浅谈真空贮槽传统套装工艺的不足及新型套装工艺的优越性

2023-01-02王贝贝郭冰亮万成

中国设备工程 2022年11期

王贝贝，郭冰亮，万成

（杭州杭氧低温容器有限公司，浙江杭州 310000）

真空贮槽是化工设备中的重要贮存设备，为双层圆筒形结构。由内筒、外筒、夹层管道、外部阀门仪表等部件组成。大多数真空贮槽是在制造厂内制造完成后整体运输至现场安装，制造厂可根据自身条件选择合适的套装方式。真空贮槽的套装工艺是将内筒与夹层管道组装件准确、安全、高效地装配进入外筒并完成外筒体封闭焊接的工艺过程。传统的套装工艺按照真空贮槽的高度分为立式、卧式2种。随着化工行业的飞速发展，贮槽的高度也出现了多样化，对套装工艺方面的要求也越来越高。因此，新型套装工艺的开发能够非常有效地解决目前真空贮槽套装方面的问题，降低套装过程中的困难程度和经济成本，提高制造效率和套装过程中的安全性及整体质量。

1 传统立式套装工艺及其不足之处

1.1 传统立式套装工艺背景

根据真空贮槽的体积、现场安装场地等要求，贮槽会出现不同的高度。小型真空贮槽外筒体一般分为上、下两段。卧式套装无法利用行车将内筒体吊入外下段筒体的内部，所以，小型真空贮槽传统套装方式一般都采用立式套装。传统立式套装前须先评估套装的总高度，总高度包括内筒及夹层管路的外伸高度、行车通过内筒顶部工艺吊耳起吊内筒时所需吊装夹角产生的吊装高度、外下段筒体和底部支座装配好后的高度。综合以上各种高度的总和，当高度总和小于行车最大起吊高度时，才能采用传统立式套装工艺。

1.2 传统立式套装工艺过程

传统立式套装过程：（1）将制作完成并检验合格的外下段筒体水平放置在已经准备好的滚轮架上，并将真空贮槽外筒底部支座与其复合。（2）利用行车将装配好底部支座的外下段筒体起吊并竖立在指定的套装位置，竖立外下段筒体时，往往需要行车主副钩配合进行，缓缓将整个外下段筒体抬起，再通过调整主副钩的高度，使整个外下段筒体在空中竖立起来，将其竖直放置在指定的套装位置。（3）施工人员在竖立的外下段筒体附近摆放几台升降机，通过升降机在外下段筒体的顶部端口处构建成一个登高操作平台。（4）用行车通过内筒体顶部的工艺吊耳，将制作完成并且检验合格的内筒体及其夹层管道组件竖直抬高至外下段筒体的顶部端口处，然后，将内筒体缓慢套入外下段筒体中图纸要求的位置，此时，施工人员在操作平台上登高作业，进行内筒体的定位、固定支撑及焊接工作。（5）将外上段筒体用行车起吊至内筒顶部并缓慢从内筒顶部套入，使外上段筒体与下段筒体严格按照设计要求进行对接，登高施工人员对对接缝进行临时性固定（如利用许多搭接板将对接好的外上、下段筒体进行搭接焊，必须保证后续步骤中的强度、定位等方面的要求）。（6）再次利用行车将原本竖立的真空贮槽整体起吊并缓慢水平放置在滚轮架上。（7）拆除第五步骤中的临时性固定搭接板并进行最后一道封闭环焊缝焊接工作。拆除搭接焊后，还须打磨搭接板与筒体之间的焊疤，并保证在整个拆除搭接板、焊接最后一道封闭环焊缝过程中筒体的定位、强度等方面满足设计图纸的要求。

1.3 传统立式套装工艺的不足之处

对传统立式套装工艺过程进行详细分析，其不足之处如下：（1）利用行车将装配好底部支座的外下段筒体起吊并竖立在指定的套装位置过程中，行车主副钩的配合难度非常大，操作时难度系数大，危险系数高。（2）施工人员搭建登高操作平台过程中，耗费人力物力，降低了工作效率，同时，存在危险人身安全的不确定因素。（3）内筒套入外下段筒体过程中，操作方面的难度系数将进一步提升，施工人员亦需登高操作，属于高空作业，危险系数高。（4）外上段筒体套入内筒过程中，需要利用许多搭接板对对接好的外上、下段筒体进行搭接焊，造成搭接板材料的浪费、施工人员工作量的增加，同时，依然存在着操作难度大、耗费人力物力，操作人员高空作业的问题。（5）套装完成后，将真空贮槽水平放置过程中，行车操作难度更大，危险程度更高，竖立和水平放置外筒体的重复工作严重浪费时间、人力和物力，降低制造效率。（6）进行最后一道封闭环焊缝焊接过程中，需再拆除外上、下段筒体对接处之间的搭接板，打磨搭接板与筒体之间的焊疤，浪费人力的同时影响外筒体的外观质量。

2 传统卧式套装工艺及其不足之处

2.1 传统卧式套装工艺背景

大型真空贮槽在套装过程中，外筒通常分为上、中、下三段。由于内部支撑结构的限制，往往外中段筒体的长度较长，当其长度超过了内筒体重心至内筒体两端长度时，就无法单纯地利用行车将内筒体从外中段筒体中套出，此时，需要额外制作两幅刚性很好的单臂支撑梁，单臂支撑梁的长度需要结合具体的内筒体重心位置和外中段筒体长度进行相应的计算，确保套装过程中，单臂支撑梁能够从外中段筒体中外露出来。

