立式储罐的预制

1、第五章 立式储罐的预制立式储罐容积从几百立方米至几万甚至十几万立方米，体积庞大，因此，通常是把储罐主体材料和各部件预制成半成品或成品，再运到安装现场进行组装。这些材料和部件有的需要在专业加工车间或金属预制厂进行预制加工，如：大型储罐底圈开孔板的预制、热处理以及对材料和精度有特殊要求的部件制作；但大多数的材料和部件只需在现场建立预制场地就可以进行预制。第一节 预制场地的建立一、预制场地平面布置储罐现场预制场地需要的面积根据预制工程量的大小和储罐的大小从几百平方米到几万平方米不等，一般选在施工现场附近或在施工现场内，不在现场内的预制场地尽量选在运输方便和距离电源近的地方；为了方便大型机具设备的进出

2、场，预制场地的地面一般要进行硬化处理，场地内要有畅通的环路和良好的排水功能。储罐现场预制场地的建立一般分为三个区域，一是储罐罐板存放及预制区域，现场需要安装龙门式起重机、切割机、卷板机以及预制平台等基础设施；二是储罐附件用料存放及预制区，现场需要安装预制平台以及小型的预制机具、矫正工具；三是罐板及附件除锈、防腐区域，现场需要安装龙门式起重机、除锈设备以及进出料平台。图5-1为某原油储罐现场预制场地平面布置图。图5-1 原油储罐现场预制场地平面布置图二、预制场地常用机具设备立式储罐现场预制场地要承担和顺利完成预制工作，需按照“切合需要、实际可能、经济合理”的原则选择和配备相应机具、设备，尽量以机

3、械化施工代替繁重的体力劳动，以优良的工艺和使用性能提高预制质量和作业速度。这里对立式储罐现场预制场地通常配备的主要机具、设备进行简单介绍。1龙门起重机龙门起重机（见图5-2）主要在立式储罐的预制和防腐过程中被使用，起重能力一般选择10t20t之间，场地允许可以多台并轨使用。龙门起重机的优点是安装拆卸简单、操作方便、可以到达一定跨度范围内的任何地方，经济效益好。缺点是使用范围受限制。图5-2 龙门起重机2卷板机卷板机是储罐壁板卷弧加工的必须设备。卷板机有普通三辊卷板机、四辊卷板机和上辊可横移式三辊卷板机等类型，常用的多为普通三辊卷板机，如图5-3。卷板机以储罐需卷制的壁板最大厚度及排板（或供料）

4、钢板宽度综合考虑配备。图5-3 普通三辊卷板机3半自动火焰切割机半自动火焰切割机是立式储罐预制常用的切割设备。采用半自动小车配合轨道进行半自动切割作业，主要用于厚度大于5mm的碳素钢和低合金钢钢板的直线切割、圆周切割和坡口切割。与手工火焰切割相比，其主要优点是：切口质量好，生产劳动强度低，人工成本低。常用型号有CG1-30改进型 （单割炬）和CG1-100改进型（双割炬），见图5-4。a）CG1-30改进型 （单割炬） b）CG1-100改进型（双割炬）图5-4 半自动火焰切割机4龙门式数控切割机龙门式数控切割机（见图5-5）是一种切割大尺寸、大厚度钢板的自动火焰切割设备，既克服了剪板机受钢板

5、厚度、尺寸限制的缺点，又比半自动火焰切割机切割精度高，效率高，可切割钢板的形状、尺寸范围广。因而，更加适用于大型储罐或大批量预制储罐的罐板下料切割和坡口加工。龙门式数控切割机由驱动装置使其主横梁在纵向导轨上行驶，带有割炬的小车在横向导轨上运动，割炬可调升降和整反90°旋转，以便在有效范围内进行直线、内外曲线及坡口的切割，火焰切割数控系统中的PLC实现切割气路的阀动作和时序控制。图5-5 龙门式数控切割机5等离子切割机等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化(和蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。等离子弧能量集中，切口窄，热影响

