大型球罐搬迁工程施工方案及难点应对.pdf

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1、大型球罐搬迁工程施工方案及难点的应对大型球罐搬迁工程施工方案及难点的应对董董家家利利(中国石化集团第二建设公司储罐工程公司，江苏南京，中国石化集团第二建设公司储罐工程公司，江苏南京，210033)210033)摘摘要：要：大型球罐搬迁施工的案例较少,本文以实际案例介绍了大型球罐搬迁工程的施工方案，施工中可能遇到的主要问题及解决方法,通过对工程实施结果数据的对比分析表明该方案可行。关键词关键词:球罐、搬迁工程、施工方案1.1.前言前言球形储罐以其承压高、耗材少等诸多优点而广泛应用于石油、化工、冶金等诸多行球形储罐以其承压高、耗材少等诸多优点而广泛应用于石油、化工、冶金等诸多行业，业，其中以支柱支

2、撑的混合式球罐最为典型，其中以支柱支撑的混合式球罐最为典型，国内施工单位已经积累了丰富的施工经验，国内施工单位已经积累了丰富的施工经验，形成了较为成熟的施工工艺。但大型球罐的搬迁工程却不多见，本文以实际案例简要介形成了较为成熟的施工工艺。但大型球罐的搬迁工程却不多见，本文以实际案例简要介绍了大型球罐搬迁的施工方法。绍了大型球罐搬迁的施工方法。2 2。工程概况。工程概况20052005 年底，山东省东营市神驰化工有限公司实施整厂搬迁，由东营市东城搬迁至年底，山东省东营市神驰化工有限公司实施整厂搬迁，由东营市东城搬迁至3030 公里外的史口镇，其中包括两台公里外的史口镇，其中包括两台 650m65

3、0m3 3液化气球罐的搬迁。该球罐液化气球罐的搬迁。该球罐 20032003 年年 8 8 月由青月由青岛海晶化工集团有限公司工程设计院设计岛海晶化工集团有限公司工程设计院设计,球罐结构形式为八柱混合三带式，由球罐结构形式为八柱混合三带式，由 3030 块球块球壳板拼装而成，其中赤道带壳板拼装而成，其中赤道带 1616 块板，上下极各块板，上下极各 7 7 块。该球罐由胜利油田石油化工建设块。该球罐由胜利油田石油化工建设有限公司金属结构厂组焊，于有限公司金属结构厂组焊，于 20042004 年年 1010 月投用，月投用，20052005 年年 6 6 月停用月停用.本次球罐的搬迁工本次球罐的

4、搬迁工程由中国石化集团第二建设公司负责施工，东营市锅检所监检，施工时间为程由中国石化集团第二建设公司负责施工，东营市锅检所监检，施工时间为 20062006 年年 5 5月月 1 1 日至日至 20062006 年年 7 7 月月 1515 日。球罐的主要技术参数如表日。球罐的主要技术参数如表 2 21 1 所示所示表表 2-12-1650m650m3 3液化气球罐主要技术参数表液化气球罐主要技术参数表设计压力设计压力MPaMPa工作压力工作压力MPaMPa1.771.771 1。6 6容器类别容器类别物料名称物料名称三类三类液化气液化气设计温度设计温度液压试验压力液压试验压力 MPaMPa气

5、密试验压力气密试验压力 MPaMPa基本风压基本风压 PaPa雪压雪压 PaPa地震烈度（里氏度）地震烈度（里氏度）场地土类别场地土类别焊接规程焊接规程焊接接头焊接接头类别类别50502.222.221.771.774504505005007 7JB/T4709-2000JB/T4709-2000物料特性物料特性物料重度物料重度 Kg/mKg/m3 3全容积全容积mm3 3充装系数充装系数空重空重KgKg法规法规设计标准设计标准焊接试板焊接试板焊缝无损焊缝无损检测复验检测复验易燃易燃500500641.4641.40.850.85118570118570压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术

