CN109538923A - 大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法 - Google Patents

大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法 Download PDF

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CN109538923A CN201811452065.4A CN201811452065A CN109538923A CN 109538923 A CN109538923 A CN 109538923A CN 201811452065 A CN201811452065 A CN 201811452065A CN 109538923 A CN109538923 A CN 109538923A
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Abstract

本发明涉及一种大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，包括以下步骤：1)储罐分片壳板的制造及运输；2)分片壳板现场组焊，拼接成储罐；3)沙床及壕沟施工；4)利用壕沟作为通道将储罐整体转移至沙床预定位置；5)回填壕沟；6)储罐整体水压试验；7)储罐上部的除锈及防腐涂敷；8)挡土墙及覆土层的施工。本发明提供了系统的分步实施方法，确保了大型覆土式储罐分片现场组焊的施工质量，减小了对连续式沙床的破坏，解决了确保沙床密实性和连续性的技术难点，避免了选用超大型起重设备或重型运输设备施工作业，具有设备投入成本低、经济性高、施工便捷、质量稳定等特点。

Description

大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法
技术领域
本发明涉及大型石油化工静设备安装领域，更具体地说，涉及一种大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法。
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，直接置于地表或半开挖地面以上的沙床上，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，可选择首先在工厂分片制作，然后在现场组焊。由于储罐为卧式圆筒形，底部无鞍座支撑，直接置于沙床上，沙床是覆土式储罐建造后运行使用时存放的底部平台，具有密实性、连续性等特点，储罐的分片组焊不宜在沙床上直接进行，以免破坏沙床的密实性和连续性。大型覆土式储罐在现场组焊后，需整体转移到沙床上就位，大型储罐体积大、重量重，采用整体吊装转移时所需大型施工机械投入高。此外，大型覆土式储罐在现场组焊及转移到沙床上的过程中，还需合理安排焊接、无损检测、焊后热处理、水压试验、防锈处理及防腐涂敷等作业。根据具体的情况解决上述技术难点并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
本发明要解决的技术问题在于，提供一种大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，确保了大型覆土式储罐分片现场组焊的施工质量，减小了对连续式沙床的破坏。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，包括以下步骤：
1)储罐分片壳板的制造及运输
①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，对储罐进行分片及焊缝排版；
②制造储罐的分片壳板：
根据设定的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。
③运输分片壳板至现场组焊区域：
采用专用托架运输制造好的分片壳板至储罐现场组焊区域。
2)分片壳板现场组焊
①分片壳板现场组焊成储罐整体：
在现场组焊区域内，先将制造好的储罐分片壳板立式组装(即纵缝垂直于地面)成单个筒节，采用立焊位置完成纵缝的焊接，再将焊好的筒节转置90°成卧式，并与另一个焊好的筒节组装，依次将所有筒节组装成的筒体，最后再与筒体两端的球型封头组装成储罐整体，并完成环缝的焊接。
