CN112727217B - 一种在掩体内安装钢膜结构油罐的方法 - Google Patents

Abstract

一种在掩体内安装钢膜结构油罐的方法，先在安装空间的顶部安装多个吊耳，每个吊耳的位置与安装作业位置对应；然后制作承台，承台的顶部有凸起的基础；最后执行步骤1)模块化预制；2)底板组装安装；3)箱体组装；4)罐顶组装。本方法通过型钢、钢板预制或现场组装成安装单元进行钢膜结构油罐的安装施工，单元适于在较小的密闭空间内完成施工。

Description

一种在掩体内安装钢膜结构油罐的方法

技术领域

本技术方案属于储罐安装技术领域，具体是一种在掩体内安装钢膜结构油罐的方法。

背景技术

油罐是常见的储油设备。在某些空间受限的封闭空间内，油罐是采用多段圆筒型钢板依次焊接制成，多见的是卧式即油罐的轴线平行于地面。该结构油罐的不能充分利用空间的边角位置，且在结构强度要求下，圆桶型罐壁的厚度较厚。

膜结构是采用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合共同受力形成具有一定刚度的稳定曲面。膜结构的罐体常用来储气等。如何在有限的封闭空间(如掩体)内采用膜结构制成储油罐尚无先例。

发明内容

本发明创造的思路是以钢膜材料与支撑体系构成油罐。但是在窄小空间内，由于钢膜结构油罐施工的施工空间受限，钢膜结构油罐自身结构复杂，由型钢结构骨架及钢膜板组装成罐体，具有安装要求高、焊接工作量大、焊缝质量要求高等特点。传统的方形罐(包括储油罐以及其它罐体)设备主要规格有1000m³、2000m³等，目前还没有钢膜结构油罐的相关成熟技术供参考。

对此，本发明提出一种在掩体内安装钢膜结构油罐的方法，先在安装空间的顶部安装多个吊耳，每个吊耳的位置与安装作业位置对应；然后制作承台，承台的顶部有凸起的基础；最后执行步骤1)模块化预制；2)底板组装安装；3)箱体组装；4)罐顶组装；

所述步骤1)中，

1.1)组装预制平台，由混凝土硬化得到预制场地，按照图纸尺寸定位立柱间距和定位横梁位置；

1.2)立柱、横梁分别预制；

1.3)按照图纸尺寸下料，采用模压成型或卷板成型制得壁板；成型的弧形的壁板放置在胎具上防止变形；

1.4)预制箱体模块：除了位于箱体四角位置的立柱，箱体的左右两侧面的立柱分别与横梁组装成框架；立柱底部采用型钢点焊制成稳定框架，立柱间组装壁板，壁板与H型钢立柱的翼缘板对焊焊接，制成箱体侧面模块；

箱体的前后两端面的立柱分别与横梁组装成框架；立柱底部采用型钢点焊制成稳定框架，立柱间组装端板，端板与H型钢立柱的翼缘板对焊焊接，制成箱体端面模块；

所述步骤2)中，

2.1)先对安装基础顶标高抄平；然后安装边缘板与柱脚板，步骤为：先按照放线位置定位各个柱脚板，调整高度，并用地脚螺栓拧紧固定于安装基础；再铺设边缘板，边缘板找平，边缘板与柱脚板之间对接缝平整；

2.2)划出底板中心线，先铺设第一中间定位板，在第一中间定位板的各个对接焊缝位置下方点焊安装焊接垫板；第一中间定位板的一条中线与长方形的一条中线对齐；

2.3)第一中间定位板的左右两边分别依次铺设中幅板，调整对口间隙，并点焊固定；焊缝位置安装防变形卡具；直至中幅板到达左右两侧的边缘板的位置；

2.4)第一中间定位板的前后两边分别依次铺设中幅板：中幅板的一条中线与第一中间定位板的另一条中线对齐，调整对口间隙，并点焊固定；

2.5)然后再铺设第二中间定位板；第二中间定位板的一条中线与长方形的一条中线对齐，且第二中间定位板与第一中间定位板间隔一块中幅板；

按照步骤2.3)和2.4)的方法铺设中幅板；

重复步骤2.5)直到所有中幅板铺设完成；

与边缘板相邻的中幅板搭接在相应的边缘板上面，并焊接固定，且与壁板之间留有间隙；相邻中幅板之间的焊缝底面预设焊接垫板，并与一块相应的中幅板点焊固定；

2.6)弧形底板与前后边缘板之间焊接月牙板，使弧形底板与基础结合严密，月牙板与底板、边缘板留有组对间隙，保证焊缝全焊透；

2.7)底板焊接完成，采用真空箱法对每条焊缝进行真空检查；

所述步骤3)中，

3.1)在底板上画出立柱中心十字线；

3.2)罐体四角位置的立柱安装：调整中心十字线与安装中心线重合，点焊固定；安装立柱中部、上部外侧与安装空间侧壁的支撑筋板点焊固定；焊接立柱与柱脚板；

3.3)吊装预制的箱体侧面模块就位，每个立柱与柱脚板中心线对中，调整立柱垂直度，柱脚点焊固定，安装立柱上部外侧与安装空间侧壁的支撑筋板点焊固定；焊接立柱与柱脚板；