6、监察规程GB12337-1998,GB150GB12337-1998,GB15019981998按按 GB150-1998GB150-1998 附录附录 E E超声波探伤长度超声波探伤长度 100%100%JB/T4730-2005JB/T4730-2005，级，级射线探伤长度射线探伤长度 100100JB/T4730-2005,JB/T4730-2005,级级无损检测无损检测标准标准球罐结构形式球罐结构形式壁厚壁厚 mmmm原始焊缝延长米原始焊缝延长米三带八柱混合式三带八柱混合式3434A A 类类 234234。6 6 米米主要受压元件材料主要受压元件材料热处理要求热处理要求拆安焊缝延长米

7、拆安焊缝延长米16MnR16MnR整体热处理整体热处理A A 类类 7575 米米3.3.基本施工方案基本施工方案两台两台 650m650m3 3液化气球罐的搬迁由于受到运输条件的限制，液化气球罐的搬迁由于受到运输条件的限制，不能进行整球搬迁，不能进行整球搬迁，经过经过对现场条件的分析后对现场条件的分析后,施工单位决定对该球罐实施分割搬迁。施工步骤为：施工单位决定对该球罐实施分割搬迁。施工步骤为：一、在新厂区将两台球罐基础做好，并经验收合格；一、在新厂区将两台球罐基础做好，并经验收合格；二、将球罐拉杆及配套劳动保护、管线、仪表等拆除；二、将球罐拉杆及配套劳动保护、管线、仪表等拆除；三、利用三、

8、利用 100100 吨吊车配合吨吊车配合,将球罐沿上大环缝将上极将球罐沿上大环缝将上极 7 7 块板作为一个整体切除；块板作为一个整体切除；四、同样方法切除下极板；四、同样方法切除下极板；五、采用手工火焰切割的方法沿赤道带纵焊缝将球罐五、采用手工火焰切割的方法沿赤道带纵焊缝将球罐 1616 块赤道带板按照块赤道带板按照 6 6 6 6 4 4 的的比例切割成三大块拆除；比例切割成三大块拆除；六、将解体后的球罐运至新的施工现场；六、将解体后的球罐运至新的施工现场；七、锅检所对球罐原有焊缝进行检验并确认合格；七、锅检所对球罐原有焊缝进行检验并确认合格；八、去除原始焊缝八、去除原始焊缝,重新切割、修

9、磨加工坡口并按照规范进行相关材料检验工作；重新切割、修磨加工坡口并按照规范进行相关材料检验工作；九、球罐现场组焊。九、球罐现场组焊。球罐组装施工具体程序如下图球罐组装施工具体程序如下图 3-13-1 所示所示技 术文 件编 制焊 工培 训考 试图图 3 33 3球罐上极板吊装场景球罐上极板吊装场景球壳 板 检查4 4。主要施工难点及对策。主要施工难点及对策工卡 具 准备基础 验 收赤道带 组对4 4具。1 1备切割质量切割质量.球罐拆除时的切割为高处作业，操作难度大球罐拆除时的切割为高处作业，操作难度大,切割质量不易控制，而切割质量不易控制，而机 设 配 置球 壳 板方帽焊 接现 场平 面布

10、置切割质量的好环将直接影响到后续的组装、焊接质量，应当给予足够的重视切割质量的好环将直接影响到后续的组装、焊接质量，应当给予足够的重视,有条件的有条件的施工单位可以采用自动切割机施工单位可以采用自动切割机,以提高切割质量。以提高切割质量。里 口 脚手架 搭设上 极板组 对下极 板组 对外 口脚手 架搭 设4 4。2 2 产品防护。球罐拆除后各块球壳板形状不规则且吨位较大，在吊装、摆放和产品防护。球罐拆除后各块球壳板形状不规则且吨位较大，在吊装、摆放和外口 防 风 棚搭设拆 除 罐内 脚手手 架架 源全 影曝光球 罐焊接运输过程中要注意做好产品防护工作，以防变形，尤其是带柱腿的赤道带板，当球壳板

