低温罐倒装工法 - 图文

中小型双层金属结构低温贮罐

倒装施工工法

编制人：冷辉

中国石化集团第二建设公司储罐工程公司

2005年11月

目 录

1.0前言 .................................................................................................................................................................. 1 2.0中小型双层金属结构低温贮罐结构形式简介 ........................................................................................ 1

3.1工艺特点 ............................................................................................................................................. 2 3.2适用范围 ............................................................................................................................................. 2 4.0施工工艺流程 ................................................................................................................................................ 2 5.0施工工艺 ......................................................................................................................................................... 4

5.1 基础检查验收 ................................................................................................................................... 4 5.2罐底的施工 ......................................................................................................................................... 4 5.2.2内罐罐底的施工 ......................................................................................................................................... 5

5.3罐壁的施工 ......................................................................................................................................... 5 5.4罐顶的施工 ......................................................................................................................................... 8 5.4.1外罐顶安装 ..................................................................................................................................... 8 5.4.2内罐顶安装 ..................................................................................................................................... 9 5.5开孔接管安装 .................................................................................................................................... 9 6.0充水试验 ....................................................................................................................................................... 10

6.1充水试验前的准备工作 ................................................................................................................. 10 6.2充水试验施工措施 .......................................................................................................................... 10 6.3贮罐的气密试验施工措施............................................................................................................. 12 7.0质量控制 ....................................................................................................................................................... 13

7.1原材料质量控制 .............................................................................................................................. 13 7.3罐顶安装技术要求 .......................................................................................................................... 13 7.4开孔接管安装允许偏差 ................................................................................................................. 13 7.5沉降观测质量控制 .......................................................................................................................... 14

8.0施工主要设备和机具 ................................................................................................................................. 14 9.0劳动力 ........................................................................................................................................................... 16 10.0安全管理措施 ............................................................................................................................................ 17 11.0效益分析 ..................................................................................................................................................... 17

1.0前言

为了改变能源结构、改善环境状态，国家十分重视天然气的开发和利用。近十年来，液化天然气(Liquefied natural gas简称LNG)开发已起步和发展，作为LNG以及化工原料乙烯、丙烯的储存设施--低温贮罐的建设，也是方兴未艾，中小型双层金属结构低温贮罐是低温贮罐中最常见的结构形式。

2.0中小型双层金属结构低温贮罐结构形式简介

低温贮罐的结构形式如下：

拱 顶 板拱 顶 梁悬浮吊顶顶部保冷层吊 杆弹性玻璃棉外罐壁板内罐壁板内罐底板底部保冷层外罐底板珠 光 砂内罐支撑圈承 台图2-1 双层金属结构低温储罐结构形式示意图 1

3.0工艺特点和适用范围

3.1工艺特点

（1）采用倒装工艺，最大限度地减少了高空作业，为质量控制和安全管理提供了保证；

（2）采用倒装工艺，只有在安装外罐顶时需要25吨吊车配合，其余的安装采用16吨吊车配合；

（3）倒装法施工要求焊工群体素质高，并及时做好焊缝返修，避免因焊缝返修影响施工进度。

3.2适用范围

本工艺适用于30000m3及以下双层金属结构低温贮罐的施工；

4.0施工工艺流程

罐体施工工艺流程见图4-1。

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基础验收

外罐罐底板铺设、组焊、检验

外罐顶圈壁板组焊

外罐罐壁承压环组焊

外罐上数第二圈壁板组焊

外罐顶承压环以及主梁副梁组

外罐顶板铺设、焊接

在外罐底板上铺设内罐顶及加强筋并用倒链提升就位安装吊挂

内罐罐底保冷层施工

内罐罐底板组焊、检验

内罐上部第一圈壁板立缝组焊

液压顶升倒装组焊内罐壁板及加强圈，开设内罐大门

罐内管线安装

内外罐临时大门封闭

内罐充水试验、沉降观测

外罐气密试验

罐壁保温钉施工

罐壁保温棉施工 夹层珠光砂施工 罐顶保温棉施工 罐内清理及封孔 图4-1双层金属结构低温贮罐倒装施工工艺流程图

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液压顶升外罐，安装剩余罐壁板及加强圈，开设外罐大门 外罐罐底大角缝、收缩缝组焊 罐顶开孔接管、劳动保护安装 5.0施工工艺

