CN107187760B - 覆土式储罐在沙床上的分段组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大型石油化工静设备安装领域，具体涉及一种覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，1）设定储罐分段方式；2）完成储罐分段的制造；3）在沙床中开挖壕沟；4）运输及吊装储罐分段；5）储罐分段对接环缝的现场组焊；6）回填壕沟；7）储罐整体水压试验；8）储罐上部的除锈及防腐涂敷。本发明提供了系统的分步实施方法，确保了覆土式储罐在沙床上的分段组装施工质量，解决了在沙床上的焊接、无损检测、防锈处理及防腐涂敷作业的合理安排等技术难点，避免了选用超大型运输工具及起重设备施工作业。
Description
技术领域
本发明属于大型石油化工静设备安装领域，具体涉及一种覆土式储罐在沙床上的分段组装方法。
背景技术
用于常温压力存储液化烃的覆土式储罐为卧式圆筒形承压储罐，底部无鞍座支撑，直接置于地表以上或半开挖地面的沙床上，外表面全部被覆土层覆盖。覆土式储罐可有效防止常温压力存储液化烃时的沸腾液体扩散蒸汽爆炸（Boiling Liquid ExpandingVapor Explosion，简称BLEVE）, 且不受临近热源、爆炸冲击波、飞溅物冲击或其他突发损害，具有美化环境、减少占地面积、缩小与周边临近设施安全距离等优点。单独或多个覆土式储罐同时使用时，可取代球罐或球罐群，广泛应用在炼油厂、石化厂、储配站、城市加油加气站、油库等作为液化烃原料、成品及半成品的大量存储，具有十分重要的应用价值。
大型的覆土式储罐，一般直径超过5m，总长超过30m，总重超过200t时，受制于运输及吊装能力，考虑到建造的经济性，可选择首先在工厂或现场分片或分段制作，然后在现场的沙床上分段组装。由于储罐为卧式圆筒形，底部无鞍座支撑，直接置于沙床上，在沙床上分段组装时，需保证储罐的整体直线度满足设计及验收规范要求，同时降低对连续式沙床的破坏，避免产生不均匀支撑，并合理安排在沙床上的焊接、无损检测、防锈处理及防腐涂敷等作业，根据具体的情况制定一套合理的施工方案，是本领域技术人员所迫切需要解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，本发明提供了系统的分步实施方法，确保了覆土式储罐在沙床上的分段组装施工质量，解决了在沙床上的焊接、无损检测、防锈处理及防腐涂敷作业的合理安排等技术难点，避免了选用超大型运输工具及起重设备施工作业，具有施工便捷、设备投入成本低、经济性高、质量稳定等特点。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于它包括以下步骤：
1）设定储罐分段方式
①设定储罐的分段数量：沿储罐的长度方向将储罐分为2-5段；
②设定焊缝排版方式：以储罐筒体底部120°范围内不设置纵缝为原则，对每段储罐进行分片及焊缝排版；
2）完成储罐分段的制造
①制造储罐的分片壳板：根据设定的分段、分片及焊缝排版方式计算储罐分片壳板的尺寸，下料加工制作分片壳板；
②组焊成储罐分段：将制造好的分片壳板组对成各储罐分段，再完成各储罐分段内纵缝、环缝的焊接；
③焊缝无损检测：对各储罐分段中的焊缝进行无损检测及返修；
④各储罐分段底部的除锈及防腐涂敷：对各储罐分段底部120°范围内外表面进行除锈及防腐涂敷；相邻储罐分段的对接环缝部位，距焊缝中心线一定（200mm）范围内不进行防腐涂敷；
3）在沙床中开挖壕沟
①定位好储罐置于沙床上的详细位置；
②根据储罐的位置将沙床堆墩至储罐底部60°高度，并挖掘修筑好储罐底部的圆柱侧面轮廓；
