4.7、石油化工设备安装技术 (P203~P221) 上

2026 08 20 08:47:23

机电工程管理与实务

4.7、石油化工设备安装技术（2025年版）

4.7 石油化工设备安装技术

4.7.1 塔器设备安装技术

1.塔器的结构、工艺作用和到货状态

1)塔器的结构与工艺作用

塔器为长细圆筒形焊接结构的固定式压力容器，由筒体、封头、人孔、接管和裙座等组成，是专门为某种生产工艺要求而设计、制造的非标准设备。塔是用于蒸馏、抽提、吸收、精制等分离过程的直立式工艺设备。

2)塔器现场到货状态

塔器多数在工厂制造，现场整体安装。少数塔器由于体积(几何尺寸)大，运输受限制，不能整体运到安装现场。实际中塔器会以不同组装形式出厂，即不同的到货状态。到货状态分为整体、分段、分片三种。

2. 安装工序内容

1)开箱检验

(1)核对装箱单

塔体、内件和安全附件应符合设计文件和订货合同的要求；开箱检验应在相关人员参加下按照装箱单清点并检查：箱号、箱数及包装；产品名称、型号及规格；产品质量证明文件；塔内件及安全附件的规格、型号、数量。

(2)塔体外观质量检查

无表面损伤、变形及锈蚀；塔体采用不锈钢或复合钢板材料的腐蚀介质接触面，低温设备表面不应有刻痕和各类钢印标记；奥氏体不锈钢、钛、锆、铝材料的塔体表面，应无铁离子污染；塔体方位线标记、重心标记及吊挂点等标记清晰。

(3)分段到货验收

塔体分段处的圆度、外圆周长偏差、端口不平度、坡口质量符合相关规定；筒体直线度、筒体长度以及筒体上接管中心方位和标高的偏差符合相关规定；组装标记清晰；裙座底板上的地脚螺栓孔中心圆直径允许偏差、相邻两孔弦长允许偏差和任意两孔

204、第1篇机电工程技术

弦长允许偏差均为2mm。

2)基础验收

复测基础并对其表面处理，应符合要求。基础上应清晰地标出标高基准线、中心线。基础验收检查要求：

(1)基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞及露筋等缺陷。

(2)基础混凝土强度不得低于设计强度的75%,且应在后续施工中，同期养护混凝土以达到设计文件要求的强度。

(3)结合设备平面布置图和设备本体图，复查基础的外形尺寸、标高、表面平整度、纵横向中心线等参数，必须符合设计文件和施工规范的要求，有沉降观测要求的，应设有沉降观测点。

(4)预埋地脚螺栓和其他预埋件的数量、方位必须符合设计文件和规范的要求。地脚螺栓的螺纹应无损坏、无锈蚀，且应有保护措施，地脚螺栓的螺母和垫圈齐全。

(5)基础混凝土表面不得有油渍及疏松层，放置垫铁处应铲平。放置垫铁处以外应凿成麻面，以每100mm×100mm 面积内有3~5个深度不小于10mm的麻点为宜。

3)到货设备的保护措施

(1)封闭措施

设备人孔、管口和开口应临时封闭，氮气保护的设备应定期检查氮气压力。

(2)隔离措施

不锈钢、钛、镍、锆、铝制设备应采取与碳钢隔离的措施，铝设备、钛设备、低温设备不得有表面擦伤。

3.塔器就位安装

1)整体安装程序

塔器现场检查验收→基准线标识→运放至吊装要求位置→基础验收、设置垫铁→ 整体吊装、找正、紧固地脚螺栓、垫铁点固→二次灌浆。

2)塔器就位

将塔设备任意相邻的方位线作为垂直找正基准，如图4.7-1所示，测量点1与塔中

心线的连线与测量点2与塔中心线的连线成90°夹角。

塔高小于等于30m, 垂直度偏差不大于塔高的1/1000;塔高大于30m, 垂直度偏差允许值为1/1000塔高，且不大于 50mm。

图4.7-1 塔设备找正示意图

第4章工业机电工程安装技术、205

高度大于等于20m 的塔，其垂直度的测量工作不应在一侧阳光照射或风力大于4 级的条件下进行。

3)现场组焊

(1)卧式组焊

组焊程序：开箱检查验收 →在现场组装场地搭设临时道木支墩或设置滚轮架(托辊)等组装胎具 → 各段(片)塔体(上段筒体 → 中段筒体 → 下段筒体 → 底段筒体含裙座)组对焊接成整体 →对现场施焊的环焊缝进行无损检测 →热处理 →耐压试验、气密性试验。

