1、工程概述
由于氣體供應有季節性和時間性變化，且氣源不可能在較短時間內迅速改變產氣量，因此必須設置儲
氣柜來均衡輸配系統的負荷，調節產氣量與用氣量之間的不平衡。螺旋導軌式
儲氣柜一般是用于儲存煤氣的平衡調節設施。氣柜的結構一般由固定式水槽和可作螺旋升降運動的塔節及鐘罩組成。10000m3 螺旋導軌式儲氣柜的主體結構由鋼水槽、塔體、頂架、頂板、斜梯、配重、欄桿等組成。其主要特點為: 柜體積大，構件復雜繁多，焊縫密度大，故焊接變形大，水槽、塔節以及鐘罩之間的密封性能和升降靈活性能要求嚴格，制造
安裝難度較大。
2 工藝原理與特點
2． 1 工藝原理
甘肅白銀靖遠煤業有限責任公司修建 1 萬立方米濕式螺旋氣柜，用來儲存煤氣用于發電，其安裝施工具體工藝原理如下:
1) 氣柜主要構件現場預制，利用胎具預拼成大片或大塊后進行安裝。
2) 水槽安裝采用三角架倒裝工藝; 利用三角架作為安裝施工機具，從下至上一圈一圈地安裝水槽壁板。
3) 塔節采用整圈安裝工藝，即整圈安裝好塔節骨架( 包括上下掛圈和立柱等) 整圈安裝調節好導軌，在整圈進行菱形板的安裝、點焊和焊接。
4) 螺旋導軌的安裝，螺旋導軌具有沿圓柱彎曲以及按 45°螺旋扭曲的特點。它是各塔節升降時的導向結構，同時又是上下兩個相鄰塔節以及最外側一節塔節與水槽相互連接的構件。兩個相鄰塔節的螺旋導軌布置的傾斜方向是相反的。因此，塔節升降過程中旋轉方向也是反方向的。導軌與上下水封帶板連接可采用螺栓連接。
5) 導輪采用兩步安裝，即在升降試驗前做導輪預安裝和臨時固定，在升降試驗后再進行導輪調整，做最后固定。
6) 頂架采用大跨抬吊安裝工藝，即先在水槽底板上把頂蓋桁架組裝成大跨，用水槽內外各一臺吊車將桁架吊裝就位。
1) 采用深度預制，現場省工省時。
2) 和其他安裝相比，不需要特殊施工設施，施工準備期短，施工用料省，適用范圍廣，簡單易行。
3) 便于控制全過程質量，有利于保證最終質量。
4) 可減少大型吊裝機具的臺班費，減低工程成本。
3 安裝施工工藝
3． 1 施工準備流程
安裝施工準備流程如圖 1 所示。
3． 2 施工準備工作
安裝施工前期的準備工作較多，需做好充足的準備，具體如下:
1) 復測土建基礎尺寸。
2) 水槽底板的預制。施工人員根據施工圖、技術規范、安裝方案、進廠材料規格等要求繪制底板配版圖，進行配板預制、噴沙及刷防銹底漆。注意配板的底面應按要求做完全部防腐涂層，配板頂面的防腐預留最后兩層暫不噴刷，且安裝口的焊縫處應留40 － 80mm 防腐涂料暫不噴刷，待現場組裝焊接完畢后補刷。水槽底板的組裝，在氣柜基礎上劃出兩條相互垂直的中心線，按排版圖在罐底中心板劃出十字線，十字線與罐基礎中心線重合，在罐底中心打上樣沖眼，并作明顯標記。鋪設時，按排版圖由中心板向兩端逐塊鋪設中間一行中幅板，從中間一行板開始向兩側逐行鋪設中幅板，每行中幅板應由中間向兩側依次鋪設，并可用定位焊臨時固定，最后鋪設邊緣板。中幅板之間的連接形式為搭接，各邊緣板之間的連接形式為對接。焊接時，先從中心板逐行向外焊接底板中幅板，邊緣板連接成一體后，暫不與中幅板焊接。待水槽最后一圈壁板與邊緣板腳焊縫焊接完畢后，再焊接。