6、区和热变形都比较小，切割质量好、速度快，具有其他火焰切割所不具备的优点，可以切割所有的金属材料，特别适用于切割火焰法不能切割的不锈钢、高合金钢和有色金属。施工现场使用的多为空气等离子切割机（见图5-6），它采用压缩空气作为切割气源，成本较低，可采用接触式切割，操作方便，也容易获得理想的切割质量。虽然目前在立式储罐预制过程中等离子切割主要用于不锈钢及铝合金部件的切割，但由于其高效、优质、节能、成本低的优势，已有逐渐扩大应用范围，用于碳素钢、低合金钢切割的趋势。图5-6 空气等离子切割机6无齿锯无齿锯（见图5-7）是一种常用的简单电动切割工具，其切削过程是通过砂轮片的高速旋转，利用砂轮微粒的尖角切

7、削物体，同时磨损的微粒掉下去，新的锋利的微粒露出来，利用砂轮自身的磨损切削。它可轻松切割各种混合材料，包括钢材、铜材、铝型材、木材等，多用于切断线材、管材、型材，预制时常用于储罐附件、梯子、平台及其他钢结构所用的钢管、圆钢、型钢（角钢、槽钢等）、扁钢等的切割，尤其适用于不宜使用火焰切割的场合。图5-7 无齿锯第二节 罐底板的预制罐底板预制主要包括罐底板下料及坡口切割，其施工程序见图5-8：图5-8 罐底板预制施工程序一、排板1排板的方式罐底板的排板方式常见的有以下几种：（1）储罐内径小于12.5m时，罐底可不设环形边缘板，采用条形排板，如图5-9（a）；（2）当储罐内径大于或等于12.5m时，

8、罐底宜设置环形边缘板，如图5-9（b）、（c）；（3）大型储罐罐底中幅板排板多采用条带结合方式，如图5-9（c）。图5-9 罐底板的排板方式（a）（b）（c）环形边缘板环形边缘板2罐底排版图绘制要求罐底板预制前应绘制排板图，并应符合下列规定：（1）罐底的排板直径，宜按设计直径放大0.1%0.15%；（2）环形边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸，不应小于700mm；非环形边缘板最小直边尺寸，不应小于700mm；（3）中幅板的宽度不应小于1000mm，长度不应小于2000mm；与环形边缘板连接的不规则中幅板最小直边尺寸，不应小于700mm；（4）底板任意相邻焊缝之间的距离，不应小于300mm。3边缘板

9、外边缘预制曲率半径的确定边缘板外边缘预制曲率半径应按下列公式计算确定： （5-1.1） （5-1.2）式中：边缘板外边缘预制曲率，mm；罐体内半径，mm；罐体半径展开增量，mm；罐底边缘板伸出罐壁外表面的宽度，mm；罐底圈壁板的厚度，mm；边缘板焊后半径方向的收缩量，mm；边缘板焊缝总数；每条焊缝收缩量，mm。二、划线图5-10 中幅板划线示意图根据技术人员提供的尺寸和坡口形式及角度进行划线。中幅板划线时应保证四个角均为90°，环形边缘板的外边缘划线应借助制作的弧形样板进行。划线时应分别划出切割线和测量线以及切割工具的轨道线，划线完毕后经复查合格方可进行切割，中幅板划线示意图见图5-

10、10。三、切割板厚小于10mm的钢板可直接用机械切割，板厚大于10mm的钢板多采用火焰切割或等离子切割。中幅板一般采用龙门式数控切割机或半自动火焰切割机切割；边缘板一般采用半自动火焰切割机切割。切割直边的轨道一定要平直，切割边缘板外边缘的轨道要特殊制作，保证轨道的弧度与边缘板外边缘一致，并保证在切割过程中不变形、不移位。切割时，宜采用先落料切割，再坡口切割的方式。因焊接顺序的需要，环形边缘板的对接接头宜采用不等间隙，对口间隙为外端小而内端大。环形边缘板预制时，内端每边切割量适当加大12.5mm；并可预留12块调整板，调整板的一侧增加100200mm的余量，见图5-11。图5-11 环形边缘板下