3.4)吊装预制的箱体端面模块就位，每个立柱与柱脚板中心线对中，调整立柱垂直度，柱脚点焊固定，安装立柱上部外侧与安装空间侧壁的支撑筋板点焊固定；焊接立柱与柱脚板；

3.5)安装四角立柱与箱体侧面、端面模块的立柱之间的壁板以及端板：壁板以及端板就位，上下左右间隙调整均匀，点焊固定，与立柱点焊间距为10～15mm；

3.6)壁板以及端板与立柱H型钢翼缘板对焊焊接；

所述步骤4)中，

罐顶包括多根相同的弧形梁以及罐顶板；弧形梁相互平行；相邻的至少两根弧形梁预制成弧形框架梁作为一个吊装单元；同一吊装单元中，相邻两弧形梁之间通过支撑连接件焊接实现连接；弧形梁是由多根弧形H型钢依次对接并焊接构成，相邻的弧形梁的对接焊缝错开；

罐顶组装步骤包括：

4.1)在罐内组装弧形框架梁；

4.2)在防护安装空间顶部安装多个吊耳，每个吊耳的位置与一个弧形框架梁的安装位置对应；

4.3)所有弧形框架梁作吊装就位，调整弧形梁使弧形梁两端的位置与相应立柱顶端位置对应后临时固定，然后再把弧形梁与立柱组焊；

4.4)相邻的弧形框架梁之间采用支撑连接件焊接固定；

4.5)铺设罐顶板；罐顶板是内齐平，与弧形梁的H型钢翼缘板对焊焊接；

罐顶板在罐内组焊成单块整板，由相应吊耳采用起吊装置把单块整板提升至弧形梁，并与弧形梁组对点焊固定；

4.6)把所有点焊固定的组件焊接固定；

所述步骤1)～4)中，焊接顺序：

1)底板的焊接中，

中幅板：先短缝，后长缝；长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，采用卡具进行反变形；

边缘板与中幅板的连接缝：待中幅板、边缘板焊缝全部焊完后，再焊其连接长缝，焊工要均匀对称分布分段退焊；中幅板长缝焊接工作宜安排在安装空间顶部砼浇筑完成后施焊；

2)罐壁的焊接：

先罐内纵缝，再罐外纵缝；

清根方法：碳弧气刨与砂轮机修磨清根，且用砂轮机打磨成金属光泽；

纵缝焊接时，焊接采用分段退焊法，盖面焊接从下至上一次焊完，且同一带板纵缝焊接应对称施焊；

3)罐顶板的焊接：

先短缝，后长缝；长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，采用卡具进行反变形。

本安装方法制得的油罐结构包括安装空间以及安装空间内的油罐，油罐包括承台、底板、箱体和罐顶；

承台是长方形，承台的主体是混凝土制成的平面，承台的四边为凸起的基础；

底板包括底板主体和边缘板；边缘板分别连接于承台的基础，底板主体是弧面，弧面是一个圆柱形侧面的一部分；底板主体的左右两边分别直接连接左右两边的边缘板，底板主体的前后两边与前后两边的边缘板之间通过月牙板连接，月牙板是弓形，弓形的弧连接底板主体，弓形的弦连接边缘板；

箱体是由多根立柱以及立柱之间连接的壁板构成的长方体形箱型结构；相邻立柱之间连接有横梁；

罐顶是由多根平行的弧形梁以及相邻弧形梁之间连接的罐顶板构成的拱顶结构；罐顶板是另一个圆柱形侧面的一部分；

底板对应的圆柱体和罐顶板对应的圆柱体的轴线平行；

箱体底部连接于底板，拱顶连接于箱体顶部；

位于箱体左右两侧面的成对的立柱顶端分别连接弧形梁的两端；位于箱体前后两端面的立柱分别通过支撑连接件连接于首尾两端的弧形梁，并且相应的立柱、支撑连接件、弧形梁之间连接端板；

所述壁板、端板和罐顶板都是钢膜板；

所述底板主体在承台上的投影是长方形的；底板主体由多块中间定位板和多块中幅板对接并焊接构成；中间定位板和中幅板的宽度相同；

一组底板主体单元为：一块中间定位板的左右两边分别依次连接多块中幅板，直至达到并分别连接左右两边的边缘板；这块中间定位板的前边连接一块中幅板，这块中幅板的左右两边分别连接多块中幅板，直至达到并分别连接左右两边的边缘板；

多组底板主体单元依次并排连接构成底板主体；第一组和最后一组底板主体单元的侧边分别连接一块月牙板的弧；

所述立柱分为箱体四角位置的四角立柱、箱体前后两端面位置的端面立柱以及箱体左右两侧面位置的侧面立柱；各根端面立柱的上部连接横梁构成端面安装单元；各根侧面立柱的上部连接横梁构成侧面安装单元，

四角立柱分别通过柱脚板固定于基础；各个端面以及侧面安装单元的立柱分别通过柱脚板固定于基础；

所述罐顶中，相邻的至少两根弧形梁预制成弧形框架梁作为一个吊装单元，同一吊装单元中，相邻两弧形梁之间通过支撑连接件连接；吊装单元中的各根弧形梁的两端连接于侧面立柱中成对的两根立柱顶部。