5.1 基础检查验收

储罐安装前应对基础的基础轴线、定位轴线和标高、锚固件进行复测，并办理中间交接验收。验收要求：

(1)基础强度达到设计要求： (2)基础周围回填夯实完毕并合格；

(3)基础的轴线标志和标高基准点准确、齐全；

(4)沥青砂层表面应平整密实，无突出的隆起、凹陷及贯穿裂纹； (5)罐底边缘板下方承台水平度复测检查； (6)复测基础的直径；

(7)铆固件位置检查包括检查锚固件之间的间距以及铆固件圆周的半径。

5.2罐底的施工 5.2.1外罐底的施工

(1)基础放线

基础验收合格后，以基础中心点为中心划出四条十字基准线。（圆周划出八等份并在基础做永久标记），再划出边缘板安装位置线。边缘板安装位置圆周线要计入边缘板对接焊缝的收缩量（边缘板每道焊缝按纵向收缩4-5mm计入）。以放大的直径划出安装基准圆。中幅板以中心条块为基准划出安装位置线。

(2)外罐底板敷设

中幅板从中心向四周铺设，边铺边找正（搭接量符合要求），中心第一张中幅板铺设后应将中心点位置及纵横四个方位线移到中心板上部。

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(3)外罐底组对、焊接

中幅板调整好搭接量后进行组对点焊，组对点焊应使两搭接板贴合紧密。搭接接头三层钢板重叠部分,应将上层底板切角。在上层底板铺设前,先焊接上层底板覆盖部分的角焊缝。

边缘板对接缝，每4块边缘板先组焊成一体，留四道收缩缝最后焊接。

5.2.2内罐罐底的施工

（1）内罐底的结构同外罐底，但内罐底高于外罐底500mm。内外罐底之间全部为保冷绝热材料（泡沫玻璃层），内罐边缘板下部为高强混凝土。内罐底边缘板对接焊缝为双面焊接结构，因此，内罐底边缘板应架高铺设，以便于焊接仰焊位置。

（2）内罐底边缘板应在外罐罐底高强混凝土浇注、保养达到强度后安装。 （3）内罐底板的铺设、组焊、检验的要求与外罐底板相同。

5.3罐壁的施工 5.3.1外罐壁板的组装

外罐壁采用液压顶升法倒装，液压顶升支柱数量根据提升重量选取。安装顺序为：首先安装顶圈壁板，然后安装罐壁承压环、罐顶承压环，再安装外罐顶主梁、副梁，安装外罐顶板，然后安装第二及以下各圈壁板。

(1)在边缘板上划出底圈壁板的安装基准圆线，在基准圆内侧50mm位置划一个检查圆。

(2）在壁板安装基准圆的内外侧按每隔700mm长度点焊一个70*50*6的挡板。 (3）按照图纸的排板要求顺序围板。相邻两块壁板用组对卡具连接，每道纵缝用4个组对卡具，组对卡具连接的方帽应在围板前划线焊好。

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（4）第一圈罐壁板的安装尺寸检查

检查罐壁板的组对间隙、错边量应符合图样规定的要求； 检查罐壁板的上口水平度，每张罐壁板检查两点； 检查罐壁板的垂直度，每张罐壁板检查两点； 检查罐壁板的直径，每张罐壁板检查两点； 检查合格后交由焊工焊接。 （5）承压环安装

外罐顶圈罐壁板安装焊接完毕后，按照外罐排版图方位的要求，依次吊装罐壁承压板。承压板组对时采用双向导向板（限位），沿圆周点焊（每1m左右1个均布），导向板注意避开H型钢梁的位置。先安装罐壁承压环，再安装罐顶承压环，安装承压环以前，应测量外罐壁第一圈壁板的水平度及椭圆度，若椭圆度超标，用水平钢索调整达到标准后再安装承压环。

