金属储罐制作与安装技术

金属储罐制作与安装技术

一、金属储罐

（一）金属储罐的分类

1、根据储罐顶部结构形式分：固定拱顶储罐和浮顶储罐。

2、根据储罐本体结构形式分：单层储罐和双层储罐。

3、根据储罐本体材质分：非合金钢储罐、合金钢储罐、不锈钢储罐等。

4、LNG储罐（常压低温）有单容罐、双容罐和全容罐几种类型。

（二）金属储罐安装方法

金属储罐的安装方法主要有正装法和倒装法两种。

1、金属储罐正装法

罐壁板自下而上依次组装焊接，最后组焊完成顶层壁板、抗风圈及顶端包边角钢等，较适用于大型浮顶罐。包括：水浮正装法、架设正装法（包括外搭脚手架正装法、内挂脚手架正装法）等。

（1）外搭脚手架正装法

1）脚手架随罐壁板升高而逐层搭设。

2）当纵向焊缝采用气电立焊、环向焊缝采用自动焊时，脚手架不得影响焊接操作。

3）采用在壁板内侧挂设移动小车进行内侧施工。

4）采用吊车吊装壁板。这种架设正装法（包括以下内挂脚手架正装法）适合于大型和特大型储罐，便于自动焊作业。

（2）内挂脚手架正装法

1）每组对一圈壁板，就在壁板内侧沿圆周挂上一圈三脚架，在三脚架上铺设跳板，组成环形脚手架，作业人员即可在跳板上组对安装上一层壁板。

2）在已安装的最上一层内侧沿圆周按规定间距在同一水平标高处挂上一圈三脚架，铺满跳板，跳板搭头处捆绑牢固，安装护栏。

3）搭设楼梯间或斜梯连接各圈脚手架，形成上、下通道。

4）一台储罐施工宜用2层至3层脚手架，1个或2个楼梯间，脚手架从下至上交替使用。

5）在罐壁外侧挂设移动小车进行罐壁外侧施工。

6）采用吊车吊装壁板。

（3）水浮正装法

一般用于浮顶罐的施工。其程序和要求如下：

1）罐底板、底圈壁板、第二圈罐壁板施工完毕，底圈壁板与底板的大角缝组焊完毕并检验合格后，利用这部分罐体作为水槽。在罐体内组焊浮船，浮船施工完毕并检验合格，利用浮船作为内操作平台。

2）设置罐壁移动小车或弧形吊篮，进行罐壁外侧作业。

3）采用吊车吊装或在浮船上设置吊杆吊装壁板。

4）设置浮船导向装置。

5）向罐内充水，使浮船浮升到需要高度，逐圈组装第三圈及以上各圈壁板。

6）壁板组装前、组装过程中、组装后按设计规定进行沉降观测。

2、金属储罐倒装法

（1）倒装法：在罐底板铺设焊接后，先组装焊接顶层壁板及包边角钢、组装焊接罐顶。然后自上而下依次组装焊接每层壁板，直至底层壁板。包括：中心柱组装法、边柱倒装法（有液压顶升、葫芦提升等）、充气顶升法和水浮顶升法等。

（2）边柱倒装法：利用均布在罐壁内侧带有提（顶）升机构的边柱提升与罐壁板下部临时胀紧固定的胀圈，使上节壁板随胀圈一起上升到预定高度，组焊第二圈罐壁板。然后松开胀圈，降至第二圈罐壁板下部胀紧、固定后再次起升。如此往复，直至组焊完。边柱倒装法有边柱液压提升倒装法与边柱葫芦提升倒装法。

（三）金属储罐的焊接工艺

储罐常用的焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊、气电立焊、双面氩弧焊等。

1、金属储罐焊接顺序

（1）储罐具有体积大、板薄、刚性差、焊缝数量多的特性，焊接中易产生较大的焊接变形，采用合理的焊接顺序，可以有效地减少和控制储罐的焊接变形。

（2）以倒装法拱顶储罐的焊接顺序为例：中幅板焊缝→罐底边缘板对接焊缝靠边缘的300mm部位→顶层壁板纵缝→包边角钢与顶层壁板角缝→罐顶板焊缝→罐顶板与包边角钢角缝→其他各圈壁板的纵缝和环缝→罐底与罐壁板连接的大角缝（在底圈壁板纵焊缝焊完后施焊）→边缘板剩余对接焊缝→边缘板与中幅板之间的收缩缝。