进一步：

所述油罐与安装空间之间连接有加强连接结构；加强支撑结构包括：

罐顶与安装空间顶部之间钢管；钢管有多列，它们自罐顶的首端到尾端依次排列；每根钢管的底端与弧形梁连接，每根钢管的顶端与安装空间顶面连接(安装空间的顶部预埋的安装件连接)

立柱与安装空间的左右侧壁以及前后端面之间的支撑筋板；对于任一立柱，两根支撑筋板的首端分别垂直于立柱的顶部和中部，两根支撑筋板的末端分别连接于安装空间的壁上；位于立柱顶部的支撑筋板的末端分别通过斜拉钢筋/T型筋板连接于该立柱两侧的横梁。

所述油罐的顶部和/或侧壁开有孔洞，作为油料的进出口(安装泵)。

所述底板主体中，中间定位板与中幅板之间，以及相邻中幅板之间为焊接连接，在焊接的焊缝下连接有焊接垫板。通过焊接垫板，便于提高焊接作业的便利程度以及提高焊接质量。

本结构油罐可以通过型钢、钢板预制或现场组装成安装单元进行安装施工，单元适于在较小的密闭空间内完成施工。油罐成品通过本身的结构支撑件以及与密闭空间侧壁、顶部的连接件来对油罐结构进行加强。本结构油罐充分利用了安装空间，与安装空间融为一体，结构加强、容积最大化。本钢膜结构制成储油罐，罐内储油通过对膜材内部施加一定的张力，使其具备了抵抗外荷载能力，从而充当结构材料的结构体系。这种形式能够充分利用钢膜材的受力性能。

附图说明

图1是本实施例的油罐安装流程图；

图2是本实施例的箱体平面示意；

图3是中幅板铺设示意图；

图4a是本例的钢膜结构油罐的侧面结构示意图；

图4b是本例的钢膜结构油罐的一侧端面结构示意图；

图4c是本例的钢膜结构油罐的一个断面的结构示意图；

图4d是承台的俯视结构示意图(含底板的边缘板)；

图4e是底板的俯视结构示意图(局部)；

图4f是底板以及边缘板的连接结构示意图；

图4g是中间定位板(或中幅板)与中幅板之间的焊接结构示意图；

图4h是月牙板结构示意图；

图4i是位于立柱顶部的支撑筋板的连接结构示意图；

图4a～4i中，安装空间1、油罐2、承台3、底板4、箱体6、罐顶7、基础8、底板主体9、边缘板10、月牙板11、立柱12、壁板13、横梁14、弧形梁15、罐顶板16、支撑连接件17、端板18、中间定位板19、中幅板20、焊接垫板21、顶部型钢支撑22、侧面型钢支撑23、斜拉钢筋24、锚板25，斜线阴影部分为掩体的安装空间之外的高强度钢筋混凝土层。

具体实施方式

本方法安装的油罐如图4a～4i，其中，掩体内部为拱形的安装空间，安装空间的侧壁、顶面等位置由高强度钢筋混凝土层进行加强处理。根据现场实际地理情况，油罐两端面中，两个端面均对应有高强度钢筋混凝土层或只有一端面对应有高强度钢筋混凝土层或两端面都没有高强度钢筋混凝土层。如果有高强度钢筋混凝土层，则油罐的相应端面可以设加强支撑结构(型钢支撑)与相应高强度钢筋混凝土层通过锚板连接。

参考附图4a～4d：该钢膜结构油罐，包括安装空间1以及安装空间1内的油罐2。油罐2包括承台3、底板4、箱体6和罐顶7；

承台3是长方形，承台3的主体是混凝土制成的平面，承台3的四边为凸起的基础8；

底板4包括底板主体9和边缘板10；边缘板10分别连接于承台3的基础8，底板主体9是弧面，弧面是一个圆柱形侧面的一部分；底板主体9的左右两边分别直接连接左右两边的边缘板10，底板主体9的前后两边与前后两边的边缘板10之间通过月牙板11连接，月牙板11是弓形，弓形的弧连接底板主体9，弓形的弦连接边缘板10，如图4h。

箱体6是由多根立柱12以及立柱12之间连接的壁板13构成的长方体形箱型结构；相邻立柱12之间连接有横梁14；

罐顶7是由多根平行的弧形梁15以及相邻弧形梁15之间连接的罐顶板16构成的拱顶结构；整体罐顶板16是另一个圆柱形侧面的一部分；

底板4对应的圆柱体和罐顶板16对应的圆柱体的轴线平行；

箱体6底部连接于底板4，拱顶连接于箱体6顶部；

位于箱体6左右两侧面的成对的立柱顶端分别连接弧形梁15的两端；位于箱体6前后两端面的立柱分别通过支撑连接件17连接于首尾两端的弧形梁15，并且相应的立柱、支撑连接件17、弧形梁15之间连接端板18；

所述壁板13、端板18和罐顶板16都是钢膜板；

所述底板主体9在承台3上的投影是长方形的；

如图4e，底板主体9由多块中间定位板19和多块中幅板20拼接(对接并焊接)构成；中间定位板19和中幅板20的宽度相同；

一组底板主体单元为：一块中间定位板19的左右两边分别依次连接多块中幅板20，直至达到并分别连接左右两边的边缘板10；这块中间定位板19的前边连接一块中幅板20，这块中幅板20的左右两边分别连接多块中幅板20，直至达到并分别连接左右两边的边缘板10；如图4f所示，中幅板20搭在边缘板10上，并焊接。