罐顶承压环 导向板 顶圈壁板

图5-1 承压环安装示意图 罐壁承压环 6

在罐顶承压环的上表面划出主梁的安装位置线。 （6）第二圈及以下壁板的组装

第二圈及以下壁板的组装在上圈壁板纵缝、环缝焊接完成并检查合格后进行。壁板围在上圈壁板外侧，并进行点焊组对纵缝，留一道纵缝暂不组对，采用液压顶升提升罐体至安装高度，组焊剩余一道纵缝，焊接完毕后进行环缝组焊。

（7）外罐壁加强圈的施工

壁板安装过程中应及时安装罐壁加强圈，加强圈组装应在同层壁板纵缝及环缝焊接后并探伤检验合格后进行，加强圈分段预制，划线点焊限位板后进行安装。

（8）外罐壁与罐底大角缝的施工

外罐大脚缝组焊在罐壁板组装焊接后进行，为防止焊接变形在罐内侧用临时支撑加固（L=1.5米，[10，间距1.5米]。

5.3.2内罐罐壁的施工

内罐壁板采用边柱提升倒装法施工，内罐壁的组装在内罐罐底边缘板焊焊缝检验施工完成后进行。内罐壁采用能够在夹层上部临时加设的一圈轨道上行走的移动小车和倒链进行围板。

内罐壁以及内罐加强圈的组装程序、施工方法均与外罐相同。

5.3.3 临时大门的设置

为了便于施工人员及机具进出储罐，分别在内、外罐壁第一圈壁板上设置一个临时大门。内外罐底圈罐壁留一张板在组焊底部第一、二圈壁板时，只组对，不焊接，待底圈环缝焊接完毕后，进行加固处理后将其移开，其空位用做临时大门，并按照图纸要求进行加固。

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罐内施工项目全部完成后，利用链将用作临时大门的壁板组装、焊接、检验。

5.4罐顶的施工

外罐顶在顶圈壁板、承压环安装完毕后安装，内罐顶在外罐顶安装完毕后在外罐底铺设焊接，并用倒链提升就位，安装吊挂。

外罐顶主要由中心顶环、主梁、副梁和罐顶板组成。主梁为弧形H型钢（经向），副梁环型梁（纬向），主梁与副梁连接成整体的罐顶骨架。罐顶骨架两端分别与中心顶环和承压环连接。

内罐顶由边缘板、中幅板、环形加固圈以及吊挂组成，

5.4.1外罐顶安装

（1）外罐顶中心临时支架的架设

由于外罐顶主要由中心顶环、主梁、副梁和罐顶板组成。为满足既能承受中心顶环的重量又能同时保证四根弧形梁载荷下的强度和稳定性。所以应设立中心支架。中心支架由钢管和角钢焊接而成，其截面大小为中心顶环的内接正方形，中心支架在外罐承压环组装焊接后，且罐体直径、椭圆度测量完之后组立，罐顶施工完成之后拆除。

（2）罐顶中心环的安装

罐顶中心环吊装到中心临时支架顶部。按照施工图纸要求保证中心环和罐底之间的高度差，将中心环中心与外罐底中心找正，并保证中心顶环水平，然后与中心临时支架点焊固定。并在中心环上标出主梁的安装位置线。

（3）主梁、副梁的安装

在地面预制平台先将弧形梁拼接完成，按照已经划好的位置线，首先安装0?-180?、90?-270?四根弧形梁，其次安装45?-225?、135?-315?四根弧形梁，再次对称安装剩余弧形梁，最后安装环形粱。

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（4）罐顶板的铺设

按照图纸要求铺设、点焊罐顶板，罐顶板铺设时应对称铺设，防止受力不均使罐顶主梁产生变形。

5.4.2内罐顶安装

内罐顶在外罐底板上铺设焊接，并安装环形加强筋，采用10吨倒链提升就位，倒链的数量根据内罐顶提升重量确定，内罐顶提升就位后及时安装悬挂装置。

5.5开孔接管安装

接管开孔的划线按照方位图的要求，划完线必须经有关人员检查合格后方可进行开孔。切割并打磨氧化层后，进行接管安装。

低温储罐有液位计套管等接管为从外罐顶穿至内罐底的接管，对于此类管线，均分两段安装，接口位置留在内外罐顶之间，其中下段需在地面拼接，整体吊装，在地面拼接时，应搭设预制平台，平台要求找平，以保证接管在拼接时不变形，管线在接长过程中，要及时用粉线控制管线的直线度。接管吊装时，先将接管由外罐大门运至罐内的相应位置，采用50吨吊车将钓钩从外罐顶通过外罐顶相应开孔接管放入罐内进行接管吊装。