2、罐底焊接工艺

（1）焊接工艺原则：采用收缩变形最小的焊接工艺及焊接顺序。

（2）焊接顺序。中幅板焊缝→罐底边缘板对接焊缝靠边缘的300mm部位→罐底与罐壁板连接的角焊缝（在底圈壁板纵焊缝焊完后施焊）→边缘板剩余对接焊缝→边缘板与中幅板之间的收缩缝。

3、罐壁焊接工艺

（1）焊接工艺原则：先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝。

（2）焊接顺序

1）罐壁采用焊条电弧焊时的焊接顺序

罐壁纵向焊缝→组对第一圈和第二圈环缝→组对纵向焊缝焊接活口→第一圈与第二圈环缝→纵向焊缝活口焊缝→下一圈壁板纵向焊缝。依次类推。

2）自动焊接工艺要求

纵焊缝采用气电立焊时，应自下向上焊接；对接环焊缝采用埋弧自动焊时，焊机应均匀分布，并沿同一方向施焊。

4、罐顶焊接工艺

（1）焊接工艺原则：先短后长，先内后外。

（2）焊接顺序

1）径向的长焊缝采用隔缝对称施焊方法，由中心向外分段跳焊。

2）顶板与包边抗拉环、抗压环焊接时，焊工应对称分布，并沿同一方向分段跳焊。

二、金属气柜

金属气柜一般分为湿式气柜和干式气柜。

三、预防（矫正）焊接变形技术措施

储罐焊接变形是储罐施工过程中经常出现的质量问题，要加强实施过程的控制，在储罐组对和焊接过程中采取必要的措施，减少焊接变形产生。

（一）预防焊接变形技术措施

1、组装技术措施

（1）储罐排版应考虑焊缝要分散、对称布置。

（2）底板边缘板对接接头釆用不等间隙，间隙要外小内大；采用反变形措施，在边缘板下安装楔铁，补偿焊缝的角向收缩。

（3）壁板卷制中要用弧形样板检查边缘的弧度，避免壁板纵缝组对时形成尖角。可用弧形护板定位控制纵缝的角变形。

2、焊接技术措施

在储罐焊接前应根据焊接工艺评定报告，编制合理的焊接作业指导书，采取对称焊、分段焊、跳焊等方法减少焊接变形。

（1）底板控制焊接变形的措施

1）边缘板采用隔缝焊接，边缘板先焊接外侧300mm左右的焊缝，内侧待边缘板与壁板的角缝焊接后再施焊。

2）中幅板焊接先焊短焊缝、后焊长焊缝，焊前要将长焊缝的定位焊点全部铲开，用定位板固定。遵循由罐中心向四周并隔缝对称焊接的原则，分段退焊或跳焊。

3）罐底与罐壁连接的角焊缝：先焊内侧环形角缝，再焊外侧环形角缝。由数对焊工对称均匀分布，同一方向进行分段焊接。初层焊道采用分段退焊或跳焊法。

（2）壁板控制焊接变形的措施

1）壁板焊接要先纵缝、后环缝，环缝焊工要对称分布，沿同一方向施焊。

2）打底焊时，焊工要分段跳焊或分段退焊。

3）在焊接薄板时，应采用Φ3.2的焊条，采用小电流、快速焊的焊接参数施焊，用小焊接热输入，减少焊缝的热输入量，降低焊接应力，减少焊接变形。

（二）矫正焊接变形技术措施

焊接变形超出规范要求时，可通过机械矫正、火焰加热矫正两种方式矫正。

1、机械矫正

（1）可采用龙门架、千斤顶对局部变形处加压，产生与焊接变形相反方向的塑性变形，矫正焊后残余变形。

（2）也可采用锤击法使材料延伸以补偿焊接收缩产生的变形，但要注意用垫板对罐体进行保护，不能留有锤痕。

2、火焰加热矫正

焊接变形也可以采取火焰加热急冷的方法消除，在高温处，材料的热膨胀受到本身的刚性制约，产生局部压缩塑性变形，冷却收缩后，抵消了在该部位的伸长变形，达到矫正的目的。火焰加热矫正壁板时，可采用梅花点状加热，增强矫正效果。