多组底板主体单元依次并排连接构成底板主体9；第一组和最后一组底板主体单元的侧边分别连接一块月牙板11的弧；

所述立柱分为箱体6四角位置的四角立柱、箱体6前后两端面位置的端面立柱以及箱体6左右两侧面位置的侧面立柱；各根端面立柱的上部连接横梁14构成端面安装单元；各根侧面立柱的上部连接横梁14构成侧面安装单元，

四角立柱分别通过柱脚板固定于基础8；各个端面以及侧面安装单元的立柱分别通过柱脚板固定于基础8；

所述罐顶7中，相邻的至少两根弧形梁15预制成弧形框架梁作为一个吊装单元，同一吊装单元中，相邻两弧形梁15之间通过支撑连接件17连接；吊装单元中的各根弧形梁15的两端连接于侧面立柱中成对的两根立柱顶部。

所述油罐2与安装空间1之间连接有加强连接结构；加强支撑结构包括：

罐顶7与安装空间1顶部之间的顶部型钢支撑22，如图4a，顶部型钢支撑22有多列，它们自罐顶7的首端到尾端依次排列；每根顶部型钢支撑22的底端与弧形梁15连接，每根顶部型钢支撑22的顶端与安装空间1顶面连接(通过安装空间的顶部钢混结构中预锚板25结构连接)

再如图4i，立柱12与安装空间1的左右侧壁以及前后端面之间的侧面型钢支撑23；对于任一立柱，纵向排列的两根侧面型钢支撑23的首端分别垂直于立柱的顶部和中部，两根侧面型钢支撑23的末端分别连接于安装空间1的壁上(通过安装空间的顶部钢混结构中预锚板25结构连接)；位于立柱顶部的侧面型钢支撑23的末端分别通过斜拉钢筋或T型筋板24连接于该立柱两侧的横梁14。

所述油罐2的顶部和/或侧壁开有孔洞，用于安装泵。

再参考图4e、4g，所述底板主体9中，中间定位板19与中幅板20之间，以及相邻中幅板20之间为焊接连接，在焊接的焊缝下连接有焊接垫板21。

立柱是H型钢，弧形梁是由多段H型钢弯曲依次连接(组对焊接)构成；钢膜板焊接于H型钢翼缘板。钢膜板是模压成型或卷板成型的。中幅板是8mm厚度Q235B钢板，所述焊接垫板21是6mm厚的Q235B钢板，所述边缘板是10mm厚度Q235B钢板，所述月牙板是8mm厚度Q235B钢板。

下面以某工程的1000m³和2000m³两台钢膜结构油罐组装安装施工为例，对本发明创造进行说明。

本施工中，通过该项目对1000m³和2000m³两台钢膜结构油罐制作安装技术攻关，掌握钢膜结构模块化预制技术、底板组装安装技术、钢膜结构组装技术、罐顶组装技术、钢膜结构油罐验质量收标准、钢膜结构油罐试验技术等。通过总结形成完整的方法。

工法特点

1罐体采用工厂预制技术，膜结构壁板模压成型、罐体构件模块化预制，提高安装和组装进度。

2罐底边缘板与柱脚板一次找平安装、底板预拼装卡具固定，采用合理焊接工艺，控制底板焊接变形，保证罐底板整体成型质量。

3预制模块壁板分片吊装就位形成罐箱体，缩短安装周期。

4制定膜结构油罐过程质量验收项目和合格标准。

施工方法原理

根据膜结构的结构特点，采用模块化预制成单个构件在进行组装构成油罐。由底板组装安装、膜结构壁板预制及组装安装、罐顶组装安装、罐整体试验等关键技术，保证膜结构油罐安装质量；由于该油罐安装在封闭的有限空间(掩体)内，通过工序合理优化，提高受限空间机械化作业程度，提高了施工效率。

施工方法流程及作业要点

1、施工方法流程

膜结构油罐安装工艺流程见图1。

2、操作要点

本实施例操作要点以某工程项目2000m³膜结构油罐的安装实况进行阐述。该项目中，钢膜结构油罐的安装是在密闭空间内完成。

2.1施工准备

1.技术准备

1)开工前组织有关人员熟悉图纸，做好图纸会审记录；

2)编制专项施工方案并进行技术交底。

2.材料准备

1)罐体主体材料进场验收，按照设计技术要求查验材料质量证明文件，原材料标识与质量证明文件一致。

2)进场材料分类堆放，应防潮防水。

3)焊接材料符合规范要求。

2.2基础验收及处理

1.油罐基础验收，应在基础混凝土强度达到设计强度的75％以上，具有中间交接技术文件，并在基础上标出纵、横轴中心及标高控制点(线)后进行。

2.基础验收应按油罐的纵、横向轴线及水平线(点)，依基油罐安装图进行复测检查，并应按其放出油罐安装基准线。

3.基础验收、放线应做好记录。

2.3模块化预制

1.组装预制平台，C20混凝土硬化15m×25m预制场地，采用型钢模块化预制平台，按照图纸尺寸定位立柱间距和定位横梁位置。

2.箱体、罐顶的构件分别下料组焊，把构件上的连接件、补强件组焊完成；立柱、横梁预制控制弯曲变形，对变形构件采用液压冷矫正或局部加热矫正。

3.罐箱体膜结构壁板按照图纸尺寸下料，采用模压成型或卷板成型，选用弦长1m的弧形样板检查，成型的膜结构板应放置在胎具上防止变形。

4.箱体的纵向的立柱(H型钢)与横梁组装成框架，立柱底部采用型钢临时支撑固定形成稳定框架，立柱间组装钢膜结构弧形的壁板，壁板与H型钢立柱翼缘板对焊焊接。请参看钢膜结构罐箱体平面示意图2。