②焊缝无损检测：
对各储罐分片壳板的对接焊缝进行无损检测及返修。
③焊后热处理：
按照设计技术要求完成储罐各焊缝的焊后热处理。
④各储罐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)沙床及壕沟施工
①按照设计要求进行沙床施工，定位好储罐置于沙床上的详细位置；
②堆墩沙床至储罐底部60°的设计高度，并挖掘修筑好储罐底部的圆柱侧面轮廓；
③在沙床中开挖两条垂直于储罐长度方向的壕沟。
4)利用壕沟作为通道将储罐整体转移至沙床预定位置
采用滑移就位方法，包括如下步骤：
步骤①、根据沙床的规划设计，计算现场组焊区域的标高与储罐在沙床上就位的标高落差，设计储罐需要被顶升的高度；
步骤②、顶升操作：利用专用可拆卸鞍式顶升托架将储罐在现场组焊区域顶升至设计高度；
步骤③、滑移托架就位：储罐顶升至设计高度后，将储罐转移到设置于壕沟内的直线滑移轨道上的滑移托架上，并顶升滑移托架至储罐标高超过沙床最小通行高度；
步骤④、水平顶托滑移：利用顶推装置将储罐平推至沙床上对应设计位置；
步骤⑤、储罐就位：移出储罐底部的滑移托架，使储罐完全落于沙床上对应位置。
重复以上步骤①-步骤⑤，可将多个已完成现场组焊的储罐整体转移至沙床预定位置。
采用SPMT装置。SPMT是Self-propelled modular transporter的缩写，即自行式模块运输车，又名自行式液压平板车。采用SPMT装置时，包括如下步骤：
步骤①、顶升操作：根据沙床的规划设计，计算现场组焊区域的标高与储罐在沙床上就位的标高落差，设计储罐需要被顶升的高度，利用专用可拆卸鞍式顶升托架将储罐在现场组焊区域顶升至设计高度；
步骤②、SPMT就位：储罐顶升至设计高度后，将储罐转移到设置于壕沟延长线上的SPMT上，调整SPMT上托架的高度，使储罐标高超过沙床最小通行高度；
步骤③、驱动SPMT沿壕沟直线行走至沙床上对应设计位置；
步骤④、储罐就位：移出储罐底部的SPMT，使储罐完全落于沙床上对应位置；
步骤⑤、沿壕沟驶出SPMT。
重复以上步骤①-步骤⑤，可将多个已完成现场组焊的储罐整体转移至沙床预定位置。
5)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。
6)储罐整体水压试验
①继续堆墩沙床至储罐底部120°高度；
②压实到至少95％的最大干密度；
③对储罐整体进行水压试验。
7)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。
8)挡土墙及覆土层的施工
所述步骤1)中的步骤①设定焊缝排版方式：根据储罐的总长度、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，尽量较少储罐壳板的分片数量及焊缝数量。
优选地，大型覆土式储罐的筒体沿轴向分为若干筒节，每个筒节再沿径向均匀分为2块分片壳板；相邻两个筒节分片壳板的纵缝距离应大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。储罐筒体两端设有球型封头，球型封头壳板的分片采用橘瓣式、足球瓣式或混合式，相邻纵缝的距离应大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
所述步骤1)中的步骤③储罐分片壳板的运输：现场组焊区域应靠近覆土式储罐的沙床。
所述步骤2)中的步骤①分片壳板现场组焊成储罐整体：筒节的组装和环缝的焊接在一对焊接辊轮架和一对专用可拆卸鞍式顶升托架上完成。
所述步骤2)中的步骤①分片壳板现场组焊成储罐整体：储罐应平行于储罐在沙床中的预定位置进行组焊，组焊成整体后，可直线转移至沙床预定位置。
所述步骤3)中的壕沟应避开覆土式储罐的罐底通道，壕沟的中心线位置为预留储罐整体转移的通道。
所述步骤3)中的壕沟的边坡面应夯实，优选地，可构筑砖砌或混凝土砌筑的护坡。
所述步骤3)中的壕沟的宽度应能容纳滑移装置或SPMT装置的通行和维护，壕沟的底部的标高与现场组焊区域的标高一致。
所述步骤5)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6)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。