③在相邻两段储罐分段对接环缝位置正下方的沙床中开挖壕沟；
4）运输及吊装储罐分段
①在各储罐分段底部布置临时鞍座，顶部设置临时吊耳；将各储罐分段运输至沙床旁边；
②依次吊装储罐分段到沙床相应位置：利用吊车依次将各储罐分段吊装到沙床上的相应位置；
③调整储罐整体的直线度：调整各储罐分段的管口方位、管口垂直度及储罐整体的直线度；
5）储罐分段对接环缝的现场组焊
①焊接储罐分段对接环缝：在壕沟内及壕沟上方，完成储罐分段对接环缝的焊接；
②储罐分段对接环缝的无损检测：在壕沟内及壕沟上方，按照设计技术要求对储罐分段对接环缝进行无损检测及返修；
③储罐分段对接环缝部位底部的除锈及防腐涂敷：对储罐分段对接环缝部位的底部120°范围内外表面进行除锈及防腐涂敷；
6）回填壕沟：采用沙袋回填壕沟至储罐底部60°高度，即与沙床堆墩高度保持一致；
7）储罐整体水压试验
①继续堆墩沙床至储罐底部120°高度；
②将沙床压实到至少95%的最大干密度；
③对储罐整体进行水压试验；
8）储罐上部的除锈及防腐涂敷：对所有储罐壳体及焊缝剩余的外表面进行除锈及防腐涂敷。
所述步骤1）中的步骤①设定储罐的分段数量的分段原则为：根据储罐的总长度、直径、重量，以及运输吊装能力取储罐的分段数量的最小值。
所述步骤1）中的步骤②设定焊缝排版方式：每段储罐分段沿轴向分为若干节段，每个节段沿径向分为若干分片壳板；相邻两个节段的纵缝距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
位于两端的储罐分段的外端部设有球型封头，所述球型封头壳板的分片采用橘瓣式、足球瓣式或混合式，相邻纵缝的距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
所述步骤3）中的壕沟的边坡面应夯实，再构筑砖砌或混凝土砌筑的护坡。
所述步骤5）的步骤①中：焊接储罐分段上方的对接环缝时，应在壕沟上搭设脚手架、铺设钢跳板组建作业平台。
所述步骤5）的步骤②中：采用直接加压气泡泄露试验对储罐底部120°范围内的对接环缝进行局部泄露性检测。
所述步骤6）中沙袋内装的沙土材料与沙床材料一致，并压实到至少95%的最大干密度。
所述步骤7）中的水压试验合格后，再对所有对接焊缝表面进行磁粉检测或渗透检测。
本发明技术方案的有益效果在于：
a. 提供了系统的分步实施方法，确保了覆土式储罐在沙床上的分段组装施工质量；
b. 有效控制了储罐的整体直线度，将对连续式沙床的破坏降低到最小，避免了储罐产生不均匀沉降，解决了在沙床上的焊接、无损检测、防锈处理及防腐涂敷作业的合理安排等技术难点；
c. 该方法避免了选用超大型运输工具及起重设备施工作业，具有施工便捷、设备投入成本低、经济性高、质量稳定等特点。
附图说明
图1为覆土式储罐在沙床上的分段组装方法的流程图。
图2为储罐分段在沙床上组装的施工流程图。
图3为壕沟处的局部示意图。
图4为储罐分片及焊缝排版示意图（也是实施例二中的分段、分片及焊缝排版示意图）。
图5为图4的横截面示意图。
图6为实施例二中覆土式储罐分阶段除锈及防腐涂敷的示意图。
图7为图6的横截面示意图。
附图标记：1-沙床，2-储罐分段，3-储罐底部的圆柱侧面轮廓，4-壕沟，5-沙袋，6-环缝，7-纵缝，8-分片壳板。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步的说明（如图1-7所示）。
实施例一
一种覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，它包括以下步骤：
1）设定储罐分段方式