图2中：

1.箱体的横向的立柱与横梁组装成框架，立柱底部采用型钢临时支撑固定形成稳定框架，立柱间组装膜结构弧形壁板，壁板与H型钢立柱翼缘板对焊焊接。

2.箱体膜结构框架柱-梁组装，预留焊接收缩量按每跨1～1.5mm考虑。

3.模压壁板

4.顶梁采用滚圆设备成型，采用样板检查。

2.4底板组装

1.基础顶标高采用水准仪抄平；边缘板与柱脚板安装，先按照放线位置定位柱脚板，调整高度，地脚螺栓拧紧固定，再铺设边缘板，边缘板采用斜铁找平，边缘板与柱脚板之间对接缝应平整。

2.划出底板中心线，按照底板排版图布置先铺设中间定位板，对接焊缝下安装焊接垫板、点焊固定。

3.从中心向两边铺设底板中幅板，先完成左右方向铺设，调整对口间隙点焊固定。请参看中幅板敷设示意图3，箭头所指为铺设方向。

4.所有横向中幅板完成对接并焊接。

5.在将条形中幅板从中间向两侧铺设，点焊固定。焊缝应安装防变形卡具。

6.弧形底板与横向边缘之间月牙板安装，应使弧形底板与基础结合严密，组对月牙板应与底板、边缘留有组对间隙，保证焊缝全焊透。

7.罐底四个角是焊缝集中且复杂，纵、横向底板与边缘板及月牙板四板搭接重叠，通过底板切角改变焊缝布置与走向进行焊接，保证该处焊材成型与质量。

8.底板焊接完成，采用真空箱法对每条焊缝进行真空检查，真空试验压力以不低于53KPa检查无泄漏。

2.5罐箱体组装

1.安装前在立柱底板上画出H型钢立柱中心十字线。

2.罐体四角的H型钢立柱安装，调整中心线与安装中心线重合点焊固定；采用线坠在H型钢立柱互成90°方向调整垂直度，安装立柱中部、上部外侧与库体连接支撑件点焊固定；焊接立柱与柱脚板。

3.吊装预制箱体的左、右纵向各个模块就位，每个立柱与柱脚板中心线对中，调整立柱垂直度，柱脚点焊固定，安装立柱上部外侧与库体连接支撑件点焊固定；焊接立柱与柱脚板。

4.吊装预制箱体的前、后横向的各个模块就位，每个立柱与柱脚板中心线对中，调整立柱垂直度，柱脚点焊固定，安装立柱上部外侧与库体连接支撑件点焊固定；焊接立柱与柱脚板。

5.安装四角立柱与预制模块立柱之间、左右侧面立柱之间、前后端面立柱之间的膜结构弧形壁板，壁板就位上下左右间隙调整均匀，点焊固定，与立柱点焊以10-15mm间距为宜。吊装过程应防止壁板折弯变形。

6.模压弧形板(壁板)与立柱H型钢翼缘板对焊焊接。

2.6罐顶组装

1.在罐内组装罐顶弧形框架梁，预制的型钢弧形梁组对成型，相邻两个弧形梁对接焊缝应错开。

2.罐顶共7根弧形梁，按2-3-2拼装在一起，为一个吊装安装单元。弧形梁之间支撑件组装焊接完成。拼装完成一个吊装一个。

3.三个吊装单元就位，调整弧形梁安装位置尺寸与立柱焊接固定，两端弧形梁就位后与立柱组焊。

4.安装三个安装单元之间的支撑连接件焊接固定。

5.罐顶弧形梁安装完成后，铺设顶板，顶板是内齐平，与弧形梁H型钢翼缘板对焊焊接。

6.罐顶板按照排版图在罐内组焊成单块整板，在防护安装空间顶部焊接5个吊耳，采用5台电动葫芦提升至弧形梁、与弧形梁组对点焊固定。H型钢翼缘板与顶板外坡口焊接、反面清根焊接。

2.7焊接与检查

1.参与储罐施工的焊工，必须按《特种设备焊接操作人员》考核细则。TSG Z6002的规定考核合格，并应取得相应项目的资格后，在有效期间内担任合格项目范围内的焊接工作。

2.焊接组对时，定位焊及固定卡具焊缝的焊接所选用的焊接材料及工艺措施应与正式焊接要求相同。

3.焊接方法：

焊接方法：采用手工电弧焊。

焊条选用：本油罐钢板的材质为Q235B、H型钢的材质为Q355B，选用J427的焊条。

对接焊缝采用单边坡口焊接、反面碳弧气刨清根焊接成型。

角焊缝采用单边坡口焊接成型。

4.焊接顺序：

底板的焊接：中幅板：先短缝，后长缝。长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，采用卡具进行反变形；边缘板与中幅板的连接缝：待中幅板、边缘板焊缝全部焊完后，再焊其连接长缝，焊工要均匀对称分布分段退焊。中幅板长缝焊接工作宜安排在安装空间顶部砼浇筑完成后施焊。