实施本发明的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，具有以下有益效果：
1、本发明提出了大型储罐新型焊缝排版方式，减少了储罐的焊缝和焊接工作量。
2、本发明采用现场分片组对焊接，然后再整体转移到沙床上的施工组织方式，减小了对连续式沙床的破坏，避免了储罐产生不均匀沉降，规避了直接在沙床上进行焊接或无损检测，合理安排了水压试验，并在水压试验前后分别找准时机安排防锈处理、防腐涂敷等作业，成功解决了确保沙床密实性和连续性的技术难点；
3、本发明采用储罐整体转移到沙床上的方法，采用顶推滑移或SPMT装置的方法，避免了选用超大型起重设备或重型运输设备施工作业，具有设备投入成本低、经济性高、施工便捷、质量稳定等特点。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为大型覆土式储罐分片现场组焊建造的流程图；
图2为储罐沿长度方向的焊缝排版示意图；
图3为储罐横截面方向的焊缝排版示意图；
图4为储罐分片壳板现场组焊成储罐整体的示意图；
图5为利用壕沟作为通道将储罐整体转移至沙床预定位置的示意图；
图6为图5中覆土式储罐及沙床结构的截面示意图；
图7为实施例一采用滑移就位方法将储罐整体转移至沙床预定位置的示意图；
图8为实施例二采用SPMT装置将储罐整体转移至沙床预定位置的示意图；
图9为壕沟的局部及回填的示意图；
图10为覆土式储罐横截面方向分阶段除锈及防腐涂敷的示意图；
图11为图8的横截面示意图；
附图标记：
1-沉降均匀的平整场地或基础，2-沙床，3-挡土墙，4-储罐，5-罐底通道，6-覆土层，7-壕沟，8-现场组焊区域，9-分片壳板，10-筒节，11-筒体，12-球型封头，13-纵缝，14-环缝，15-专用可拆卸鞍式顶升托架，16-滑移托架，17-滑移轨道，18-顶推装置，19-SPMT，20-沙袋。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
某大型覆土式储罐，储罐4底部无永久固定的鞍座支撑，直接置于地表以上的沙床2上，沙床2下为沉降均匀的平整场地或基础1，储罐4一侧设有挡土墙3。储罐4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2017版规范(ASME BPVC Sec.Ⅷ，Div.2，Ed.2017)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℃@2.0MPa，最大允许工作压力(MAWP)为2.0MPa@50℃，全容积2356m3，装载容积2000m3，储罐4的筒体11及球形封头12的钢材材质均为SA-516Gr70，储罐4的内径为8000mm，筒体11壁厚54mm，球型封头12壁厚36mm，总长57600mm，净重约635t。
如图1所示，本例大型覆土式储罐4采用分片现场组焊建造方法，它包括以下步骤：
1)储罐分片壳板的制造及运输
①设定焊缝排版方式
根据储罐4的总长度、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4壳板的分片形式及焊缝排版方式。储罐4的筒体11沿轴向共分为11个筒节10，每个筒节的宽度均为4154mm，每个筒节10再沿径向均匀分为2块相同的分片壳板9。每个筒节10中两块分片壳板9的纵缝13构成的平面与储罐4的水平面错开5°，相邻两个筒节10的纵缝13交错布置。如图2及图3所示。该储罐4的筒体11的焊缝布置排版方式保证了相邻两个筒节10中的分片壳板9的纵缝13距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚，在储罐4筒体11底部120°范围内未设置纵缝13。储罐4筒体两端设有球型封头12，球型封头12壳板的分片采用橘瓣式，相邻纵缝的距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚。
②制造储罐的分片壳板
根据设定的分片及焊缝排版方式计算储罐分片壳板9的尺寸，下料加工制作分片壳板9。
③储罐分片壳板的运输：
采用专用托架运输制造好的分片壳板9至储罐4的现场组焊区域8。现场组焊区域8应靠近覆土式储罐4的沙床2。
2)分片壳板现场组焊
①分片壳板现场组焊成储罐整体：
