3.8组装后球罐的调整 壳板吊装完成后,还要进行必要的调整,方能达到后续工序的要求。包括支柱的径向和周向垂直度、球罐的椭圆度、焊缝的对口间隙、错边量、棱角度等。通过调整,须保证在球罐焊接前各部位组装质量满足允差要求。 3.9本组装工艺的特点 因为10000m3球罐体积较大,若采用其他形式的脚手架,罐内的脚手架使用材料量大,绑扎作业时间长,在搭设过程中频繁的高空作业,会给施工带来不安垒因素,重要的是,目前球罐检测采用的一次曝光法Y射线探伤,需要球罐内部拆除架具,必要的焊缝返工时又要重新搭设内脚手架,工作量很大。采用本组装工艺时,将各层三角脚手架由上至下依序拆除,保留挂鼻,然后将上部的双层伞形脚手架落至罐内底部拆除