11、运输过程中要注意做好产品防护工作，以防变形，尤其是带柱腿的赤道带板，当球壳板水 压试 验粉 检 验较薄时，应当制作专用胎具较薄时，应当制作专用胎具.磁整 球热 处 理焊 接返修4.34.3磁 粉 检验基础验收基础验收.球罐开孔接管方位一般在组装前就已经确定，球罐开孔接管方位一般在组装前就已经确定，且赤道带和上下极板之且赤道带和上下极板之间的相对位置也不宜转动，宜按照原切口组对，而且切割后球罐每块赤道带板和其所带间的相对位置也不宜转动，宜按照原切口组对，而且切割后球罐每块赤道带板和其所带中交气 密性 试 验的两到三个柱腿是一个整体，各柱腿之间的相对位置是固定不变的的两到三个柱腿是一个整体，各柱腿

12、之间的相对位置是固定不变的,因此吊装前一定要因此吊装前一定要图 3-1球罐组装施工程序图做好基础验收工作做好基础验收工作,掌握各项原始数据，尤其是各柱腿之间地脚螺栓孔的间距与其对应掌握各项原始数据，尤其是各柱腿之间地脚螺栓孔的间距与其对应的基础地脚螺栓的间距应当基本吻合，对于误差过大，影响安装的要提前进行修整的基础地脚螺栓的间距应当基本吻合，对于误差过大，影响安装的要提前进行修整,以以确保组装时各柱腿能够顺利就位确保组装时各柱腿能够顺利就位.4 4。4 4 球罐的组装。因为现场切割的质量再好也达不到原始坡口的切割质量，为了球罐的组装。因为现场切割的质量再好也达不到原始坡口的切割质量，为了最大限

13、度的保证组装质量，各块板应按照原来的位置复原，不宜作换位，上下极板和和最大限度的保证组装质量，各块板应按照原来的位置复原，不宜作换位，上下极板和和赤道带之间的相对位置也不宜作转动。赤道带之间的相对位置也不宜作转动。4.54.5 组装后的焊缝调整。尽管做了精心安排，本工程在焊缝调整时仍然出现了两个组装后的焊缝调整。尽管做了精心安排，本工程在焊缝调整时仍然出现了两个问题问题:一是局部组装间隙不理想，本工程采用了氧气一是局部组装间隙不理想，本工程采用了氧气-乙炔手工火焰切割的方法进行坡口乙炔手工火焰切割的方法进行坡口修整，手工切割直线度难于控制，导致焊缝多处局部间隙过大修整，手工切割直线度难于控制，

14、导致焊缝多处局部间隙过大,经实测间隙最大处为经实测间隙最大处为12mm12mm，位于，位于 G-01G-01 球罐下环缝球罐下环缝 180180 度处，连续长度为度处，连续长度为 230mm,230mm,间隙在间隙在 7 710mm10mm 的焊的焊缝两台球罐累计长度为缝两台球罐累计长度为 5 5 米多，针对焊缝局部“缺肉”的情况，施工人员采取了补焊修磨米多，针对焊缝局部“缺肉”的情况，施工人员采取了补焊修磨的方法，以使其满足规范要求，确保焊接的同步性。另外一个问题是环缝错边量较大的方法，以使其满足规范要求，确保焊接的同步性。另外一个问题是环缝错边量较大,组装人员在调整完赤道带纵缝后，调整上、

15、下环缝时发现上下极板相对于赤道带尺寸偏组装人员在调整完赤道带纵缝后，调整上、下环缝时发现上下极板相对于赤道带尺寸偏小小,极板普遍向里错口，极板普遍向里错口，G-02G-02 球罐下环缝最严重，最大错边量达球罐下环缝最严重，最大错边量达 5mm,5mm,已经超标，经分已经超标，经分析认为出现错边的原因有两个：析认为出现错边的原因有两个：1 1、赤道带有三条纵缝要留出一定组对间隙（平均间隙、赤道带有三条纵缝要留出一定组对间隙（平均间隙3mm)3mm)，而极板是整体切除，没有纵缝，周长相差约，而极板是整体切除，没有纵缝，周长相差约 3 3 3 39mm9mm，显而易见，理论半径，显而易见，理论半径相

