浅谈5万m3低温储罐预制工艺

浅谈5万m3低温储罐预制工艺

于苗

 天津壳牌石油储运有限公司 天津市300280

摘要：文章结合某项目5万m3全包容低温储罐现场预制为例，分别从罐底板、内罐壁板、外罐顶板、外罐预埋件、抗压环、铝吊顶板等构件预制方面进行分析与总结，详细介绍了5万m3全包容低温储罐预制中的控制要点，为以后低温储罐预制提供了参考。

关键词：低温储罐  样板预制  下料  防变形

1 前言

低温储罐主要采用埋弧自动焊接和手工电弧焊接，对预制件精度要求严格，另外施工难度大。本文以5万m3全包容储罐现场预制为例，详细介绍其预制工艺。

2 工程概况

5万m3全包容储罐主要储存码头输送过来的低温乙烯，为下游系列装置的乙烯供给及缓冲储存装置和对外（装车站和码头）输送装置。

3 预制前的准备工作

预制前的准备，是预制工作的重点。首先做好施工前的机具、技术准备、施工图纸熟悉等工作。

预制工作的指导思想是“样板化预制、标准化管理、规范化施工”。

3.1 样板化预制

为提高预制精度，缩短预制工期，避免预制过程中的尺寸偏差，低温罐预制采用样板化施工。按图纸尺寸采用40x4扁钢制作直线样板、拱顶径向梁预制用弧线样板、侧向梁预制用弧线样板、罐顶套筒滚弧用的弧线样板。

3.2标准化管理

所有下料尺寸划线完成后，必须经过施工单位质检员确认签字后方能切割；

下料完成的构件必须做好钢板炉批号、构件号、钢板厚度的标记工作，堆放整齐；

不同材质必须按要求做好色标，具体规定如下：

Q235钢   白色Q345D钢     黄色X8Ni9钢      红色

成型的罐体壁板和拱顶的下料完成后，必须采用存放胎具，以防止构件的变形。具体要求如下：

    板材存放胎具的工作面必须与相应的壁板的弧度一致，以免板材变形，工作面要进行打磨，不得留有毛刺或尖锐突起点；板材放置后不得有变形或扭曲等情况发生，胎具表面进行机械除锈，保护漆厚度足够；

切割完毕后应将切割造成的缺口及时处理；

所有预制用样板需质检员进行尺寸确认后方可使用。

3.3规范化施工

为了保证预制工艺水平，预制工作必须符合EN14620相关规定，同时满足设计图纸与技术质量要求。

4 预制内容

    4.1罐底板预制

内、外罐底板必须按照设计提供的施工图纸尺寸放大半径0.1%，重新计算各块底板的尺寸，然后按重新计算各块底板的尺寸下料切割。切割尺寸偏差符合表4.1.1与表4.1.2要求。

所有边缘板的外边缘以及两个短边，在预制下料以后进行超声波检查，检查宽度为150mm，检查是否存在层状缺陷。

4.1.1弓形边缘板允许偏差mm

4.1.2罐底中幅板允许偏差mm

    4.2内罐壁板预制

X8Ni9钢壁板按照排板图尺寸下料画线后进行滚圆，为有效控制立缝、环缝焊接变形（厚板坡口，焊接线能量大，变形难以控制），对第一~四节壁板立缝、第一~五圈环缝坡口进行如下图处理（改变内外焊角深度）。

4.3外罐顶板预制

所有环形板材按排板图尺寸下料切割，用40*4扁钢制作成下料样板罐底转角板则现场采用三辊式卷板机，按图纸要求进行滚弧，采用弧形样板进行修正。

4.4外罐钢结构及预埋件预制

4.4.1外罐钢结构预制

拱顶采用地面组焊成片，分片吊装至罐内安装的方法成型。

考虑到瓜皮板最后的吊装、薄板拱顶整体预制等相关因素，组焊完毕的H型钢实际弓高比理论弓高大20～30mm为宜，顶板安装采用自下而上的方式，搭接安装。

    安装过程中顶板与梁面间隙不大于1mm，采用先点焊固定、联合检查合格后正式施焊的工艺，点焊长度30~50mm为宜。

4.4.2外罐预埋件预制

外罐预埋件外接混凝土，内接外罐防潮板，由环向钢带及立向钢带组成。外罐预埋件顶端下料需预留150mm长度进行与抗压环对接余量的调节。环向钢带采用三辊式卷板机卷弧制作，用预先制作的弧形板进行检测。所有钢带处理完毕后进行同规格集中摆放，做好防雨防潮工作。

