大型球罐搬迁工程施工组织设计方案与难点应对

1、 . . . 大型球罐搬迁工程施工方案与难点的应对董 家 利（集团第设公司储罐工程公司，210033）摘 要：大型球罐搬迁施工的案例较少，本文以实际案例介绍了大型球罐搬迁工程的施工方案，施工中可能遇到的主要问题与解决方法，通过对工程实施结果数据的对比分析表明该方案可行。关键词：球罐、搬迁工程、施工方案1. 前言球形储罐以其承压高、耗材少等诸多优点而广泛应用于石油、化工、冶金等诸多行业，其中以支柱支撑的混合式球罐最为典型，国施工单位已经积累了丰富的施工经验，形成了较为成熟的施工工艺。但大型球罐的搬迁工程却不多见，本文以实际案例简要介绍了大型球罐搬迁的施工方法。2.工程概况2005年底，省东营市神

2、驰化工实施整厂搬迁，由东营市东城搬迁至30公里外的史口镇，其中包括两台650m3液化气球罐的搬迁。该球罐2003年8月由海晶化工集团工程设计，球罐结构形式为八柱混合三带式，由30块球壳板拼装而成，其中赤道带16块板，上下极各7块。该球罐由胜利油田石油化工建设金属结构厂组焊，于2004年10月投用，2005年6月停用。本次球罐的搬迁工程由集团第设公司负责施工，东营市锅检所监检，施工时间为2006年5月1日至2006年7月15日。球罐的主要技术参数如表2-1所示表2-1 650m3液化气球罐主要技术参数表设计压力 MPa1.77容器类别三类工作压力 MPa1.6物料名称液化气设计温度50物料特性易

3、燃液压试验压力 MPa2.22物料重度 Kg /m3500气密试验压力 MPa1.77全容积 m3641.4基本风压Pa450充装系数0.85雪压Pa500空重 Kg118570地震烈度（里氏度）7法规压力容器安全技术监察规程场地土类别设计标准GB12337-1998,GB150-1998焊接规程/T4709-2000焊接试板按GB150-1998附录E焊接接头无损检测类别射线探伤长度100%焊缝无损检测复验超声波探伤长度100%标准/T4730-2005,级/T4730-2005,级球罐结构形式三带八柱混合式主要受压元件材料16MnR壁厚mm34热处理要求整体热处理原始焊缝延长米A类234.

4、6米拆安焊缝延长米A类75米3.基本施工方案两台650m3液化气球罐的搬迁由于受到运输条件的限制，不能进行整球搬迁，经过对现场条件的分析后，施工单位决定对该球罐实施分割搬迁。施工步骤为：一、在新厂区将两台球罐基础做好，并经验收合格；二、将球罐拉杆与配套劳动保护、管线、仪表等拆除；三、利用100吨吊车配合，将球罐沿上大环缝将上极7块板作为一个整体切除；四、同样方法切除下极板；五、采用手工火焰切割的方法沿赤道带纵焊缝将球罐16块赤道带板按照664的比例切割成三大块拆除；六、将解体后的球罐运至新的施工现场；七、锅检所对球罐原有焊缝进行检验并确认合格；八、去除原始焊缝，重新切割、修磨加工坡口并按照规进

5、行相关材料检验工作；九、球罐现场组焊。 球罐组装施工具体程序如下图3-1所示图3-1 球罐组装施工程序图技术文件编制球壳板检查焊工培训考试工卡具准备机具设备配置现场平面布置基础验收球壳板方帽焊接外口脚手架搭设下极板组对里口脚手架搭设上极板组对外口防风棚搭设球罐焊接拆除罐内脚手架源全影曝光中交焊接返修水压试验整球热处理 气密性试验磁粉检验磁粉检验赤道带组对图3-3 球罐上极板吊装场景4.主要施工难点与对策4.1切割质量。球罐拆除时的切割为高处作业，操作难度大，切割质量不易控制，而切割质量的好环将直接影响到后续的组装、焊接质量，应当给予足够的重视，有条件的施工单位可以采用自动切割机，以提高切割质量

6、。4.2产品防护。球罐拆除后各块球壳板形状不规则且吨位较大，在吊装、摆放和运输过程中要注意做好产品防护工作，以防变形，尤其是带柱腿的赤道带板，当球壳板较薄时，应当制作专用胎具。4.3基础验收。球罐开孔接管方位一般在组装前就已经确定，且赤道带和上下极板之间的相对位置也不宜转动，宜按照原切口组对，而且切割后球罐每块赤道带板和其所带的两到三个柱腿是一个整体，各柱腿之间的相对位置是固定不变的，因此吊装前一定要做好基础验收工作，掌握各项原始数据，尤其是各柱腿之间地脚螺栓孔的间距与其对应的基础地脚螺栓的间距应当基本吻合，对于误差过大，影响安装的要提前进行修整，以确保组装时各柱腿能够顺利就位。4.4球罐的组