3) 水槽壁板預制。水槽壁板結構形式由上至下厚度分別為 8mm、10mm、12mm、14mm、16mm，多塊矩形板組焊構成。各節厚度不同，多塊長度不等。水槽壁板預制安裝要嚴格控制壁板上口水平度、垂直度和橢圓度的偏差值( 特別要保證最上一圈壁板的上口水平度、垂直度和橢圓度的偏差值) ，每塊板保證對角線相等; 首先組裝焊接最上一圈壁板，然后組裝焊接平臺、欄桿、梯子等附件。完成后，用 20 個自制三角架和 20 個 5 噸倒鏈作為安裝施工機具，對稱布置拉升至一定高度，再進行第二圈壁板的組裝焊接; 為了防止罐體在拉升過程中變形，需在罐內壁臨時設置一圈脹圈，以增強罐壁的環向剛度; 在最后一圈壁板焊接完成后，先將壁板與底板的邊緣板連接，最后將底板邊緣板與中幅板連接。為保證安裝質量，每節壁板沿周長方向應對稱留兩塊封門板，每塊封門板沿氣柜圓周方向加 200mm 余量，以便安裝時進行調節。
4) 塔體立柱預制。柱結構形式，立柱由槽鋼制造，與水槽壁焊接。塔體立柱與塔體菱形板焊接，鐘罩立柱與鐘罩菱形板焊接; 操作要點: 單根立柱接口形式采用直口對接，拼柱接口相互錯開 300mm 以上;柱孔間距應嚴格控制，以便與導軌、掛圈帶板螺栓孔連接，確保導軌與導軌平行及上下掛圈的設計高度。
5) 頂板安裝預制。頂板結構形式，氣柜拱頂為球形截面，扇形分帶分塊; 邊緣板為后 8mm 的弓形板，腹板為厚 6mm 扇形分帶分塊; 邊緣板與鐘罩采用角鋼焊接，腹板鋪蓋在頂架型鋼上，至于拱頂附件焊接，不與頂架焊接，拱頂腹板之間搭接組焊。操作要點: 安裝前首先應將頂板進行噴沙、刷防銹漆以及按規范刷完防腐層; 且安裝口的焊縫處應留 40mm防腐涂料暫不噴刷，待現場組裝焊接完畢后補刷; 安裝時自上而下鋪設，先在軸線對稱部位組裝 4 塊結瓣式頂板，調整后定位焊，再組裝其余頂板，并調整搭接寬度( 寬度允許偏差為 ±5mm) ，接下來進行焊接; 其焊接順序原則為先焊環向焊縫，后焊徑向焊縫，先進行內側間斷焊縫及筋板的連接焊縫焊接，再進行拱頂板的外部焊接; 吊運時要注意防止變形。
6) 導軌預制。導軌結構形式，導軌由軌道及墊板組焊構成，所用導軌為輕型號軌，三節塔體有 1 組為左旋，另 2 組為右旋。操作要點: 為保導軌預制精度，必須制作一個精確導軌樣板胎作為控制檢驗導軌輪曲率的標準抬具; 導軌滾圓應在滾板機上進行，圓弧面應圓滑過渡，不得有波浪彎和旁彎。滾圓時應留出導軌與墊板組焊的徑向焊接收縮量。根據多年實踐經驗，徑向收縮量一般取40mm; 導輪螺旋扭曲是導輪成型的重要工序，采用先求出導輪的近似曲率半徑，然后把導輪卷成弧形再在胎膜上間隔一定距離火煨導輪若干個點后稍作扭曲，加工成形后的導輪尺寸精度可滿足要求; 導軌與墊板焊接前，墊板中心線及導軌中心線應重合; 導軌預制后應采取加固措施，防止變形。其工藝流程如圖 2 所示。