塔体组焊完成后，按整体到货塔器的相同程序安装就位，并进行内固定件和其他配件安装。

(2)立式组焊

正装法组焊，即在基础上先安装下段，由下至上逐段组对焊接的立式安装方法。

一般常见塔器立式安装组焊顺序：分段筒体、部件检查验收 →基础验收、安放垫铁 →塔体的最下段(带裙座段)吊装就位、找正 → 吊装第二段(由下至上排序)、找正 → 组焊段间环焊缝、无损检测 →重复上述过程，逐段吊装直至吊装最上段(带顶封头段)、找正、组焊段间环焊缝、无损检测 →整体找正、按要求力矩紧固地脚螺栓、垫铁点固及二次灌浆→ 内固定件和其他配件安装→耐压试验、气密性试验。

4. 塔器产品焊接试件

塔器现场组焊必须依据《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21—2016的要求。

1)试板制备的要求

(1)应由施焊塔器的焊工，在与施焊相同的条件下采用与施焊塔器相同的焊接工艺焊接试板。

(2)试板材料应与塔器用材具有相同标准、相同牌号、相同厚度和相同热处理状态。

(3)试板焊接后及时打上焊工钢印代号，经检验员外观检查合格后，打上检验员钢印号。

(4)塔器焊后需热处理时，试件应随焊缝一起进行热处理。

2)试板的检验与评定

(1)试板的焊接接头经外观检查和无损检测，合格标准与设备焊接接头的合格标准相同，焊接试板上截取试样的评定按照《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》 NB/T47016—2023 标准执行。

(2)试样的拉伸试验合格指标：同一母材拉伸试样的抗拉强度应不低于母材标准抗拉强度最低值；对不同强度等级的母材组成的焊接接头，抗拉强度应不低于两种母材标准抗拉强度最低值中的较小者。

试件的弯曲试验合格指标：试验弯曲到规定的角度后，其拉伸面上沿任何方向不得有单条长度大于3mm 的开口缺陷，试验的棱角开口(除未熔合、夹渣或其他内部缺陷引起的)缺陷不计。

(4)试件的冲击试验合格指标：钢制接头每组3个标准试件的冲击吸收功平均值应符合设计文件或相关技术文件的规定。母材标准抗拉强度下限值≤450MPa, 冲击功

2 0 6 、第 1 篇机电工程技术

平均值应不低于20J, 至多允许有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不低于规定值的70%。

3)焊接产品试件的复验

(1)试样的拉伸、弯曲试验如不合格，允许复验。对不合格的项目取双倍试样进行复验，达到合格指标为合格。

(2)冲击试验如不能满足合格指标，允许复验。对不合格的项目再取一组(3个) 试样进行试验。合格指标为：前后两组6个试样的冲击功平均值不得低于规定值，允许有2个试样小于规定值，但其中小于规定值70%的只允许有1个。

5. 耐压试验

1)耐压试验前应确认的条件

(1)设备本体及与本体相焊的内件、附件焊接和检验工作全部完成。

(2)开孔补强圈用0.4～0.5MPa的压缩空气检查焊接接头质量合格。

(3)需要焊后热处理的设备，热处理工作已经完成。

(4)在基础上进行耐压试验的设备，基础二次灌浆达到强度要求。与设计核实基础承载要求是否加载试验介质重量。

(5)试验方案已经批准，施工质量资料完整。

2)水压试验

(1)试验介质宜采用洁净淡水。奥氏体不锈钢制塔器用水作试压介质时，水中的氯离子含量不超过25ppm。水压试验的水温不得低于5℃。

在塔器最高与最低点且便于观察的位置，各设置一块压力表。两块压力表的量程应相同，并校验合格且在校验有效期内，压力表精度不低于1.6级。压力表量程不低于1.5倍且不高于3倍试验压力。试验压力以装设在设备最高处的压力表读数为准。

(3)设备内的气体应排净并充满液体，试验过程中，设备外表面应保持干燥。当设备壁温与液体温度接近时，方可缓慢升压至设计压力，确认无泄漏后继续升压至规定的试验压力，保压时间不少于30min; 然后将压力降至设计压力，保压足够时间，对所有焊接接头和连接部位进行全面检查，无渗漏、无可见变形、试验过程中无异常声响，为合格。