7、装。因为现场切割的质量再好也达不到原始坡口的切割质量，为了最大限度的保证组装质量，各块板应按照原来的位置复原，不宜作换位，上下极板和和赤道带之间的相对位置也不宜作转动。4.5组装后的焊缝调整。尽管做了精心安排，本工程在焊缝调整时仍然出现了两个问题：一是局部组装间隙不理想，本工程采用了氧气-乙炔手工火焰切割的方法进行坡口修整，手工切割直线度难于控制，导致焊缝多处局部间隙过大，经实测间隙最大处为12mm，位于G-01球罐下环缝180度处，连续长度为230mm，间隙在710mm的焊缝两台球罐累计长度为5米多，针对焊缝局部“缺肉”的情况，施工人员采取了补焊修磨的方法，以使其满足规要求，确保焊接的同步性

8、。另外一个问题是环缝错边量较大，组装人员在调整完赤道带纵缝后，调整上、下环缝时发现上下极板相对于赤道带尺寸偏小，极板普遍向里错口，G-02球罐下环缝最严重，最大错边量达5mm，已经超标，经分析认为出现错边的原因有两个：1、赤道带有三条纵缝要留出一定组对间隙（平均间隙3mm），而极板是整体切除，没有纵缝，周长相差约3×39mm，显而易见，理论半径相差约为1.5mm；2、G-02球罐下环缝修坡口时原始焊缝割除量偏大了一些。也就是说工程进展到此时错边问题已经不可避免，为了使球罐环缝错边量满足规要求，经研究施工人员决定将错边量沿整条环缝均匀分配，即环缝各处均错边1.5至2mm，以避免局部错边

9、量超标问题，焊缝调整完毕后，局部最大错边量为2.5mm，符合规要求，其他各项几何尺寸也经检测合格。4.6球罐焊接。焊接工作是球罐施工质量控制的核心工作，尤其是本工程焊缝已经经过一次焊接，有些地方还返修过，现场加工的焊缝坡口质量相对原始坡口较差，必须选派技能熟练的优秀焊工进行焊接，加强对焊接质量的过程控制，严格执行焊接工艺纪律。本工程共安排6名焊工参加焊接作业，赤道带焊接时每台球罐各3名焊工，焊接环缝时，6名焊工对称分布，同时、同向同步焊接，焊接施工应严格按照焊接工艺进行，其焊接程序如下：赤道带纵缝外口焊接上、下极环缝外口焊接纵缝里口清根、PT环缝里口清根、PT按与外口一样的顺序焊接里口主体焊缝

10、焊接采用单道多层焊工艺，焊接过程中，严格控制预后热温度与层间温度，并随时对焊接参数进行测定，以确认焊接线能量在工艺卡规定围。最终本工程球罐本体经射线检测与超声波复测，达到了预期效果，射线检测结果如表4-1所示：表4-1 球罐射线检测结果表罐号拍片总数一次返修片一次合格数一次合格率二次返修片G-1303829597.36%无G-2303829597.36%无4.7产品焊接试板的制备。为了验证施工工艺的可靠性，本工程制备了两组钢号、厚度与热处理工艺都与球壳板一样的产品试板(每台球罐横焊、立焊各一块，无平/仰焊缝)，第一组产品试板采用未经焊接过的原始坡口按照新建球罐施工标准制备，随G-1球罐一同热处

11、理；第二组产品试板先用未经焊接过的原始坡口按照新建球罐施工标准制备，经射线检测合格后，模拟球罐施工方法，采用氧-乙炔手工火焰切割的方法沿熔合线将焊缝去除，重新切割修磨出坡口（热影响区保留），试板焊缝的最大间隙、最小间隙与球罐焊缝组对的最大、最小间隙一样，分别为6mm和0mm，并随G-2球罐一同热处理。热处理恒温温度为600±25，恒温时间为1.5小时。表4-2 两组产品焊接试板力学和弯曲性能试验报告数据如下产品试板母材焊条牌号试板热处理状态力学性能弯曲试验（侧弯）试板代表产品编号试板编号代表部位牌号厚度（mm）抗拉强度（MPa）温度()冲击功（J）（热影响区）试验结果弯轴直径弯曲角度

12、G-12G横16MnR34CHE507随球罐整体热处理530535常温656060合格40mm180°均值532.5均值61.7合格3G立16MnR34CHE507535535常温706560合格40mm180°均值535均值65合格G-22G横16MnR34CHE507535550常温606270合格40mm180°542.5均值64合格3G立16MnR34CHE507535540常温707152合格40mm180°537.5均值64.3合格 通过两组产品试板力学和弯曲性能试验数据的对比可以看出：两组产品试板的力学性能并无明显区别，即球罐焊缝切割后重新进行组对焊接的方法并不影响焊接质量。5.经济分析如果新建两台同样规模的球罐，