序号	项目	措施	详细措施
1	降低焊接应力的措施	设计措施	1、减少焊接量。减少焊缝的数量和尺寸，可减小变形量，同时降低焊接应力2、改变焊缝分布。避免焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加3、优化接头形式。优化设计结构，如将容器的接管口设计成翻边式，少用承插式
工艺措施	1、采用较小的焊接线能量2、合理安排装配焊接顺序3、层间进行锤击4、预热拉伸补偿焊缝收缩5、焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条6、预热7、消氢处理8、焊后热处理9、利用振动法来消除焊接残余应力
2	预防焊接变形的措施	进行合理的焊接结构设计	1、合理安排焊缝位置2、合理选择焊缝数量和长度3、合理选择坡口形式
采取合理的装配工艺措施	1、预留收缩余量法2、反变形法3、刚性固定法4、合理选择装配程序
采取合理的焊接工艺措施	1、合理的焊接方法2、合理的焊接线能量3、合理的焊接顺序和方向
3	金属储罐预防焊接变形的技术措施	组装技术措施	1、焊缝要分散、对称布置2、底板边缘板对接接头采用不等间隙，间隙要外小内大；采用反变形措施，在边缘板下安装楔铁，补偿焊缝的角向收缩3、壁板卷制中要用弧形样板检查边缘的弧度，避免壁板纵缝组队时形成尖角；可用弧形护板定位控制纵缝的角变形
焊接技术措施	底板控制焊接变形的措施	1、边缘板采用焊缝焊接，边缘板先焊接外侧300mm左右的焊缝2、中幅板焊接先焊短焊缝、后焊长焊缝，焊前要将长焊缝的定位焊点全部铲开，用定位板固定。遵循由罐中心向四周并隔缝对称焊接的原则，分段退焊或跳焊3、罐底与罐壁连接的角焊缝：先焊内侧环形角缝，再焊外侧环形角缝。由数对焊工对称均匀分布，同一方向分段焊接。初层焊道采用分段退焊或跳焊法
壁板控制焊接变形的措施	1、壁板焊接要先纵缝、后环缝，环缝焊工要对称分布，沿同一方向施焊2、打底焊时，焊工要分段跳焊或分段退焊3、在焊接薄板时，应采用φ3.2的焊条，采用小电流、快速焊的焊接参数施焊，用小焊接输入，减少焊缝的热输入量，降低焊接应力，减少焊接变形
4	金属储罐矫正焊接变形技术措施	机械矫正	1、采用龙门架、千斤顶对局部变形处加压，产生于焊接变形相反方向的塑性变形，矫正焊后残余变形2、采用锤击法使材料延伸以补偿焊接收缩产生的变形
火焰加热矫正	火焰加热急冷的方法消除

四、检验与试验

（一）焊缝质量检验

1、焊缝外观质量检查

焊缝外观检查前要将熔渣、飞溅清理干净。

（1）焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣、弧坑和未焊满等缺陷。

（2）浮顶及内浮顶储罐罐壁内侧焊缝余高≤1mm。

（3）对接焊缝的咬边深度≤0.5mm，连续长度100mm，两侧咬边总长度不应超过该焊缝总长度的10％。

2、焊缝无损检测

（1）罐壁钢板最低标准屈服强度＞390MPa时，焊接完毕后应至少经过24h后再进行无损检测。

（2）罐底厚度≥10mm的罐底边缘板，每条对接焊缝外端300mm应进行射线探伤，质量等级应符合规范要求。

（3）罐壁焊缝的无损检测应符合设计文件要求，设计无要求时，按照《立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范》GB50128-2014的规定执行。

（4）当板厚＞12mm时，方采用衍射时差法超声检测。

（二）试验

1、抽真空试验

罐底焊缝应采用真空箱法进行严密性试验，试验负压值不得低于53kPa，无渗漏为合格。

2、充水试验

（1）基本要求

1）充水试验前，所有附件及其他与罐体焊接的构件全部完工并检验合格。

2）充水试验宜采用洁净淡水，试验水温不低于5℃。

3）充水试验中应进行基础沉降观测。

4）充水和放水过程中，应打开透光孔，且不得使基础浸水。

（2）充水试验项目

1）罐底严密性试验。

2）罐壁强度及严密性试验。

3）固定顶强度及严密性试验。

4）固定顶的稳定性试验。

5）浮顶、内浮顶罐升降试验。