11、料示意图1排板尺寸； 2实际下料尺寸； 2调整余量与环形边缘板相接的不规则中幅板，在切割时应予编号标识以便区分，坡口切割时应注意防止出现“反边”，尺寸宜沿径向预留50150mm的余量，待与环形边缘板组对时再割除。四、坡口加工及打磨火焰切割加工完成后，用角向磨光机去除坡口面的氧化皮，检查切割质量，坡口表面凹凸度应小于0.5mm。对于深度大于0.5mm的凹坑，应开长度大于50mm的槽进行补焊、打磨；对板厚大于25mm或证实焊接工艺要求预热焊接的板材，补焊时应按正式焊接工艺要求进行预热，并对补焊处进行渗透检测。五、下料后的检查罐底板切割预制完毕后，应进行尺寸复检，复检由专人负责，检查数据应形成记录。

12、中幅板尺寸测量部位见图5-12，尺寸允许偏差应符合表5-1的规定；环形边缘板尺寸测量部位见图5-13，尺寸允许偏差应符合表5-2的规定。图5-12 中幅板尺寸测量部位示意图图5-13 环形边缘板尺寸测量部位示意图测量部位对接接头允许偏差（mm）搭接接头允许偏差（mm）板长10000板长10000宽度AC、BD、EF±1.5±1±2长度AB、CD±2±1.5±1.5对角线之差|AD-BC|323直线度AC、BD111AB、CD223表5-1 中幅板尺寸允许偏差表5-2 环形边缘板尺寸允许偏差测量部位允许偏差（mm）长度AB、CD

13、7;2宽度 AC 、BD、 EF±2对角线之差|AD-BC|3标准屈服强度大于390MPa的钢板经火焰切割的坡口，应对坡口表面进行磁粉或渗透检测。厚度大于等于12mm的环形边缘板，应在两侧100mm范围内（图5-12中AC，BD）按JB/T 4730.3-2005承压设备无损检测 第3部分 超声检测的规定进行超声检查，达到III级标准为合格；如采用火焰切割坡口，应对坡口表面进行磁粉或渗透检测。第三节 罐壁板的预制罐壁板预制基本工序见图5-14。图5-14 罐壁板预制施工程序一、排板罐壁板预制前应绘制排版图，并应符合下列规定：（1）各圈壁板的纵向焊缝宜向同一方向逐圈错开，相邻圈板纵缝间

14、距宜为板长的1/3，且不应小于300mm；（2）底圈壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接焊缝之间的距离不应小于300mm；（3）直径小于25m的储罐，其壁板宽度不得小于500mm，长度不得小于1000mm；直径大于或等于25m的油罐，其壁板宽度不得小于1000mm，长度不得小于2000mm。二、划线罐壁板的划线方法与罐底板相同。罐壁板环缝采用对接时，壁板下料宜采用净料法，壁板在划线前，应对净料周长进行计算，计算公式如下： （5-2）式中：壁板下料周长，mm；储罐内径，mm；壁板厚度，mm；单圈壁板数量；每条焊缝收缩量，mm；对接接头间隙，mm。三、切割罐壁板的切割、下料要求与罐底板基本相同。采用数控

15、龙门火焰切割机或半自动火焰切割机切割罐壁板，一般应先切割环向焊缝坡口一侧，后切割纵向焊缝坡口一侧。壁板切割顺序宜按壁板安装的先后顺序进行，同一圈罐壁的所有壁板应连续切割完。净料法下料时，各圈最后一张壁板预制长度应为该壁板应有的长度加上或减去该圈壁板的累积下料误差；采用非净料法下料的壁板，在各圈最后一张壁板上应增加所需余量。四、坡口加工及打磨罐壁板的坡口加工及打磨要求与底板相同。五、打组立标记图5-15 壁板打组立标记示意图对于预制合格的罐壁板，应根据排版图的要求，在距标准纵缝边缘1/3板长处（或壁板T字缝组立处）用样冲打2点，并用醒目的油漆圈起来已示标记，作为组装壁板的控制基准点，如图5-15