①设定储罐的分段数量：沿储罐的长度方向将储罐分为2-5段；
②设定焊缝排版方式：以储罐筒体底部120°范围内不设置纵缝为原则（即指纵缝只能设置在储罐筒体上部240°范围内、或储罐筒体底部120°范围外），对每段储罐进行分片及焊缝排版；
2）完成储罐分段的制造
①制造储罐的分片壳板：根据设定的分段、分片及焊缝排版方式计算储罐分片壳板的尺寸，下料加工制作分片壳板；
②组焊成储罐分段：将制造好的分片壳板组对成各储罐分段，再（按照设计技术要求）完成各储罐分段内纵缝、环缝的焊接；
③焊缝无损检测：（按照设计技术要求）对各储罐分段中的焊缝进行无损检测及返修（返修即指无损检测不合格的要去除缺陷，重新进行焊接）；
④各储罐分段底部的除锈及防腐涂敷：（按照设计技术要求）对各储罐分段底部120°范围内外表面进行除锈及防腐涂敷；相邻储罐分段的对接环缝部位，距焊缝中心线一定（200mm）范围内不进行防腐涂敷；
3）在沙床中开挖壕沟
①定位好储罐置于沙床上的详细位置；
②根据储罐的位置将沙床堆墩至储罐底部60°高度（即指沙床堆墩后要覆盖住储罐筒体底部60°的范围的高度），并挖掘修筑好储罐底部的圆柱侧面轮廓；
③在相邻两段储罐分段对接环缝位置正下方的沙床中开挖壕沟；
4）运输及吊装储罐分段
①在各储罐分段底部布置临时鞍座，顶部设置临时吊耳；（利用吊车及平面运输车辆或机械）将各储罐分段运输至沙床旁边；
②依次吊装储罐分段到沙床相应位置：利用吊车依次将各储罐分段吊装到沙床上的相应位置（应避免损坏沙床及已开挖的壕沟）；
③调整储罐整体的直线度：（利用工卡具、倒链等，配合吊车等）调整各储罐分段的管口方位、管口垂直度及储罐整体的直线度；
5）储罐分段对接环缝的现场组焊
①焊接储罐分段对接环缝：在壕沟内及壕沟上方，（采用合适的焊接工艺方法，一般采用手工焊）完成储罐分段对接环缝的焊接；
②储罐分段对接环缝的无损检测：在壕沟内及壕沟上方，按照设计技术要求对储罐分段对接环缝进行无损检测及返修；
③储罐分段对接环缝部位底部的除锈及防腐涂敷：对储罐分段对接环缝部位（即距对接环缝焊缝中心线两侧各200mm的范围内）的底部120°范围内外表面进行除锈及防腐涂敷；
6）回填壕沟：采用沙袋回填壕沟至储罐底部60°高度（即指储罐筒体底部60°的范围高度），即与沙床堆墩高度保持一致；
7）储罐整体水压试验
①继续堆墩沙床至储罐底部120°高度（即指沙床堆墩后要覆盖住储罐筒体底部120°的范围的高度）；
②将沙床压实到至少95%的最大干密度；
③对储罐整体进行水压试验；
8）储罐上部的除锈及防腐涂敷：（按照设计技术要求）对所有储罐壳体及焊缝剩余的外表面进行除锈及防腐涂敷。
所述步骤1）中的步骤①设定储罐的分段数量的分段原则为：根据储罐的总长度、直径、重量，以及运输吊装能力取储罐的分段数量的最小值（例如根据储罐的总长度、直径、重量，以及运输吊装能力储罐可以分为3-5段，就应该选取分3段）。
从经济上综合分析设定储罐的分段数量。为控制储罐整体的直线度、降低对连续式沙床的破坏、避免产生不均匀支撑，宜尽量减少储罐的分段数量。总长接近100m的大型储罐分段不宜超过5段。
所述步骤1）中的步骤②设定焊缝排版方式：每段储罐分段沿轴向分为若干节段，每个节段沿径向分为若干分片壳板；相邻两个节段的纵缝距离大于200mm（一般通过测量壳体内表面或外表面的弧线距离控制），且大于3倍的壳体板厚。
位于两端的储罐分段的外端部设有球型封头，所述球型封头壳板的分片采用橘瓣式、足球瓣式或混合式，相邻纵缝的距离大于200mm（一般通过测量壳体内表面或外表面的弧线距离控制），且大于3倍的壳体板厚。