(4)水压试验后，应将液体排尽并用压缩空气将内部吹干。

3)气压试验

(1)采用气压试验代替液压试验的规定：压力容器气压试验前对塔筒体的对接焊缝进行100%射线或超声检测，以符合原设计文件规定的合格标准为合格；常压设备气压试验前对设备的对接焊缝进行25%射线或超声检测，射线检测Ⅲ合格，超声检测Ⅱ合格；本单位技术总负责人批准的安全技术措施；试压系统应设置安全泄放装置并进行压力整定。

(2)介质宜为干燥洁净的空气，也可用氮气或惰性气体。脱脂后的容器进行气压试验时，必须采用不含油气体。

(3)程序要求：缓慢升至试验压力的10%,且不超过0.05MPa, 保压 5min, 对所有焊接接头和连接部位进行初次泄漏检查；初次泄漏检查合格后，继续升压至试验压力的50%,观察有无异常现象；如无异常现象，继续按规定试验压力的10%逐级升压，直到试验压力，保压10min, 对所有焊接接头和连接部位进行全面检查；检查期间保持

第4章工业机电工程安装技术、207

压力不变，并不得采用继续加压的方式维持压力不变。

(4)合格标准：试验过程中无异常的响声，经过肥皂液或者其他检漏液检验无漏气，无可见变形。对标准抗拉强度下限值大于或等于540MPa的塔器，泄压后进行表面无损检测抽查未发现裂纹。

4.7.2 储罐制作与安装技术

1.金属储罐的分类及其结构特点

1)金属储罐的分类

(1)根据储罐顶部结构形式分类

① 固定顶储罐。指罐顶周边与罐壁顶端固定连接的储罐，主要包括：自支撑式锥顶罐、支撑式锥顶罐、自支撑式拱顶罐等形式。

② 浮顶储罐。指罐顶随罐内液面变化而上下升降的储罐，浮顶包括外浮顶和内浮顶，主要有单盘式浮顶、双盘式浮顶、敞口隔舱式浮顶、浮筒式浮顶等形式。

(2)根据储罐本体结构形式分类

① 单层储罐。罐壁为单层，例如：一般的金属油罐。

② 双层储罐。为平底双壁圆柱形，内、外壁为不同材质。例如：现在较为常见的 LNG 常压低温储罐。

(3)根据储罐本体材质分类

可分为非合金钢储罐、合金钢储罐、不锈钢储罐等。

金属储罐的结构特点

(1)固定拱顶储罐的结构特点

拱顶罐也称自支撑式拱顶储罐，罐顶为球冠形结构，罐体为圆筒形，拱顶中间无支撑，荷载靠其周边支承于罐壁上。有带肋壳拱顶、网壳拱顶等结构。

① 带肋壳拱顶罐：拱顶球面的曲率半径一般为罐直径的0.8～1.2倍，拱顶由4~ 6mm的薄钢板(切割后拼接成瓜皮板)和加强筋组成；罐顶板多采用搭接。优点是施工容易、造价低。

② 网壳顶拱顶罐：由网格状空间杆件系组成的球面网架拱壳承载顶面荷载。网壳顶由网状壳、边环梁、蒙皮三大部分组成；网状壳由型钢和连接件组成。钢制网壳重量较大，大型储罐一般采用铝合金材料网壳，杆件为工厂化预制，现场组装。边环梁是罐壁顶部的边沿构件，代替包边角钢。蒙皮覆盖在网壳表面的罐顶板，蒙皮与网壳杆件之间不焊接。特大型拱顶罐尤其是特大型内浮顶罐已较多采用网壳顶结构。

(2)浮顶储罐的结构特点

① 外浮顶储罐的结构特点：外浮顶储罐也简称为浮顶储罐，罐顶盖浮在敞口的圆筒形罐壁内的液面上并随液面升降，在浮顶与罐内壁之间的环形空间设有随着浮顶浮动的密封装置。其优点是可减少或防止罐内液体蒸发损失。大型储油罐大多采用浮顶罐。

② 单盘式浮顶罐浮顶周边为环形密封舱(浮船),浮船内设置径向隔板将其分隔成若干独立的舱室。浮船中间为单层盘板，与船舱通过环形角钢相接，单层板底部用数道环形型钢圈加固。