在下段接管的吊装过程中，对于公称直径较大、重量较重的DN200、DN300的接管，为防止其吊装过程中的变形以及保证其在行进中的稳定性，采用设置槽钢轨道的方法，使接管的末端在槽中滑动到其安装位置。

下段接管初步就位后，调整好其垂直度，分别在内罐顶与内罐底两端将其固定，最后安装上部较短部分的接管。并进行上下两段的拼装。

液位计套管安装要求较高，要求管内无毛刺，因此接管焊接采用氩弧焊打底，套管上的开孔采用钻孔加工，并清除毛刺。

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接管下段吊装就位后开始安装焊接与内罐壁相连的管支架,安装顺序为由上至下。为保证接管的垂直度和直线度，以及控制管支架的焊接变形，在管支架的位置固定与焊接过程中，须用经纬仪对其进行全程监控。

内罐接管支架安装在吊笼上进行，吊笼通过手扳葫芦控制其升降。

6.0充水试验

6.1充水试验前的准备工作

试验前，低温罐所有的安装、焊接以及无损检测、罐底真空试漏，以及依照检查规范进行的检查工作应全部完成并经检查确认。

充水试验前，所有与严密性试验有关的焊缝，均不得涂刷油漆。

用于试验的设备必须准备到位，设备应是完好的，用于上水管道泵、临时管线安装完毕。

用于计量试验压力仪器是透明塑料管，将其绑扎在木条上，并在其旁边绑扎一个钢卷尺用以计量液位差。

和储罐连接的工艺管线应和罐体脱开，以防储罐沉将时影响管线。 试验前，贮罐的铆固件应该安装完毕，但锁紧块暂不安装。

6.2充水试验施工措施

充水试验主要检查内罐的施工质量，试验用水应该清洁无污染。上水从业主提供的水源点接临时管线，从进泵线开孔处上水，排水直接通过临时管线排入防火堤内的地沟。充水流程图见图一。

上水过程中应控制进水流量应不大于380m3/h（0.395m/h），

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塑料型管测压力卸压口泵入口管压力表离心泵图一放

水时最大流量应不大于950m3/h（0.900 m/h），根据上述上水速度，要求上水压力大于8kgf/mm2。因此上水管线应在低温罐泵入口位置加设管道离心泵，要求扬程达30米，流量达400 m3/h。充水试验过程中，应每天记录充水高度，以测算准确的充水速度。充水高度测量采用人进入内罐梯子平台进行观测上水前在梯子平台附近做好的内罐壁上的液位标识（200mm/格）。

充水过程中应始终保持罐顶开孔接管处于开启位置。

充水试验过程中应进行基础沉降观测，当发生较大或不均匀沉降，应停止充水，待处理结束后，方可继续进行试验，充水高度按设计要求。

充水到规定液位后保持48小时，同时检查大角缝的严密性以及强度。如无渗漏、无异常变形，则说明试验成功，可以放水。如试验过程中发现有渗漏现象，应立即放水至液面低于渗漏处300mm以下进行处理，处理完毕后重新上水试验。