根据储罐的分段长度、直径、重量等参数，结合钢板轧制、壳板加工制作、运输及吊装能力的考虑，从经济上综合分析设定储罐壳板的分片形式及焊缝排版方式，宜尽量减少储罐壳板的分片数量及焊缝数量。考虑到储罐需在沙床上组焊，宜避免在储罐筒体底部120°范围内设置纵缝。
所述步骤3）中的壕沟的边坡面应夯实，再构筑砖砌或混凝土砌筑的护坡（所述壕沟宽度一般为0.8-1.5m，不得少于0.5m；高度一般为1.6-2.2m，不得低于0.8m）。
所述步骤5）的步骤①中：焊接储罐分段上方的对接环缝时，应在壕沟上搭设脚手架、铺设钢跳板组建作业平台。
所述步骤5）的步骤②中：采用直接加压气泡泄露试验对储罐底部120°范围内的对接环缝进行局部泄露性检测。
所述步骤6）中沙袋内装的沙土材料与沙床材料一致，并压实到至少95%的最大干密度。
所述步骤7）中的水压试验合格后，再对所有对接焊缝表面进行磁粉检测或渗透检测（对储罐底部120°范围内的对接环缝，可只在罐内对焊缝内侧表面的进行磁粉检测或渗透检测）。
实施例二
某大型覆土式储罐，储罐底部无鞍座支撑，直接置于地表以上的沙床1上，沙床1下为沉降均匀的平整场地或基础，储罐一侧设有挡土墙。储罐按照美国机械工程师协会（ASME）锅炉及压力容器规范第Ⅷ卷第2分册2015版规范（ASME BPVC Sec.Ⅷ，Div.2，Ed.2015）进行分析设计及建造，存储介质为液化石油气(LPG)，最低设计金属温度（MDMT）为-42℃ @ 1.75MPa，最大允许工作压力（MAWP）为1.77 MPa @ 55℃，全容积2353m3，装载容积2000m3，储罐的筒体及球形封头钢材材质均为SA-537 Cl.2，储罐的内径为6000mm，筒体壁厚32mm，球型封头壁厚24mm，总长73240mm，总重约400t。
如图1-7所示，本例中覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，包括以下步骤：
1）设定储罐分段方式
①设定储罐的分段数量
根据储罐的总长度、直径、重量等参数，结合运输及吊装能力的考虑，从经济上综合分析设定储罐的分段为3段。如图4所示，分段后的储罐分段A、B、C的长度均不超过26m，重量均不超过140t。
②设定焊缝排版方式
如图4所示，根据储罐分段2长度、直径、重量等参数，结合钢板轧制、壳板加工制作、运输及吊装能力的考虑，从经济上综合分析设定储罐壳板的分片形式及焊缝排版方式。储罐筒体共分为22个节段，最宽节段的宽度为4000mm，每个节段沿径向均匀分为两块相同的分片壳板8；每个节段的（两块分片壳板8的）两条纵缝7构成的平面与水平面错开4°，相邻两个节段的纵缝7交错布置。储罐两端的球形封头采用橘瓣式分片，每个球型封头分为7片壳板，相邻纵缝的距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
2）完成储罐分段的制造
①制造储罐的分片壳板8
根据设定的分段及焊缝排版方式计算储罐分片壳板8的尺寸，下料加工制作分片壳板8。
②组焊成储罐分段
将制造好的储罐分片壳板8组对成3个储罐分段A、B、C，按照设计技术要求完成3个储罐分段A、B、C的纵缝7、环缝6的焊接。
③焊缝无损检测
按照设计技术要求分别对3个储罐分段A、B、C中的焊缝进行无损检测及返修。尤其应注意储罐底部120°范围内的对接环缝6的无损检测，确保焊接质量符合设计要求。
④各储罐分段2底部的除锈及防腐涂敷
按照设计技术要求，分别对3个储罐分段A、B、C底部120°范围内（如图6及图7中的Ⅰ部分）的外表面进行除锈及防腐涂敷。相邻储罐分段2（如储罐分段A与B、储罐分段B与C）的对接环缝6（即图6中的对接环缝A+B、对接环缝B+C）部位，距焊缝中心线200mm范围内不得进行防腐涂敷。
3）在沙床中开挖壕沟