7) 拱頂架預制。拱頂架結構形式，拱頂桁架下端與鐘罩包邊角鋼焊接，上端與拱頂中心環焊接，拱頂桁架托架頂板，不與頂板焊接。
8) 塔體菱形板預制。體菱形板結構形式，塔體菱形板由多塊多節組成，它與塔體立柱、導軌、上下掛圈相連接。操作要點: 單塊板尺寸必須嚴格控制，并保證平直; 進行塔體菱形板預制，首先應對單塊板進行噴沙及刷防銹底漆和按規范要求刷完防腐層;且安裝口的焊縫處應留 40mm 防腐涂料暫不噴刷，待現場組裝焊接完畢后補刷; 菱形板焊接采用對接形式，同時焊接過程中要采取防變形措施，以防止焊接后產生的變形超過規范; 菱形板安裝順序應由內向外逐塔進行，這樣有利于改善施焊條件，以保證焊接質量; 菱形板板面不允許焊接吊耳，吊裝時要配備鐵扁擔進行，安裝時要采用對角拉緊的方法，以保證板面不變形。
9) 塔體掛圈預制( 上下水封) 。掛圈結構形式如圖 3 所示。操作要點: 掛圈( 上下水封) 是各塔體及鐘罩升到最高限位時，塔體與水槽、塔體與塔體、塔體與鐘罩的最高限位和密封裝置; 掛圈( 上下水封) 圈梁的原弧度、水平度將影響到立柱的安裝質量，從而影響到導軌的安裝質量，應此要嚴格控制;掛圈( 上下水封) 預制焊接完畢后，其環形板的弧度偏差用弦長不少于 2m 的樣板檢查，且間隙不大于3mm; 掛圈( 上下水封) 在組裝時，先用線墜對立柱進行垂直度找正，然后進行組對焊接。
3． 3 安裝施工工序
安裝的施工工藝要嚴格依照相關流程進行，具體流程如圖 4 所示。
3． 3． 1 水槽安裝
水槽底板在防腐之前，必須完成拼板找平，焊縫煤油試漏合格，防止返工是破壞防腐層; 水槽底板焊接要注意焊接順序，防止焊接變形超過規定值。其安裝流程如圖 5 所示。
3． 3． 2 塔節安裝
各塔節上下掛圈( 上下水封) 周長盡量保持一致，以便立柱的垂直度保證。塔節掛圈( 上下水封)應作煤油試漏。螺旋導軌安裝前需復查各塔壁板、上下掛圈( 上下水封) 處的橢圓度，其直徑允許偏差為 ±15mm 螺旋導軌安裝時在保證導軌伸出導軌上端位置后，將上端固定( 點焊) ，然后再將下端用卡具固定，自上而下按找正點校正導軌并逐段點焊固定。導軌點焊固定后應分 3 － 5 點檢查個相鄰兩導軌軌面中心周向距離，相鄰兩導軌的平行偏差不大于 6mm。與基準圓徑向允許偏差為 ± 5mm，合格后方可焊接。導軌安裝焊接完畢后應將焊瘤鏟磨干凈，以免阻礙個塔升降。導輪安裝是，輪緣凹槽和導軌的接觸面應保持 3 －5mm 的間隙，導輪的徑向位置應滿足導輪升降時任何一點均能順利通過導輪，而導輪的輪槽中心線則應偏離切線方向 3 －5 度，以利于導輪上升。塔節安裝流程如圖 5 所示。
3． 4 氣柜總裝
氣柜各部分預制完成后進行整體組裝。配重應逐個稱量、分組組合并將重量相等的兩組對稱布置。
范一般需升降三次。第一、二次升降試驗要控制得慢一些，第三次試驗可快些，檢驗各塔體運轉性能、氣密性、罐體強度和基礎的承載能力。試驗前，應仔細檢查水封、立柱與墊梁以及其它部位點固焊是否鏟凈水; 一切妨礙升降的部位均應予以處理; 水槽內所有雜物均清理干凈，并將水注至設計水位，同時對基礎進行沉降觀測。升降試驗前對各崗位人員要進行技術交底。試驗時，在水槽注滿水的條件下，用鼓風機向罐內吹入空氣，使各塔逐漸緩慢上升，根據導輪運轉情況及罐頂 U 型壓力計測得壓力變化，檢驗塔體上升性能，并對焊縫涂{肥皂水，檢查焊縫的嚴密性。