罐壁的焊接：内纵缝—外纵缝；清根方法：碳弧气刨与砂轮机修磨清根，且用砂轮机打磨成金属光泽。纵缝焊接时，焊接采用分段退焊法，盖面焊接从下至上一次焊完，且同一带板纵缝焊接应对称施焊。

罐壁顶板的焊接：先短缝，后长缝；长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，采用卡具进行反变形。

5.焊接和拆除安装所需用的临时构件时，不应损坏母材。母材表面伤痕深度大于0.5mm时应予以补焊、打磨。

6.焊接检查：

1)焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣和未融合飞溅等。

2)焊缝咬边深度不得大于0.5mm，咬边连续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边总长度，不得超过该焊缝长度的10％。

3)罐壁纵向对接焊缝不得有低于母材表面的凹陷，凹陷深度不得大于0.5mm，凹陷连接长度不得大于10mm，凹陷总长度不得大于该焊缝总长度的10％。

7.无损检测

1)焊缝检查应与安装施焊同步进行，所有焊缝在检验和本体试验合格前，严禁涂刷油漆。

2)焊缝施焊完后，应及时清除药皮和飞溅，及时清除卡、夹具留下的焊疤。

膜结构油罐无损检测一览表

项目名称	检测部位	检测方法	检测比例
				底板边缘板对接焊缝	每条焊缝内侧300mm	RT	100％
底板边缘板与中幅板角焊缝	罐内角焊缝	UT/PT	100％
				底板边缘板与罐壁弧形板角焊缝	罐内角焊缝	UT/PT	100％
壁板对接焊缝	每条对接焊缝	RT	≥15％
				顶板对接焊缝	每条对接焊缝	RT	≥15％
罐壁板与横梁角焊缝	罐内角焊缝	UT/PT	100％

罐壁对接焊缝应按GB50128的规定，进行无损检测，检测结果以不低于NB/T47013《承压设备无损检测》中的Ⅲ级为合格。

2.8罐整体试验

1.试验项目及方法

2.在试验过程中，必须设有专人监控，试验区域非操作人员，严禁入内。当达到试验压力或罐顶出现异常变形时，立即打开放空阀，使油罐与大气连通，恢复常压，在正负压试验、拟动力试验过程，严格控制水的流量，罐顶严禁站人。

3.在拟动力试验过程中，采用电子应力片、位移传感器，数据采集过程严谨人员触碰仪器。

材料与设备

1.以本项目膜结构油罐安装为例，机具设备与材料配备情况见下表。

施工机具一览表

施工措施主要材料一览表

序号	机具名称	规格型号	单位	数量	备注
						1	H型钢	HW175×175×7.5×11	m	80	预制平台
2	钢板	δ＝10	m<sup>2</sup>	50	预制平台
						3	无缝碳钢管	Φ108×4	m	6	试验用
4	阀门	Z41H-16DN50	个	4	试验用
						5	透明硬塑料管	D25	m	30	试验用
6	钢丝绳	6×37+1-170–Φ19.5	m	60	吊装用
						7	安全绳	Φ10	m	120	安全措施

质量控制

1膜结构油罐质量检验

1.1编制膜结构油罐专业施工方案、焊接工艺指导书。

1.2做好技术交底，特种作业人员持证上岗，焊工还应上岗前考试合格。

1.3编制膜结构油罐安装质量检验计划。

1.4加强过程控制、检查、监督，保证工程质量。

1.5贯彻执行国家和行业的标准规范：

GB50128-2014立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范

GB50683-2011现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范

GB50236-2011现场设备、工业管道焊接工程施工规范

GB50205-2001钢结构工程施工质量验收标准

NB/T47013-2015承压设备无损检测

2安装质量验收检验标准

2.1基础质量验收检验标准，如下表。

膜结构油罐基础验收允许偏差

膜结构油罐安装允许偏差表

3质量保证措施

3.1对进场的材料、半成品、构配件、工程设备和检验设备等，必须按规定进行检验和验收。未经检验和已经检验为不合格的材料、半成品、构配件和工程设备等，不得投入使用。

3.2现场的施工机械设备应满足施工需要，保持完好，特种设备应经鉴定合格后使用。

3.3计量人员应按规定控制计量器具的使用、保管、维修和检验。计量器具应经鉴定合格并在有效期内。

3.4特殊工种作业人员应按规定持证上岗，焊工应经现场考核合格后才允许上岗。

3.5工序的检验和试验应符合过程检验和试验的规定，对查出的质量缺陷应按不合格控制程序及时处置。

3.6过程检验包括：预制构件、部件检查，底板组装检查、罐箱体组装检查、顶板组装检查，罐整体验收检查等。

安全措施

1对全体参加施工人员进行安全教育，使之牢固树立“安全第一，预防为主”的思想。特种作业人员(焊工、电工、起重工等)必须持证上岗。各工种必须按规定穿戴符合国家标准的劳动防护用品。登高作业穿软底鞋；电焊工穿帆布工作服。