16、差约为相差约为 1.5mm1.5mm；2 2、G-02G-02 球罐下环缝修坡口时原始焊缝割除量偏大了一些。也就是球罐下环缝修坡口时原始焊缝割除量偏大了一些。也就是说工程进展到此时错边问题已经不可避免，为了使球罐环缝错边量满足规范要求，经研说工程进展到此时错边问题已经不可避免，为了使球罐环缝错边量满足规范要求，经研究施工人员决定将错边量沿整条环缝均匀分配究施工人员决定将错边量沿整条环缝均匀分配,即环缝各处均错边即环缝各处均错边 1.51.5 至至 2mm2mm，以避免，以避免局部错边量超标问题局部错边量超标问题,焊缝调整完毕后，局部最大错边量为焊缝调整完毕后，局部最大错边量为 2 2。5mm,

17、5mm,符合规范要求，其符合规范要求，其他各项几何尺寸也经检测合格。他各项几何尺寸也经检测合格。4 4。6 6 球罐焊接球罐焊接.焊接工作是球罐施工质量控制的核心工作，尤其是本工程焊缝已经焊接工作是球罐施工质量控制的核心工作，尤其是本工程焊缝已经经过一次焊接经过一次焊接,有些地方还返修过，现场加工的焊缝坡口质量相对原始坡口较差，必须有些地方还返修过，现场加工的焊缝坡口质量相对原始坡口较差，必须选派技能熟练的优秀焊工进行焊接，加强对焊接质量的过程控制，严格执行焊接工艺纪选派技能熟练的优秀焊工进行焊接，加强对焊接质量的过程控制，严格执行焊接工艺纪律。本工程共安排律。本工程共安排6 6 名焊工参加焊

18、接作业，赤道带焊接时每台球罐各名焊工参加焊接作业，赤道带焊接时每台球罐各3 3 名焊工，焊接环名焊工，焊接环缝时，缝时，6 6 名焊工对称分布，同时、同向同步焊接名焊工对称分布，同时、同向同步焊接,焊接施工应严格按照焊接工艺进行，其焊接施工应严格按照焊接工艺进行，其焊接程序如下：焊接程序如下：赤道带纵缝外口焊接上、赤道带纵缝外口焊接上、下极环缝外口焊接纵缝里口清根、下极环缝外口焊接纵缝里口清根、PTPT环缝里口清根、环缝里口清根、PTPT按与外口相同的顺序焊接里口按与外口相同的顺序焊接里口主体焊缝焊接采用单道多层焊工艺，主体焊缝焊接采用单道多层焊工艺，焊接过程中焊接过程中,严格控制预后热温度及

19、层间温度，严格控制预后热温度及层间温度，并随时对焊接参数进行测定，以确认焊接线能量在工艺卡规定范围内。最终本工程球罐并随时对焊接参数进行测定，以确认焊接线能量在工艺卡规定范围内。最终本工程球罐本体经射线检测及超声波复测，达到了预期效果本体经射线检测及超声波复测，达到了预期效果,射线检测结果如表射线检测结果如表 4-14-1 所示：所示：表表 4 41 1球罐射线检测结果表球罐射线检测结果表罐号罐号G G1 1G G2 2拍片总数拍片总数303303 张张303303 张张一次返修片一次返修片一次合格数一次合格数一次合格率一次合格率二次返修片二次返修片8 8 张张8 8 张张295295 张张2

20、95295 张张9797。36%36%9797。3636无无无无4.74.7 产品焊接试板的制备。产品焊接试板的制备。为了验证施工工艺的可靠性，本工程制备了两组钢号、厚度及热处理工艺都与球壳为了验证施工工艺的可靠性，本工程制备了两组钢号、厚度及热处理工艺都与球壳板相同的产品试板板相同的产品试板(每台球罐横焊、立焊各一块，无平每台球罐横焊、立焊各一块，无平/仰焊缝）仰焊缝），第一组产品试板采用未，第一组产品试板采用未经焊接过的原始坡口按照新建球罐施工标准制备，经焊接过的原始坡口按照新建球罐施工标准制备，随随 G-1G-1 球罐一同热处理；球罐一同热处理；第二组产品第二组产品试板先用未经焊接过的原