4 安裝技術措施
4． 1 焊接順序
鋼結構在焊接過程中會產生較大的焊接變形，如底板凹凸變形、壁板縮腰和頂板波浪變形等。倘若變形超過設計允許偏差范圍，將影響產品的正常使用。采用合理的焊接順序，可以減少和控制儲罐的焊接變形。
4． 1． 1 底板焊接
順序邊緣板對接焊縫中第一圈壁板底部 80cm焊縫→中幅板短焊縫→中幅板長焊縫→第一圈壁板與底間環形角焊縫→邊緣板其余對接焊縫→中幅板封閉焊縫→邊緣板與中幅板間龜甲縫。
焊接時應注意: 互相平等的焊縫采用隔行焊接方法; 各條焊縫應采用中間向兩端施焊; 各條焊縫均采用分段退焊法施焊; 長縫由幾名焊工施焊; 各條焊縫均采用中間向兩端施焊; 各條焊縫均采用分段退焊法施焊; 長縫由幾名焊工同時施焊; 罐底角焊縫，應由數對焊工從罐內、外沿同一方向進行分段焊接。
4． 1． 2 壁板焊接
順序壁板立縫→組對第一圈與第二圈壁間環縫→組對立縫焊接活口→第一圈與第二圈間環縫、立縫活口→下一圈壁板立縫→依次類推。
焊接時應注意: 采用分段退焊法，即立縫可分三段分段退焊，第一段至焊縫頂端預留 150cm 暫且不焊，待環縫焊接后將其補焊完成。環縫可采取焊 3－ 4 根焊條退一步方法施焊; 采用交叉焊接方法，減小焊縫角變形，通常先焊大坡口，后焊小坡口; 采用同時對稱施焊。
4． 1． 3 頂架焊接順序
先短焊縫，后長焊縫; 先內側焊縫，后外側焊縫;徑向長焊縫宜采用隔縫對稱施焊方法，并由中心向外分段退焊; 頂板與包邊角鋼焊接時，焊工應對稱均勻頒布，并沿圓周同一方向分段退焊。
4． 2 消除殘余應力
焊接殘余應力是由焊接熱應力和結構受到剛性固定所產生的約束應力造成的。消除殘余應力的最簡便方法是用蛙式打夯機或大錘打擊。
4． 3 減少焊接變形
為減少焊接變形采用了三種措施: 一是每隔 4～ 5m 加斜支撐; 二是焊接前加脹圈; 三是在每道縱焊縫處加 3 道長 1m 的弧形板。另外，施工前還應加工一些專用工具，如制作 2m 弧形靠尺檢查壁板的弧度; 制作脹圈控制安裝時的幾何尺寸等。焊接合格的焊口表面用砂輪機磨平，以防影響導輪滑行。導軌對接口焊接完畢后 很容易產生變形，導致圓孤度改變或產生側彎，應在冷態下用千斤頂或絲桿進行矯形。
4． 4 防腐
儲氣柜內的沼氣和水槽內的水質均有腐蝕性，且每日塔身隨沼氣量的變化而升降多次，不斷反復，浸入水槽內，暴露在大氣中，極易腐蝕，因此，氣柜防腐非常重要。
儲氣柜的防腐刷油部分主要采用環氧富鋅底漆→厚漿形環氧煤瀝青底漆→厚漿形環氧煤瀝青面漆。熱噴鋁部分主要采用熱噴涂鋁→涂 ZB － 851底層封孔劑→涂 ZB －851M 面層封孔劑。
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