3罐顶安装过程属于全过程高空作业，且连接件容易坠落；现场采用每个立柱构件之间采用10mm生命线连接，施工人员采用双背双挂安全带，挂钩始终悬挂在生命线上，小件构件随上随安，整个作业区域设置醒目的警戒线标识，设专人监护，防止非施工人员误入。

5吊装作业前，必须检查索具、卡具完好；吊装区域警戒、专人指挥，信号清晰准确。

6交叉作业应事前交底清楚，每个作业层人员应保管好自己的工具，零部件集中在一个安全部位或用存放在木箱，随用随取，防止高空坠物。下班后清理施工杂物。

7封闭空间作业，进入防护库内、罐内检查、拆除、安装部件，作业人孔全部打开、通风，或通过轴流风机强制通风，整个作业过程外部有专人监护；

8施工现场的库房、材料堆场等区域配置干粉灭火器，做好防火措施。

9油罐试验过程中试验区域采取隔离措施，禁止无关人员进入。

经济效益分析

1经济效益分析

1.1本工法在本项目实施，相对于预定的工期提前了约25天，节省人工工资约42万元。

1.2按本工程80t汽车吊包月费用6万元计算，一台膜结构油罐安装可节省吊装费用6万元。

1.3间接成本节省12万元。

2社会效益分析

2.1通过该工法实施，工期提前25天完成膜结构油罐施工，给业主提前投用带来效益。

2.2膜结构油罐投入使用后质量安全可靠，给业主安全生产使用提供安全保障。

2.3研发出在封闭空间内膜结构异形油罐施工预制模块化、组装机械化等先进的施工技术。

工程应用实例

本项目的封闭空间内膜结构异形油罐，油罐主要尺寸为长21.8m×宽16.8m×高7.4m，施工中运用模块化预制、罐底板组装技术、箱体组装技术及机械化作业，施工时间历时2个月零10天。

Claims (1)

1.一种在掩体内安装钢膜结构油罐的方法，其特征在于：

所述油罐的结构包括安装空间以及安装空间内的油罐，油罐包括承台、底板、箱体和罐顶；

承台是长方形，承台的主体是混凝土制成的平面，承台的四边为凸起的基础；

底板包括底板主体和边缘板；边缘板分别连接于承台的基础，底板主体是弧面，弧面是一个圆柱形侧面的一部分；底板主体的左右两边分别直接连接左右两边的边缘板，底板主体的前后两边与前后两边的边缘板之间通过月牙板连接，月牙板是弓形，弓形的弧连接底板主体，弓形的弦连接边缘板；

箱体是由多根立柱以及立柱之间连接的壁板构成的长方体形箱型结构；相邻立柱之间连接有横梁；

罐顶是由多根平行的弧形梁以及相邻弧形梁之间连接的罐顶板构成的拱顶结构；罐顶板是另一个圆柱形侧面的一部分；

底板对应的圆柱体和罐顶板对应的圆柱体的轴线平行；

箱体底部连接于底板，拱顶连接于箱体顶部；

位于箱体左右两侧面的成对的立柱顶端分别连接弧形梁的两端；位于箱体前后两端面的立柱分别通过支撑连接件连接于首尾两端的弧形梁，并且相应的立柱、支撑连接件、弧形梁之间连接端板；

所述壁板、端板和罐顶板都是钢膜板；

所述底板主体在承台上的投影是长方形的；底板主体由多块中间定位板和多块中幅板对接并焊接构成；中间定位板和中幅板的宽度相同；

所述立柱分为箱体四角位置的四角立柱、箱体前后两端面位置的端面立柱以及箱体左右两侧面位置的侧面立柱；各根端面立柱的上部连接横梁构成端面安装单元；各根侧面立柱的上部连接横梁构成侧面安装单元，

四角立柱分别通过柱脚板固定于基础；各个端面以及侧面安装单元的立柱分别通过柱脚板固定于基础；

本油罐的安装方法为：

先在安装空间的顶部安装多个吊耳，每个吊耳的位置与安装作业位置对应；然后制作承台，承台的顶部有凸起的基础；最后执行：步骤1）模块化预制；步骤2）底板组装安装；步骤3）箱体组装；步骤4）罐顶组装；

所述步骤1）中，

1.1）组装预制平台，由混凝土硬化得到预制场地，按照图纸尺寸定位立柱间距和定位横梁位置；

1.2）立柱、横梁分别预制；

1.3）按照图纸尺寸下料，采用模压成型或卷板成型制得壁板；成型的弧形的壁板放置在胎具上防止变形；

1.4）预制箱体模块：除了位于箱体四角位置的立柱，箱体的左右两侧面的立柱分别与横梁组装成框架；立柱底部采用型钢点焊制成稳定框架，立柱间组装壁板，壁板与H型钢立柱的翼缘板对焊焊接，制成箱体侧面模块；

箱体的前后两端面的立柱分别与横梁组装成框架；立柱底部采用型钢点焊制成稳定框架，立柱间组装端板，端板与H型钢立柱的翼缘板对焊焊接，制成箱体端面模块；

所述步骤2）中，

2.1）先对安装基础顶标高抄平；然后安装边缘板与柱脚板，步骤为：先按照放线位置定位各个柱脚板，调整高度，并用地脚螺栓拧紧固定于安装基础；再铺设边缘板，边缘板找平，边缘板与柱脚板之间对接缝平整；