16、所示。六、卷板罐壁板卷弧的关键是板端直段的消除和板端缘的弯曲校形。下面重点介绍普通三辊卷板机的壁板卷弧方法。1垫滚压头法壁板卷弧图5-16 垫滚压头法示意图壁板卷弧前，预先在三辊卷板机上加一厚圆弧胎板（厚约30mm），胎板的曲率应与罐壁板的曲率一致。卷弧时，先将壁板两端在厚胎板弧内反复压卷以消除壁板两端直段（俗称垫滚压头），然后撤去机上厚胎板，将壁板卷制成设计要求的弧形。此法简单易行，但不适用于厚度大于14mm壁板卷弧。如图5-16所示。2首尾相接法壁板卷弧壁板下料时，两端先不进行切割加工，在壁板卷制过程中，先将第一块壁板前端焊接300mm宽同规格的引弧板，再将第二块壁板前端与第一块壁板后端焊

17、成一体一起卷弧。焊道可断续焊，但不可高于1mm，第一块卷制完成后切割连接焊缝，再以同样的方法卷制其他壁板。全部壁板卷弧完成后，再切割加工板端坡口，该法适用于各种厚度的壁板卷弧，但成本略有增加。如图5-17所示。图5-17 首尾相接法示意图3壁板卷弧注意事项（1）卷板机宜制作前后托架。前托架为平托架；后托架为弧形托架，且接触点构成的曲面与壁板曲率相同。托架与壁板接触部位应能自由转动。如图5-18所示。前平托架 卷板机 后弧形托架图5-18 垫滚压头法示意图 卷板机前后托架（2）卷弧过程中，应使钢板宽度方向与辊的轴线保持平行，防止钢板扭曲。（3）应采用逐步成型法，一般根据板厚34次成型为宜。卷弧时

18、，应每卷一遍均用于储罐设计曲率半径相同的弧形样板（曲率半径小于或等于12.5m时，弦长不应小于1.5m；曲率半径大于12.5m时，弦长不应小于2m）进行测量，应以间隙出现在弧形样板两端且最大间隙不超过3mm为宜。4壁板端缘弯曲和弧度校正厚度小于10mm的壁板端缘弯曲可用人工锤击法将端缘找直，但不可直接锤击壁板，校形时壁板被锤击的部位必须加垫板；厚度大于12mm的壁板端缘弯曲，可用瓜钩千斤顶（螺柱）进行校形。七、预制检查1下料后的检查（1）罐壁板切割完毕后，应进行尺寸复检，复检由专人负责，检查数据应形成记录。壁板尺寸测量部位见图5-19，尺寸允许偏差应符合表5-3的规定。（2）标准屈服强度大于3

19、90MPa的钢板经火焰切割的坡口，应对坡口表面进行磁粉或渗透检测。图5-19 壁板尺寸测量部位示意图表5-3 壁板尺寸允许偏差测量部位允许偏差（mm）板长AB（CD）10000板长AB（CD）10000宽度AC、BD、EF士1.5士1长度AB、CD士2士1.5对角线之差|ADBC|32直线度AC、BD11AB、CD222卷板弧度检查壁板卷弧后，应立置在平台上用样板检查。垂直方向上用直线样板（长度不应小于1m）检查，其间隙不应大于2mm；水平方向上用弧形样板（曲率半径小于或等于12.5m时，弦长不应小于1.5m；曲率半径大于12.5m时，弦长不应小于2m）检查，其间隙不应大于4mm。八、储放与运

20、输卷制成型的壁板应按罐号、安装顺序装胎储放与运输，如图5-20所示。板与板的长边可以上下交错150mm，如图5-21所示，伸出的一侧应是壁板的上部，以利于吊装，板间严禁支垫东西，以免变形。 图5-20 罐壁板储放与运输示意图图5-21 板边错开示意图九、开孔壁板的预制与热处理开孔壁板的预制与热处理应符合下列规定：（1）底圈壁板卷弧检查合格后进行接管安装，开孔、组装接管和补强圈焊接宜在专用胎具上进行，专用胎具的曲率应与底圈壁板的曲率相同。底圈壁板开孔中心位置的允许偏差为5mm；焊接时应采取防变形措施，保证壁板焊后变形在允许偏差范围内。（2）接管焊接接头的根部和盖面层，补强圈与壁板间的焊接接头应按