21、始坡口按照新建球罐施工标准制备，经射线检测合格后试板先用未经焊接过的原始坡口按照新建球罐施工标准制备，经射线检测合格后,模拟模拟球罐施工方法，采用氧乙炔手工火焰切割的方法沿熔合线将焊缝去除，重新切割修磨球罐施工方法，采用氧乙炔手工火焰切割的方法沿熔合线将焊缝去除，重新切割修磨出坡口（热影响区保留）出坡口（热影响区保留）,试板焊缝的最大间隙、最小间隙与球罐焊缝组对的最大、最试板焊缝的最大间隙、最小间隙与球罐焊缝组对的最大、最小间隙相同小间隙相同,分别为分别为 6mm6mm 和和 0mm0mm，并随，并随 G-2G-2 球罐一同热处理。热处理恒温温度为球罐一同热处理。热处理恒温温度为 600600

22、 2525，恒温时间为，恒温时间为 1.51.5 小时小时.表表 4-24-2两组产品焊接试板力学和弯曲性能试验报告数据如下两组产品焊接试板力学和弯曲性能试验报告数据如下产品试板产品试板试板试板代表代表产品产品编号编号试试板板编编号号2G2GG G1 13G3G立立16MnR16MnR3434母材母材焊条焊条牌号牌号代代表表部部位位牌号牌号厚度厚度（mm)mm)试板试板热处热处理状理状态态力学性能力学性能弯曲试验（侧弯）弯曲试验（侧弯）抗拉强度抗拉强度（MPaMPa）530530535535温度温度（)冲击功冲击功(J(J）（热影响区）（热影响区）656560606060试验试验结果结果合格合

23、格合格合格合格合格合格合格弯轴直弯轴直径径弯曲弯曲角度角度横横16MnR16MnR3434CHECHE507507CHECHE507507CHECHE507507随球随球罐整罐整体热体热处理处理常温常温40mm40mm180180均值均值 532.5532.5535535535535常温常温均值均值 535535535535550550常温常温542542。5 5均值均值 61.761.770706565均值均值 656560606262均值均值 64647070606040mm40mm180180G G2 2合格合格40mm40mm合格合格1801802G2G横横16MnR16MnR3434

24、3G3G立立16MnR16MnR3434CHECHE507507535535540540常温常温707071715252合格合格40mm40mm180180合格合格537.5537.5均值均值 64.364.3通过两组产品试板力学和弯曲性能试验数据的对比可以看出通过两组产品试板力学和弯曲性能试验数据的对比可以看出:两组产品试板的力学两组产品试板的力学性能并无明显区别，即球罐焊缝切割后重新进行组对焊接的方法并不影响焊接质量性能并无明显区别，即球罐焊缝切割后重新进行组对焊接的方法并不影响焊接质量.5 5。经济分析。经济分析如果新建两台同样规模的球罐，如果新建两台同样规模的球罐，其球罐本体制造、其球

25、罐本体制造、安装费用最低也要安装费用最低也要 1 1。1 1 万元万元/吨，吨，即最低投资即最低投资 250250 万元，而本次球罐搬迁工程球罐本体搬迁、安装费用仅为万元，而本次球罐搬迁工程球罐本体搬迁、安装费用仅为 5050 万元，与万元，与新建工程相比节约投资新建工程相比节约投资 200200 多万元多万元.6 6。结束语。结束语在某些特殊情况下需要对球罐实施拆迁施工，通过以上分析可见，该施工方案技术在某些特殊情况下需要对球罐实施拆迁施工，通过以上分析可见，该施工方案技术措施可行，经济性合理。当然本文重点介绍了球罐拆迁工程与新建工程施工方法的不同措施可行，经济性合理。当然本文重点介绍了球罐拆迁工程与新建工程施工方法的不同之处之处,其他施工工序也必须严格执行相关国家标准与施工规范。其他施工工序也必须严格执行相关国家标准与施工规范。