如图2、3所示，定位好储罐置于沙床1上的详细位置，根据储罐的位置将沙床堆墩至储罐底部60°高度（即指沙床堆墩后要覆盖住储罐筒体底部60°的范围的高度），并挖掘修筑好储罐底部的圆柱侧面轮廓3；在相邻两段储罐分段2对接环缝（即图6中的对接环缝A+B、对接环缝B+C）位置正下方的沙床1中开挖壕沟4。共需开挖两处壕沟4，每处壕沟4的宽度为0.8m，高度为2m。壕沟4的边坡面应有效夯实及支撑，必要时，可构筑砖砌或混凝土砌筑的护坡。
4）运输及吊装储罐分段
①在每个储罐分段A、B、C底部布置临时鞍座，并在每个储罐分段2顶部设置临时吊耳，利用吊车及平面运输车辆或机械将三个储罐分段A、B、C运输至沙床1附近。
②依次吊装储罐分段到沙床相应位置：如图2所示，利用吊车依次将储罐分段A、B、C分别吊装到沙床1上的相应位置，应避免损坏沙床1及已开挖的壕沟4。
③调整储罐整体的直线度：利用工卡具、倒链等，配合吊车等及时调整三个储罐分段A、B、C的管口方位、罐顶的管口、沉降观测板的垂直度及储罐整体的直线度。
5）储罐分段对接环缝的现场组焊
①焊接储罐分段对接环缝：在壕沟4内及壕沟4上方，采用手工电弧焊的方法，完成两处储罐分段2对接环缝（即对接环缝A+B、对接环缝B+C）的焊接。焊接储罐分段A、B、C上方的对接环缝时，在壕沟4上搭设脚手架、铺设钢跳板组建必要的作业平台。
②储罐分段对接环缝的无损检测：按照设计技术要求对两处储罐分段对接环缝（即对接环缝A+B、对接环缝B+C）进行无损检测及返修。尤其应注意储罐底部120°范围内的对接环缝的无损检测，确保焊接质量符合设计要求。必要时，可采用直接加压气泡泄露试验对储罐底部120°范围内的所有对接环缝进行局部泄露性检测。
③储罐分段对接环缝部位底部的除锈及防腐涂敷：按照设计技术要求，对对接环缝A+B、对接环缝B+C部位（距对接环缝焊缝中心线两侧各200mm的范围内）底部120°范围内的外表面（即图6及图7中的Ⅱ部分）进行除锈及防腐涂敷。
6）回填壕沟：采用沙袋5回填两处壕沟4至储罐底部60°高度，即与此时的沙床4的高度保持一致。沙袋5内装的沙土材料保持与沙床1材料一致，并压实到至少95%的最大干密度。沙袋5回填后的壕沟4再次压实处理，达到至少95%的最大干密度。
7）储罐整体水压试验
①继续堆墩沙床至储罐底部120°高度（即指沙床堆墩后要覆盖住储罐筒体底部120°的范围的高度）；
②将沙床压实到至少95%的最大干密度；
③对储罐整体进行水压试验；
④水压试验合格后，再对所有对接焊缝表面进行磁粉检测或渗透检测（对储罐底部120°范围内的对接环缝，可只在罐内对焊缝内侧表面的进行磁粉检测或渗透检测）。
8）储罐上部的除锈及防腐涂敷：（按照设计技术要求）对所有储罐壳体及焊缝剩余的外表面（即图6及图7中的Ⅲ部分）进行除锈及防腐涂敷。
如图6及图7所示，本例中，储罐各部位的外表面除锈及防腐涂敷分阶段施工汇总详见下表：
以上说明仅为本发明的应用实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于它包括以下步骤：
1）设定储罐分段方式
①设定储罐的分段数量：沿储罐的长度方向将储罐分为2-5段；
②设定焊缝排版方式：以储罐筒体底部120°范围内不设置纵缝为原则，对每段储罐进行分片及焊缝排版；
2）完成储罐分段的制造
①制造储罐的分片壳板：根据设定的分段、分片及焊缝排版方式计算储罐分片壳板的尺寸，下料加工制作分片壳板；
②组焊成储罐分段：将制造好的分片壳板组对成各储罐分段，再完成各储罐分段内纵缝、环缝的焊接；
③焊缝无损检测：对各储罐分段中的焊缝进行无损检测及返修；