21、JB/T 4730.5-2005承压设备无损检测 第5部分 渗透检测进行渗透检测，级合格。开孔的补强板焊完后由信号孔通入100200kPa压缩空气，检查焊缝严密性，无渗漏为合格。（3）标准屈服强度大于390MPa且板厚大于12mm的罐壁上有补强板的开口接管，标准屈服强度小于或等于390MPa且板厚大于32mm的罐壁上公称直径大于或等于300mm的开口接管以及齐平型清扫孔焊后应进行整体消除应力热处理，热处理方法应符合GB 50236-2011现场设备、工业管道焊接工程施工规范的有关规定。（4）底圈开孔壁板应放置在专用胎具上进行炉内整体热处理，可采用电加热或燃油加热法，热处理参数应按设计文件规定或

22、经焊接工艺评定确定，且应进行全过程控制。第四节 拱顶的预制立式储罐的固定顶结构种类较多，有拱顶、锥顶、无力矩顶等，其制造工艺各有难易。下面重点介绍拱顶的半成品预制。图5-22 拱顶示意图拱顶直径较大、钢板较薄，由多块顶板组成，每块顶板由多块钢板拼焊成一个狭长扇形面，顶板的拱形曲面由面板下经向及纬向扁钢肋板进行支撑强制形成设计曲率的拱形曲面，其预制有一定的难度，通常以散件形式提供现场安装，如图5-22所示。拱顶预制的一般程序见图5-23。图5-23 拱顶预制施工程序一、排板、划线1一般要求（1）拱顶顶板间采用对接接头，也可采用搭接接头，当采用搭接接头时，搭接宽度不得小于5倍板厚，且不得小于25m

23、m。（2）单块顶板（瓜瓣板）可拼接，拼接排板见图5-24，任意两条相邻焊接接头的间距不得小于200mm。（a）两块板拼接 （b）多块板拼接图5-24 瓜瓣板拼接排板示意图（3）施工技术人员要按进料尺寸制定最佳的排板拼接方案，供作业人员执行，提高材料利用率。2顶板的下料计算拱顶及顶板的几何尺寸见图5-25，其下料计算按下列方法和步骤进行：（a）拱顶几何尺寸 （b）拱顶顶板展开图5-25 拱顶的几何尺寸及拱顶顶板尺寸（1）拱顶顶板角度按公式（5-3.1）、公式（5-3.2）计算： （5-3.1） （5-3.2）式中：拱顶直径，mm；拱顶曲率半径，mm；拱顶夹角，（°）；拱顶中心板夹角，（

24、°）；拱顶中心孔的半径，mm。（2）拱顶顶板展开半径按公式（5-3.3）、公式（5-3.4）计算： （5-3.3） （5-3.4）式中：拱顶顶板展开外半径，即拱顶夹角的切线长，mm；拱顶顶板展开内半径，即拱顶中心板夹角的切线长，mm。（3）拱顶顶板展开板边弧长，见图5-21（b），公式（5-3.5）公式（5-3.9）计算： （5-3.5） （5-3.6） （5-3.7） （5-3.8） （5-3.9）式中：拱顶顶板外圆展开弧长，mm；拱顶顶板外圆展开弧长和搭接宽度之和，mm；拱顶顶板内圆展开弧长，mm；拱顶顶板内圆展开弧长和搭接宽度之和，mm；拱顶顶板的块数，取偶数；搭接宽度，mm。

25、二、切割下料施工班组按排板图放大图样，制作下料样板，采用样板下料，采用火焰或机械切割。三、顶板预制在钢制平台上将板料点焊拼成与排板大样1:1的顶板扇形面，待与加强肋板组焊成符合设计要求球面曲率的顶板半成品。四、肋板预制大型拱顶储罐罐顶肋板为经纬向分布，经向肋板为长条弧状，纬向肋板为短条双曲弧状。肋板一般为厚610mm的钢板剪切成5060mm的扁钢料煨弧预制，成形后用弧形样板检查，其间隙不得大于2mm。经向长条肋板用数段扁钢煨弧后在平台上拼焊而成。五、顶板与肋板组焊顶板与肋板组焊前应制作组装胎架。由施工技术人员按顶板瓜瓣尺寸计算胎架曲率，利用废板料在施工平台上制作组装胎架。组装中先将顶板吊放到组