2.2 传统卧式套装工艺过程

传统卧式套装过程：（1）将制作好的单臂支撑梁焊接在内筒体上，由于内筒体为受压容器，不允许直接将单臂支撑梁焊接在内筒体上，需要在内筒体的一端额外焊接多块过渡贴板，再将单臂支撑梁焊接在贴板上来增加内筒的套装长度。（2）将制作完成并检验合格的外中段筒体水平放置在已经准备好的滚轮架上。（3）一部行车先在内筒体的重心处起吊，把装配有单臂支撑梁的内筒体一端缓慢套入水平放置在滚轮架上的外中段筒体内，当行车的起吊点接近外中段筒体的端部时，内筒体一端的单臂支撑梁已经外露出外中段筒体的另一端。（4）再利用另外一部行车对外露的单臂支撑梁进行承重起吊，同时，在内筒体另外一端适合位置处进行承重支撑，移动内筒体重心处行车的起吊位置，两部行车进行配合，将内筒体起吊至图纸要求的套装位置，并进行内筒体的定位、固定支撑及焊接工作。（5）套装完成后，需拆除单臂支撑梁，打磨拆除单臂支撑梁后遗留的焊疤。（6）再将外上、下段筒体分别与外中段筒体两端对接，进行最后两道封闭环焊缝的焊接工作。

2.3 传统卧式套装工艺的不足之处

对传统卧式套装工艺过程进行详细分析，其不足之处如下：（1）套装前需要制作过渡贴板和单臂支撑梁，并将其焊接在内筒体上，操作过程烦琐，降低了工作效率，增加了人工成本，浪费了许多套装材料。（2）套装完成后，还需拆除单臂支撑梁，打磨拆除单臂支撑梁后遗留的焊疤，对人力造成又一次的浪费，持续降低了工作效率的同时影响内筒体的外观质量。（3）真空贮槽为节省材料，降低制造、运输和安装过程中的能耗，实现安全与经济并重，安全与资源节约并重的发展理念，轻型化已成为压力容器主导的发展方向。应变强化技术是利用高压对内筒体进行塑性变形从而提升内筒体板材的许用应力，达到降低能耗的目的，而内筒上额外增加的贴板会阻碍筒体的塑性变形，影响内筒体的应变强化质量。

3 新型套装工艺及其优越性

3.1 新型套装工艺背景

根据传统套装工艺的不足之处，经过多次的创新和尝试，最终开发出了能够弥补传统套装工艺中不足之处的新型套装工艺。新型套装工艺套装前必须先根据设计图纸中的重心位置，在内筒体一侧增加可调节钢丸重量的配重装置。根据内筒体套装时所需的重心偏移量来调节配重装置内配重钢丸的重量，再利用行车进行卧式套装。

3.2 新型套装工艺过程

3.2.1 小型真空贮槽的新型套装工艺过程

小型真空贮槽的新型套装工艺过程：（1）内筒制造完成且检验合格后，在内筒体的上端由配重钢丝绳连接配重装置，通过调整配重重量使得内筒体重心超出外下段筒体的端部。（2）此时，利用行车将内筒体水平起吊，这样行车可以轻松地将内筒体下端穿入外下段筒体内，达到图纸要求的套装位置后，施工人员进行内筒体的定位、固定支撑及焊接工作。（3）套装完成后，解开配重钢丝绳卸下配重装置即可。（4）最后，进行外筒的封闭工作，制作完成及检验合格的外上段筒体由行车水平起吊至与外下段筒体的对接处，由于此时整个真空贮槽处于水平状态，可以直接进行最后一道封闭环焊缝的焊接工作。

3.2.2 大型真空贮槽的新型套装工艺过程

大型真空贮槽的新型套装工艺过程：（1）内筒制造完成且检验合格后，在内筒体上端或下端由配重钢丝绳连接配重装置，使内筒体重心偏移，所需的偏移量可以根据配重重量进行调整。（2）利用行车将内筒体顺利地从外中段筒体的一端穿出，再利用另外一部行车对穿出的内筒体进行承重起吊，两部行车进行配合，将内筒体起吊至图纸要求的套装位置，然后，进行内筒体的定位、固定支撑及焊接工作。（3）完成套装工作后，解开配重钢丝绳卸下配重装置即可。（4）最后，将外上、下段筒体分别与外中段筒体两端对接，进行最后两道封闭环焊缝的焊接工作。

3.3 新型套装工艺的优越性

相对传统立式套装工艺，新型套装工艺无须将筒体进行竖立起吊和套装完成后再次水平放置的重复工作，避免了行车主副钩的配合工作，降低了吊装过程中的操作难度和危险系数；无须搭建高空操作平台，节省了搭建高空操作平台的时间、升降设备、人力配置，大大缩短了套装周期，避免了施工人员高空操作的危险因素，提高了工作效率；无须外筒筒体对接焊缝处的搭接板，减少了搭接板的材料，免去了搭接板的焊接和拆除工作，杜绝了拆除搭接板后遗留的焊疤，提高了外筒的外观质量。

相对传统卧式套装工艺，新型套装工艺用配重装置代替了原来的单臂支撑梁，配重装置与内筒体用钢丝绳连接，节省了过渡贴板和单臂支撑梁材料，减少了套装后期拆除单臂支撑梁的工作，杜绝了拆除单臂支撑梁后遗留的焊疤，提高了内筒的外观质量，避免了传统卧式套装工艺中过渡贴板对内筒体塑性变形的影响，提升了内筒体的应变强化质量。配重装置的重量可以根据不同重量的内筒体进行调整，通用性很强，可以重复利用。