在现场组焊区域内8内，如图4，先将制造好的分片壳板9立式组装(即纵缝13垂直于地面)成单个筒节10，采用立焊位置完成纵缝13的焊接，再将焊好的单个筒节10转置90°成卧式，并与另一个焊好的筒节10组装，依次将所有筒节10组装成的筒体11，最后再与筒体11两端的球型封头12组装成储罐4整体，并完成环缝14的焊接。
筒节10的组装和环缝14的焊接在一对焊接辊轮架和一对专用可拆卸鞍式顶升托架15上完成。
储罐4在平行于储罐4在沙床2中的预定位置进行组焊，组焊成整体后，可直线转移至沙床2中的预定位置。
②焊缝无损检测：对各储罐分片壳板的对接纵缝13和环缝14进行无损检测及返修。尤其应注意储罐4底部120°范围内的对接环缝14的无损检测，确保焊接质量符合设计要求。优选的，采用直接加压气泡泄露试验对储罐4底部120°范围内的所有对接环缝14进行局部泄露性检测。
③焊后热处理
按照设计技术要求完成储罐4各焊缝的焊后热处理。
④各储罐4底部的除锈及防腐涂敷：
按照设计技术要求，对各储罐4底部120°范围内(如图10及图11中的A部分)外表面进行除锈及防腐涂敷。
3)沙床及壕沟施工
①按照设计要求进行沙床2施工，定位好储罐4置于沙床2上的详细位置；
②堆墩沙床2至储罐底部60°的设计高度(即指沙床2堆墩后要覆盖住储罐4的筒体11底部60°的范围的高度，即图6中Ⅰ部位的高度)，并挖掘修筑好储罐4底部的圆柱侧面轮廓；
③在沙床中开挖两条垂直于储罐长度方向的壕沟。
壕沟7应避开了覆土式储罐4的罐底通道5，壕沟7的中心线位置为预留储罐4整体转移的通道。壕沟7的边坡面应夯实，优选的，可构筑砖砌或混凝土砌筑的护坡。壕沟7的宽度应能容纳滑移托架16、顶推装置18或SPMT19装置的通行和操作，壕沟7底部的标高与现场组焊区域8的标高一致。
4)利用壕沟7作为通道将储罐4整体转移至沙床2预定位置。
实施例一
如图7所示，采用滑移就位方法，包括如下步骤：
步骤①、根据沙床2的规划设计，计算现场组焊区域8的标高与储罐4在沙床2上就位的标高落差，设计储罐4需要被顶升的高度；
步骤②、顶升操作：利用专用可拆卸鞍式顶升托架15将储罐4在现场组焊区域8顶升至设计高度；
步骤③、滑移托架16就位：储罐4顶升至设计高度后，将储罐4转移到设置于壕沟7内的直线滑移轨道17上的滑移托架16上，并顶升滑移托架16至储罐4标高超过沙床2最小通行高度；
步骤④、水平顶托滑移：利用顶推装置18将储罐4平推至沙床2上对应设计位置；
步骤⑤、储罐4就位：移出储罐4底部的滑移托架16，使储罐4完全落于沙床2上对应位置。
重复以上步骤①-步骤⑤，将另外两个已完成现场组焊的储罐4整体转移至沙床2预定位置。储罐4整体转移过程中，应避免损坏沙床2及已开挖的壕沟7。
实施例二
如图8所示，采用SPMT19装置，包括如下步骤：
步骤①、顶升操作：根据沙床2的规划设计，计算现场组焊区域8的标高与储罐4在沙床2上就位的标高落差，设计储罐4需要被顶升的高度；利用专用可拆卸鞍式顶升托架15将储罐4在现场组焊区域8顶升至设计高度；
步骤②、SPMT19就位：储罐4顶升至设计高度后，将储罐4转移到设置于壕沟7延长线上的SPMT19上，并顶升SPMT19至储罐4标高超过沙床2最小通行高度；
步骤③、驱动SPMT19沿壕沟7直线行走至沙床2上对应设计位置；
步骤④、储罐4就位：移出储罐4底部的SPMT19，使储罐4完全落于沙床2上对应位置。
步骤⑤、沿壕沟7驶出SPMT19。
重复以上步骤①-步骤⑤，将另外两个已完成现场组焊的储罐4整体转移至沙床2预定位置。储罐4整体转移过程中，应避免损坏沙床2及已开挖的壕沟7。
5)回填壕沟
如图9所示，采用沙袋20回填壕沟7至储罐4底部60°高度，即与沙床2堆墩高度保持一致。沙袋20内装的沙土材料与沙床2的材料一致，并压实到至少95％的最大干密度。沙袋20回填后的壕沟7还需再次压实处理，达到至少95％的最大干密度。
6)储罐整体水压试验
①继续堆墩沙床2至储罐4底部120°高度(即指沙床2堆墩后要覆盖住储罐4的筒体11底部120°的范围的高度，即图6中Ⅱ部位的高度)；
②压实到至少95％的最大干密度；
③对储罐4整体进行水压试验。水压试验合格后，再对所有对接纵缝13和环缝14表面进行磁粉检测或渗透检测(对储罐4底部120°范围内的对接环缝14，可只在储罐4内部对焊缝内侧表面进行磁粉检测或渗透检测)。
7)储罐上部的除锈及防腐涂敷
对所有储罐4壳体及焊缝剩余的外表面进行除锈及防腐涂敷。