④各储罐分段底部的除锈及防腐涂敷：对各储罐分段底部120°范围内外表面进行除锈及防腐涂敷；相邻储罐分段的对接环缝部位，距焊缝中心线200mm范围内不进行防腐涂敷；
3）在沙床中开挖壕沟
①定位好储罐置于沙床上的详细位置；
②根据储罐的位置将沙床堆墩至储罐底部60°高度，并挖掘修筑好储罐底部的圆柱侧面轮廓后；
③在相邻两段储罐分段对接环缝位置正下方的沙床中开挖壕沟；
4）运输及吊装储罐分段
①在各储罐分段底部布置临时鞍座，顶部设置临时吊耳；将各储罐分段运输至沙床旁边；
②依次吊装储罐分段到沙床相应位置：利用吊车依次将各储罐分段吊装到沙床上的相应位置；
③调整储罐整体的直线度：调整各储罐分段的管口方位、管口垂直度及储罐整体的直线度；
5）储罐分段对接环缝的现场组焊
①焊接储罐分段对接环缝：在壕沟内及壕沟上方，完成储罐分段对接环缝的焊接；
②储罐分段对接环缝的无损检测：在壕沟内及壕沟上方，按照设计技术要求对储罐分段对接环缝进行无损检测及返修；
③储罐分段对接环缝部位底部的除锈及防腐涂敷：对储罐分段对接环缝部位的底部120°范围内外表面进行除锈及防腐涂敷；
6）回填壕沟：采用沙袋回填壕沟至储罐底部60°高度，即与沙床堆墩高度保持一致；
7）储罐整体水压试验
①继续堆墩沙床至储罐底部120°高度；
②将沙床压实到至少95%的最大干密度；
③对储罐整体进行水压试验；
8）储罐上部的除锈及防腐涂敷：对所有储罐壳体及焊缝剩余的外表面进行除锈及防腐涂敷。
2.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤1）中的步骤①设定储罐的分段数量的分段原则为：根据储罐的总长度、直径、重量，以及运输吊装能力取储罐的分段数量的最小值。
3.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤1）中的步骤②设定焊缝排版方式：每段储罐分段沿轴向分为若干节段，每个节段沿径向分为若干分片壳板；相邻两个节段的纵缝距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
4.根据权利要求3所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：位于两端的储罐分段的外端部设有球型封头，所述球型封头壳板的分片采用橘瓣式、足球瓣式或混合式，相邻纵缝的距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
5.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤3）中的壕沟的边坡面应夯实，再构筑砖砌或混凝土砌筑的护坡。
6.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤5）的步骤①中：焊接储罐分段上方的对接环缝时，应在壕沟上搭设脚手架、铺设钢跳板组建作业平台。
7.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤5）的步骤②中：采用直接加压气泡泄露试验对储罐底部120°范围内的对接环缝进行局部泄露性检测。
8.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤6）中沙袋内装的沙土材料与沙床材料一致，并压实到至少95%的最大干密度。
9.根据权利要求1所述的覆土式储罐在沙床上的分段组装方法，其特征在于：所述步骤7）中的水压试验合格后，再对所有对接焊缝表面进行磁粉检测或渗透检测。
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