2.2）划出底板中心线，先铺设第一中间定位板，在第一中间定位板的各个对接焊缝位置下方点焊安装焊接垫板；第一中间定位板的一条中线与长方形的一条中线对齐；

2.3）第一中间定位板的左右两边分别依次铺设中幅板，调整对口间隙，并点焊固定；焊缝位置安装防变形卡具；直至中幅板到达左右两侧的边缘板的位置；

2.4）第一中间定位板的前后两边分别依次铺设中幅板：中幅板的一条中线与第一中间定位板的另一条中线对齐，调整对口间隙，并点焊固定；

2.5）然后再铺设第二中间定位板；第二中间定位板的一条中线与长方形的一条中线对齐，且第二中间定位板与第一中间定位板间隔一块中幅板；

按照步骤2.3）和2.4）的方法铺设中幅板；

重复步骤2.5）直到所有中幅板铺设完成；

与边缘板相邻的中幅板搭接在相应的边缘板上面，并焊接固定，且与壁板之间留有间隙；相邻中幅板之间的焊缝底面预设焊接垫板，并与一块相应的中幅板点焊固定；

2.6）弧形底板与前后边缘板之间焊接月牙板，使弧形底板与基础结合严密，月牙板与底板、边缘板留有组对间隙，保证焊缝全焊透；

2.7）底板焊接完成，采用真空箱法对每条焊缝进行真空检查；

所述步骤3）中，

3.1）在底板上画出立柱中心十字线；

3.2）罐体四角位置的立柱安装：调整中心十字线与安装中心线重合，点焊固定；安装立柱中部、上部外侧与安装空间侧壁的支撑筋板点焊固定；焊接立柱与柱脚板；

3.3）吊装预制的箱体侧面模块就位，每个立柱与柱脚板中心线对中，调整立柱垂直度，柱脚点焊固定，安装立柱上部外侧与安装空间侧壁的支撑筋板点焊固定；焊接立柱与柱脚板；

3.4）吊装预制的箱体端面模块就位，每个立柱与柱脚板中心线对中，调整立柱垂直度，柱脚点焊固定，安装立柱上部外侧与安装空间侧壁的支撑筋板点焊固定；焊接立柱与柱脚板；

3.5）安装四角立柱与箱体侧面、端面模块的立柱之间的壁板以及端板：壁板以及端板就位，上下左右间隙调整均匀，点焊固定，与立柱点焊间距为10～15mm；

3.6）壁板以及端板与立柱H型钢翼缘板对焊焊接；

所述步骤4）中，

罐顶包括多根相同的弧形梁以及罐顶板；弧形梁相互平行；相邻的至少两根弧形梁预制成弧形框架梁作为一个吊装单元；同一吊装单元中，相邻两弧形梁之间通过支撑连接件焊接实现连接；弧形梁是由多根弧形H型钢依次对接并焊接构成，相邻的弧形梁的对接焊缝错开；

罐顶组装步骤包括：

4.1）在罐内组装弧形框架梁；

4.2）在防护安装空间顶部安装多个吊耳，每个吊耳的位置与一个弧形框架梁的安装位置对应；

4.3）所有弧形框架梁作吊装就位，调整弧形梁使弧形梁两端的位置与相应立柱顶端位置对应后临时固定，然后再把弧形梁与立柱组焊；

4.4）相邻的弧形框架梁之间采用支撑连接件焊接固定；

4.5）铺设罐顶板；罐顶板是内齐平，与弧形梁的H型钢翼缘板对焊焊接；

罐顶板在罐内组焊成单块整板，由相应吊耳采用起吊装置把单块整板提升至弧形梁，并与弧形梁组对点焊固定；

4.6）把所有点焊固定的组件焊接固定；

所述步骤1）～4）中，焊接顺序：

（1）底板的焊接中，

中幅板：先短缝，后长缝；长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，采用卡具进行反变形；

边缘板与中幅板的连接缝：待中幅板、边缘板焊缝全部焊完后，再焊其连接长缝，焊工要均匀对称分布分段退焊；中幅板长缝焊接工作宜安排在安装空间顶部砼浇筑完成后施焊；

（2）罐壁的焊接：

先罐内纵缝，再罐外纵缝；

清根方法：碳弧气刨与砂轮机修磨清根，且用砂轮机打磨成金属光泽；

纵缝焊接时，焊接采用分段退焊法，盖面焊接从下至上一次焊完，且同一带板纵缝焊接应对称施焊；

（3）罐顶板的焊接：

先短缝，后长缝；长缝焊接时，焊工要均匀对称分布，由中心向外分段退焊，采用卡具进行反变形；

所述油罐与安装空间之间连接有加强连接结构，包括：

罐顶与安装空间顶部之间钢管；钢管有多列，它们自罐顶的首端到尾端依次排列；每根钢管的底端与弧形梁连接，每根钢管的顶端与安装空间顶面连接；

立柱与安装空间的左右侧壁以及前后端面之间的支撑筋板；对于任一立柱，两根支撑筋板的首端分别垂直于立柱的顶部和中部，两根支撑筋板的末端分别连接于安装空间的壁上；位于立柱顶部的支撑筋板的末端分别通过斜拉钢筋/T型筋板连接于该立柱两侧的横梁。

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