26、装胎架上，用样板在面板上划出肋板组装标记线，并用卡具将顶板与组装胎架进行固定，使顶板与胎架贴合紧密，以保证弧形曲率。板面局部凸起可用木锤捶打校正。组装时，先将已煨制成型的经向长肋板按照组装标记线点焊固定，后再将各纬向短肋板按照组装标记线点焊固定。点焊时，可用支架和千斤顶配合完成顶板与筋板的组装，如图5-26所示。肋板与顶板组装完成后才可进行焊接。焊接必须在卡固牢靠的顶板预制胎架上进行，焊接时，应先焊接肋板与顶板的角焊缝，并宜采用多焊工均布同时施焊作业，肋板与顶板的角焊缝焊接完成后，方可进行瓜瓣板板面拼接焊缝的焊接，以防止产生大的波浪变形。拼接采用对接接头，双面焊接。瓜瓣板预制成形后，应用弧形样

27、板检查，其间隙不得大于10mm。图5-26 罐顶板组装焊接防变形示意图六、储放与运输大型拱顶储罐顶板的储放与运输一般采用专用胎架或道木垛垫放。拉运前，叠放在一起的罐顶板应彼此用若干条扁钢焊接固定为一体，其叠放层数不宜过高，以防止挤压变形。当使用胎架运输时，吊点必须置于胎架的适当位置上，不可将吊具直接挂于罐顶板及固定用的扁钢上。第五节 浮顶的预制一、排板（a）条形排板 （b）人字形排板图5-27 单盘式浮顶排板浮顶分为单盘式和双盘式。浮顶预制前应绘制排板图， 单盘和双盘顶板、底板的排板可采用条形排板或人字形排板，见图5-27。也有双盘顶板边缘一至两个环舱由于密封的要求比较高，采用扇形排板的情况。

28、二、浮舱板的预制浮舱板的预制应符合下列要求：（1）浮舱边缘板、环板、顶板、底板、隔舱板的预制，拼接时应采用全熔透对接焊缝，其尺寸允许偏差与罐底板、壁板的要求相同；（2）浮舱底板及顶板预制后，其平面度应用直线样板检查，间隙不应大于4mm；（3）单盘式浮顶的浮舱进行分段预制时，浮舱内、外边缘板用弧形样板检查，间隙不应大于10mm；浮舱几何尺寸测量部位见图5-28，几何尺寸允许偏差应符合表5-4的规定。图5-28 分段预制浮舱几何尺寸测量部位示意图表5-4 分段预制浮舱几何尺寸允许偏差测量部位允许偏差（ mm ）高度AE、BF、CG、DH±1弦长AB、EF、CD、GH±4对角线之

29、差|AD-BC|和|CH-DG|、|EH-FG|6三、桁架、椽子等构件的预制（1）双盘式浮顶的桁架、椽子等构件预制时，应符合GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范的有关规定；（2）使用无齿锯或氧炔火焰对桁架、椽子等的小构件进行统一切割下料，并在构件上作好标记；（3）在预制平台上按照桁架、椽子的尺寸，做出模具，以便能快速准确的组对各部件；（4）组对完的桁架、椽子应放置在带有夹具的反变形模具上进行焊接；（5）预制好的桁架、椽子，按环舱分别堆放，并做好标识及防变形措施。第六节 预制安全技术措施储罐预制时的安全风险主要来自于切割作业和龙门起重机、卷板机等大型机械的操作，所以应针对性地制定相应安全技术措施。一、切割作业安全技术措施（1）切割作业时应将周围易燃易爆物品清理干净。（2）火焰切割工具使用前应经检查合格。输气软管耐压合格，无破损；氧气表、乙炔表检定合格；乙炔气瓶必须装设专用减压器、回火防止器。（3）预制场氧气瓶、乙炔瓶存放库(棚)应分别设置，重瓶和空瓶应分开存放，且应通风，遮荫。（4）搬运氧气、乙炔瓶时，不应摔、碰和撞击。（5）氧气瓶、乙炔瓶使用时要注意固定，严禁倒放，间距保持5