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贮罐基础的沉降观测

沉降观测点应沿基础四周均匀设置16点，贮罐基础的沉降观测应在下列几个时段进行：

①贮罐安装完成之后，充水之前； ②充水水位至设计液位1/2； ③充水水位至设计液位3/4； ④满水后24h； ⑤满水48h后；

⑥根据满水后的沉降量，当沉降大于50mm时，在放水至1/2液位时进行一次沉降观测。

⑦放水完成之后。

6.3贮罐的气密试验施工措施

储罐充满水后，应将罐体铆固件锁紧块安装焊接。

气密性试验采用封闭开孔接管，向罐内继续充水的方法增压。在充水试验至设计液位，确认内罐无异常变形和泄漏后，放水至1/2液位，然后封闭所有外罐开孔接管（在两个接管上安装阀门，用以罐内卸压，气密性试验过程中，不对安全阀、真空阀进行试验，因此安全阀、真空阀在设备开孔接管法兰处加设盲板隔离），使用空压机向罐内充气使罐内压力增大至试验压力，稳压60分钟，无异常变形后卸压至设计压力，采用肥皂水检验外罐顶及外罐壁所有焊缝，以无泄露为合格。

试验完成后先利用安装阀门的两个开孔接管卸压，而后打开罐顶开孔接管使罐和大气相通，而后继续放水。

试验过程中如发现有异常现象应立即泄压，待处理完毕之后方能重新进行试验。

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7.0质量控制

7.1原材料质量控制

所有设备及附件必须符合设计要求，有出厂合格证和质量证明书，低温钢板还应进行化学成分和力学性能得复验。 7.2罐壁组装质量标准

（1）纵缝错边量当板厚小于或等于10mm时不大于1mm，当板厚大于10mm时，不应大于板厚的1/10，且不大于1.5mm；环向焊缝错边量当上圈板厚小于8mm时，不应大于1.5mm，当上圈板厚大于或等于8mm时，不应大于板厚的1/5，且不大于３mm。

②壁板纵、环缝角变形≯1/2英寸（12.7mm）（注：用36英寸弧长样板检查）。 ③罐底总体不垂直度不大于４‰H，且不大于50mm。 ④壁板各圈的半径偏差最大不超过19mm。

⑤罐壁高度的允许偏差，不应大于设计高度的0.5%，且不应大于100mm。

7.3罐顶安装技术要求

（1）内、外罐顶板之间均为搭接，检查搭接量是否符合图纸要求。 （2）内外罐顶板的方位必须符合图纸要求。 （3）外罐顶板不应有明显的凹凸变形。

（4）内罐顶安装完成后，凹凸度不得大于50mm。

（5）内罐顶工卡具焊迹打磨平，并按照要求进行MT检查。

7.4开孔接管安装允许偏差

开孔接管安装位置偏差符合下图要求。

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接管组装偏差符合下面要求：

F Y 偏差：H：+10.0mm，-5.0mm G：+3.0mm，-1.0mm

θ：±50 Y：15/F1000（人孔），F/1000(接管) 罐内管线预制后直线度应控制在50 mm以内，接管安装后总体垂直度应控制在50mm以内

θ G H Y θ F H H L L：±5.0mm H：±5.0mm

G 7.5沉降观测质量控制

基础基础沉降应符合下列规定

每10米周长范围内的沉降差不超过13mm； 沿外围任意两点的沉降差不超过25mm。

⑷如发现基础有不均匀沉降，应立即放水处理完之后再重新上水。

8.0施工主要设备和机具

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施工机具、设备一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 名称 单挂车 汽车吊 汽车吊 空压机 滚板机 剪板机 焊条烘干箱 焊条恒温箱 逆变电焊机 交流电焊机 氩弧焊机 半自动切割机 无齿锯 电动磨光机 电动磨光机 台式电钻 千斤顶 真空泵 液压顶升系统 倒链 除湿机 规格 10T 16T 25T 3L10M3/MIN 30×3000 16mm 450oC-500oC 100oC-150oC ZX7-400BY/S BX3-320-2A NSA4-300 φ400 φ150 φ100 10T 10T 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 套 台 台 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 15 15 2 4 1 15台 15台 1 6 1 1 47 1 检测工具一览表

序号 1 2 3 4 名称 氧气表 乙炔表 氩气表 压力表 型号规格 1.6-10MPa 数量 5 5 4 4 备注 15

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 万用表 盘尺 钢卷尺 板尺 板尺 弯尺 水平尺 温湿度计 磁力线坠 焊缝角尺 水准仪 漆膜测厚仪 钳形电流表 经纬仪 游标卡尺 50米 3米 2米 1米 250×500 500mm 5m DSZ3 J2 250mm 1 1 10 1 2 3 2 2 2 2 1 1 1 2 1 9.0劳动力