③ 双盘式浮顶罐浮顶由上、下盘板和船舱边缘板组成整个浮顶，内部由上、下盘

2 0 8 第 1 篇机电工程技术

板间的环形和径向隔板将其分隔成若干独立的舱室(隔舱)。浮顶具有较好的稳定性，能承受较大载荷，绝热性能较好，但钢材用量大。

(3)内浮顶储罐的结构特点

① 内浮顶储罐是由拱顶罐内部增设浮顶而成。这种罐主要用来储存汽油、航空煤油等。

② 内浮顶为在罐内漂浮在液面上的浮动顶盖，有钢制内浮顶(包括单盘式浮顶、双盘式浮顶、敞口隔舱式内浮顶等)、铝制装配式内浮顶(由多块铝合金元件拼装而成，用浮筒作浮力元件)和非金属整体式内浮顶(表面采用能导电的高强塑料，包裹中空塑料块) 等几种形式。非金属整体式内浮顶是整顶在罐内胎架上成型，造价昂贵，国内很少采用。

(4)LNG (常压低温)储罐的结构特点

① LNG 储罐有单容罐、双容罐和全容罐几种类型。

② 储罐内筒一般采用Ni9合金钢，也可为全铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土，外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制，罐顶则由碳钢或混凝土制成。罐内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维毡及泡沫玻璃砖等。

2.气柜分类及结构特点

1)金属气柜的分类

(1)湿式气柜

湿式气柜是设置水槽，用水密封的气柜，包括直升式气柜(导轨为带外导架的直导轨)和螺旋式气柜(导轨为螺旋形)。亦可按照活动塔节分为单节气柜和多节气柜。

(2)干式气柜(简称干式柜)

干式气柜是相对于采用水为密封介质的湿式气柜而言，其密封形式为非水密封，为具有活塞密封结构的储气设备。

国内主要有多边稀油密封干式气柜、圆筒形稀油密封干式气柜和橡胶膜密封干式气柜。

2)金属气柜的结构特点

(1)湿式气柜结构包括水槽、塔节、钟罩、导轨和导轮、配重块等。

① 水槽：即湿式气柜盛水的圆筒形敞口容器。

② 塔节：气柜的储气部分，相当于拱顶油罐的罐顶加罐壁，由于柜体需要能够随柜内的气体的容量(压力)变化而进行升降，则分为若干可升降的节(段),简称塔。其中最顶端塔节称为钟罩或一塔。其他为中节，为无顶无底的圆筒形结构。从上到下依次称为中节I (简称二塔)、中节Ⅱ(简称三塔)等。

③ 导轨：引导气柜活动塔节升降的轨道或结构，有直导轨和螺旋导轨。

(2)干式气柜的结构特点：

① 干式气柜结构主要包括气柜底板、立柱、侧壁板、柜顶架、活塞系统、密封装置、平衡装置等。

② 多边形稀油密封干式气柜主要采用稀油和钢质滑板密封装置的活塞密封方法，具有正多边形外形特征。

③ 圆筒形稀油密封干式气柜主要采用稀油和条形橡胶制品密封装置的活塞密封方法，具有圆筒形外形特征。

第4章工业机电工程安装技术、209

④ 橡胶膜密封干式气柜以橡胶膜作为密封材料封闭介质的干式气柜，具有采用特制橡胶膜的活塞结构和圆筒形外形特征，也称布帘气柜、皮膜柜、卷帘柜。

3.金属储罐的安装方法和施工要求

1)金属储罐的正装法施工

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

脚手架随罐壁板升高而逐层搭设；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；

在壁板内侧挂设移动小车进行内侧施工；

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)适用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

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；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；搭设楼梯间或斜梯连接各圈脚手架，形成上、下通道；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；在罐壁外侧挂设移动小车进行罐壁外侧施工；用吊车吊装壁板。

(3)水浮正装法

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后，利用浮船作为内操作平台；设置罐壁移动小车或弧形吊篮，进行罐壁外侧作业；用吊车吊装或在浮船上设置吊杆吊装壁板；设置浮船导向装置；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；壁板组装前、组装过程中、组装后按设计规定进行沉降观测。此法施工工期很长，一般用于浮顶罐的施工。

2)金属储罐的倒装法施工

在罐底板铺设后，先完成底板边缘板外侧300mm 对接焊缝的焊接，并进行无损检测；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。倒装法分为中心柱组装法、边柱倒装法(有液压提升、葫芦提升等)、充气顶升法和水浮顶升法。