4.5外罐抗压圈、抗压杆预制

    外罐抗压环由20mm竖向及环向板角接而成，且三边均需坡口加工，其X型对接坡口需要严格控制其尺寸。抗压圈与抗压杆下料时，使用扁钢制作成型的样板框架配合划线，最终各预留一块加长板，用作组对收尾板。抗压杆顶部大坡口切割时，采用三块平行轨道切割，确保切割深度及宽度平整；抗压圈卷弧则采用三辊式卷板机卷弧，2m弧形样板配合弧度成型。下料、劵弧完毕后进行抗压环的组对工作。

抗压圈、抗压杆及内罐壁板滚弧后必须每张板侧立处于自由状态下用2m长的弧形样板检查，壁板与样板之间的间隙不应大于2mm为合格。滚弧后的构件必须放置在同样半径弧度的胎具上。

表4.5.1罐壁、承压环下料尺寸允许偏差

mm

4.6加强圈预制

按照设计提供的施工图，采用0.5mm镀锌铁皮制作好弧形样板，样板尺寸放大3mm。用预制好的样板进行构件切割、下料，对下料完毕的构件打磨符合设计要求。考虑下料的尺寸偏差、焊接的收缩量等相关因素，每圈预留1块加长板做收尾板，组装时再切割。

4.7铝吊顶的预制

根据排版图的几何尺寸进行下料，下料后必须按排板图的编号做标识工作。板材下料采用切割机切割，切割后的几何尺寸偏差必须符合罐底板、壁板中的偏差要求；预制后的板材表面凹凸不平度应满足设计的技术文件要求。

5焊接管理

5.1焊接设备的选用

X8Ni9材质用交流焊机（或交直流两用），其它全材质全部用直流焊机（或交直流两用），内罐环缝使用埋弧自动焊机焊接，铝材焊接采用铝弧焊机。

5.2焊材管理

焊材的摆放应按品种、规格分开，并贴有明显的标记。焊材库应配备完好的焊条去湿、烘烤、保温及温湿度计等设施，同时做好焊条的烘烤、发放、回收记录。库房相对湿度控制在≤60%，温度在10～35℃之间为宜。焊材堆放应离地面和墙面至少300mm，库内不得存放无关杂物。

5.3焊工管理

所有参加本工程低温材料焊接施工的焊工，首先必须持有按照《锅炉压力容器焊工考试规则》考试Ⅱ类钢焊工合格证，经过业主、监理公司焊工技能考试合格后，才能进行低温材料焊接施工作业。

5.4焊接工艺管理

施工前，焊接技术员应编制焊接技术措施或焊接工艺卡，并对所有的焊接人员及质检员进行技术交底，指导焊工按焊接技术要求进行施焊。

5.5焊接环境管理

焊接环境应干净、整洁，各种材质的材料应分区施工，并标记明显；各类材料应按规定做好标记，以免材料混淆。当环境温度低于5℃时，对焊接母材采用火焊加热至5℃以上方能施焊。当焊接环境有下列任一情况，且又无有效的防范措施时，应中止焊接作业：

1）手工焊风速＞8m/S，气体保护焊＞2m/S；

2）相对湿度＞90%；

3）雨、雪、雾天气。

4）低温钢焊接气温不低于0℃

    5.6焊接质量要求

所有焊缝表面不能有气孔、夹渣、焊瘤和裂纹。

结束语

上世纪全球有关能耗过高导致环境恶化的问题也比较普遍，国人环保意识不断增强的今天，我国的LNG产业链也在逐渐壮大，整个国家对于LNG接收站及低温储罐的建设布局也越来越重视。作为低温储罐最基础的预制加工环节，预制过程越精细、越高效，组装焊接过程才能保证施工质量和工期可控，从储罐运行的角度来看，也可以得到最大程度的安全保障。

参考文献

[1]  EN 14620-2 Design and manufacture of site built, vertical, cylindrical, flat-bottomed steel tanks for the storage of refrigerated, liquefied gases with operating temperatures between 0℃～-165℃，Part 2: Metallic components[S].

[2]  SHT3537-2002 立式圆筒形低温储罐施工技术规程[S].

[3]  GB50128-2005 立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范[S].