序 号 1 2 3 4 5 6 7

工 种 铆 工 钳 工 焊 工 起重工 测量工 架子工 其 他 合 计 人 数 16 2 13 4 2 4 10 51 16

10.0安全管理措施

凡参加施工人员必须身体健康，没有突发急病（高血压、眩晕症等）。特殊工种作业人员必须持证上岗。

进入施工现场必须佩带好安全防护用品，高空作业佩带好安全带。

罐体采用液压顶升倒装，每次提升前，应检查提升卡具和罐体得焊接情况，合格方可提升，提升过程中应控制罐体水平度，确保罐体偏斜量不大于100mm。

吊装作业，扒杆回旋范围内严禁站人，吊装卡具和绳索使用前必须检查无误后方可使用，吊装作业时必须设置警示牌，无关人员不得进入。

各种设备及班组休息室、办公室必须有可靠的接地装置，各种设备电源及施工用电应由专业电工接线，严禁违章接电。罐内照明使用安全电压；

施工现场搞好文明施工，经常检查、排除事故隐患，交叉作业一定要注意安全，确保安全作业，现场按安全标准化管理

现场应配备足够的消防用品、用具，雨季施工应有防雨防雷等措施； 安全员每天早、中、晚要全面检查各方面的安全情况，是否存在安全隐患；

11.0效益分析

1、应用本工法可选用最小吊装机械，正装法需要50吨吊车配合，而采用本工法，只需16吨和25吨吊车配合，节约机械费用。

2、应用本工法可把保证低温贮罐的安装质量，从而使水压、气密性试验顺利进行，保证了装置安、稳、长、满、优的生产。

3、应用本工法最大限度地减少了高空作业，为安全管理创造了良好得条件。 4、效益分析表

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方案 费用 人工费（万元） 材料费（万元） 机械费（万元） 12.0应用实例

嘉兴三江化工20000m3低温乙烯贮罐采用了本工法，其质量水平如下：

①低温乙烯贮罐单位工程共分安装和保冷两个分部工程，均为优良，单位工程优良； ②低温乙烯贮罐共计拍片2280张，一次合格2206张，焊接一次合格率为96.8%，开孔接管补强圈气密性试验一次合格，罐底真空试漏一次合格。

③罐体几何尺寸包括垂直度、罐体直径、椭圆度、罐顶、罐底凹凸度、焊缝棱角度等全部符合施工规范要求；

④罐体充水试验和气密性试验一次合格。

德国TGE公司为该工程的技术专利商，并全过程对低温贮罐进行了监造，TGE公司对该低温罐的评价为：罐体成型美观，焊接一次合格率稳定，几何尺寸符合要求，是该公司监造过的低温贮罐中最好的一台。

编制人：冷辉

方案一 (本方案) 方案二 (正装法) 18

方案 费用 人工费（万元） 材料费（万元） 机械费（万元） 12.0应用实例

嘉兴三江化工20000m3低温乙烯贮罐采用了本工法，其质量水平如下：

①低温乙烯贮罐单位工程共分安装和保冷两个分部工程，均为优良，单位工程优良； ②低温乙烯贮罐共计拍片2280张，一次合格2206张，焊接一次合格率为96.8%，开孔接管补强圈气密性试验一次合格，罐底真空试漏一次合格。

③罐体几何尺寸包括垂直度、罐体直径、椭圆度、罐顶、罐底凹凸度、焊缝棱角度等全部符合施工规范要求；

④罐体充水试验和气密性试验一次合格。

德国TGE公司为该工程的技术专利商，并全过程对低温贮罐进行了监造，TGE公司对该低温罐的评价为：罐体成型美观，焊接一次合格率稳定，几何尺寸符合要求，是该公司监造过的低温贮罐中最好的一台。

编制人：冷辉

方案一 (本方案) 方案二 (正装法) 18

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