如图10及图11所示，本例中，储罐4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。
表1储罐4各部位的外表面除锈及防腐涂敷分阶段施工汇总
8)挡土墙及覆土层6(图6中Ⅲ部位)的施工。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)储罐分片壳板的制造及运输；
2)分片壳板现场组焊，拼接成储罐；
3)沙床及壕沟施工；
4)利用壕沟作为通道将储罐整体转移至沙床预定位置；
5)回填壕沟；
6)储罐整体水压试验；
7)储罐上部的除锈及防腐涂敷；
8)挡土墙及覆土层的施工。
2.根据权利要求1所述的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，所述步骤1)进一步包括：
①设定焊缝排版方式：
对储罐进行分片及焊缝排版；
②制造储罐的分片壳板：
根据设定的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。
③运输分片壳板至现场组焊区域：
采用托架运输制造好的分片壳板至储罐现场组焊区域。
3.根据权利要求1所述的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，所述步骤2)进一步包括：
①分片壳板现场组焊成储罐整体：
在现场组焊区域内，先将制造好的储罐分片壳板立式组装成单个筒节，采用立焊位置完成纵缝的焊接，再将焊好的筒节转置90°成卧式，并与另一个焊好的筒节组装，依次将所有筒节组装成的筒体，最后再与筒体两端的球型封头组装成储罐整体，并完成环缝的焊接；
②焊缝无损检测：
对各储罐分片壳板的对接焊缝进行无损检测及返修；
③焊后热处理：
完成储罐各焊缝的焊后热处理；
④各储罐底部的除锈及防腐涂敷：
对各储罐分段底部内外表面进行除锈及防腐涂敷。
4.根据权利要求1所述的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括：
①进行沙床施工，定位好储罐置于沙床上的详细位置；
②堆墩沙床至储罐底部的设计高度，并挖掘修筑好储罐底部的圆柱侧面轮廓；
③在沙床中开挖两条垂直于储罐长度方向的壕沟。
5.根据权利要求1所述的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，所述步骤4)采用滑移就位方法，包括如下步骤：
步骤①、根据沙床的规划设计，计算现场组焊区域的标高与储罐在沙床上就位的标高落差，设计储罐需要被顶升的高度；
步骤②、顶升操作：利用专用可拆卸鞍式顶升托架将储罐在现场组焊区域顶升至设计高度；
步骤③、滑移托架就位：储罐顶升至设计高度后，将储罐转移到设置于壕沟内的直线滑移轨道上的滑移托架上，并顶升滑移托架至储罐标高超过沙床最小通行高度；
步骤④、水平顶托滑移：利用顶推装置将储罐平推至沙床上对应设计位置；
步骤⑤、储罐就位：移出储罐底部的滑移托架，使储罐完全落于沙床上对应位置。
6.根据权利要求1所述的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，所述步骤4)采用SPMT装置运输，包括如下步骤：
步骤①、顶升操作：根据沙床的规划设计，计算现场组焊区域的标高与储罐在沙床上就位的标高落差，设计储罐需要被顶升的高度，利用专用可拆卸鞍式顶升托架将储罐在现场组焊区域顶升至设计高度；
步骤②、SPMT就位：储罐顶升至设计高度后，将储罐转移到设置于壕沟延长线上的SPMT上，调整SPMT上托架的高度，使储罐标高超过沙床最小通行高度；
步骤③、驱动SPMT沿壕沟直线行走至沙床上对应设计位置；
步骤④、储罐就位：移出储罐底部的SPMT，使储罐完全落于沙床上对应位置；
步骤⑤、沿壕沟驶出SPMT。
7.根据权利要求1所述的大型覆土式储罐分片现场组焊建造方法，其特征在于，在所述步骤1)中，大型覆土式储罐的筒体沿轴向分为若干筒节，每个筒节沿径向均匀分为2块分片壳板；相邻两个筒节分片壳板的纵缝距离大于200mm，且大于3倍的壳体板厚；储罐筒体两端设有球型封头，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。
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