大型鋼制儲罐主體結(jié)構(gòu)的維修改造技術(shù)

謝業(yè)東

（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530001）

適用技術(shù)

大型鋼制儲罐主體結(jié)構(gòu)的維修改造技術(shù)

謝業(yè)東

（廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530001）

介紹大型鋼制儲罐主體結(jié)構(gòu)維修改造技術(shù)，并進(jìn)行案例分析，為儲罐實施陰極保護(hù)在底板中心預(yù)埋參比電極。

維修；改造；罐底；罐壁；灌頂；

大型鋼制儲罐是石油化工企業(yè)儲存原料和產(chǎn)品的重要設(shè)備。在儲罐的使用過程中，由于制造、安裝、使用、介質(zhì)腐蝕以及周圍環(huán)境等因素的影響，儲罐使用到一定年限后，儲罐的主體結(jié)構(gòu)都會出現(xiàn)滲漏、裂紋等故障，需要進(jìn)行不同程度的修理和維護(hù)，以便保持儲罐良好的運(yùn)行狀態(tài)。

1 儲罐修理前的檢查

1.1 罐底板檢查評定［1］

（1）超聲波測厚檢查，要求邊緣板腐蝕減薄量不大于原設(shè)計板厚的15%，中幅板減薄量不大于原設(shè)計厚度的20%。

（2）密集點蝕的深度不大于原設(shè)計厚度的40%。

（3）當(dāng)腐蝕超過以上規(guī)定時，腐蝕面積大于單塊檢測板的50%，且呈分散分布時，應(yīng)更換整塊鋼板；腐蝕面積小于50%時，應(yīng)考慮局部更換新板。

（4）當(dāng)儲罐壁板根部存在周向帶狀嚴(yán)重腐蝕時，應(yīng)切除嚴(yán)重腐蝕部分并更換邊緣板。

（5）罐底板有局部面積超過2 m2以上的凹凸變形，或局部凹凸變形大于50 mm時，應(yīng)整形修復(fù)。

1.2 罐壁板檢查評定

（1）各圈壁板的最小平均厚度不得小于該圈壁板的設(shè)計厚度加上大修周期的腐蝕裕量。

（2）分散點蝕的最大深度不大于原設(shè)計壁板厚度的30%，且不大于3 mm；密集點蝕最大深度不得大于原設(shè)計壁板厚度的10%。

（3）罐體垂直允許偏差應(yīng)不大于罐壁高度的0.4%，且不得大于50 mm；罐壁板局部凹凸偏差不超過最大允許值（可參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）。

1.3 罐頂板檢查評定

（1）根據(jù)檢測結(jié)果應(yīng)進(jìn)行整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性計算。

（2）對腐蝕嚴(yán)重的構(gòu)件應(yīng)單獨進(jìn)行評定。（3）罐頂板及其焊縫不得有任何裂紋和穿孔。（4）局部凹凸變形，采取樣板檢測，間隙不得大于15mm。

2 儲罐的修理

2.1 儲罐罐底的修理

鋼制儲罐罐底常見的故障有局部腐蝕穿孔滲漏、裂紋、凹陷與突起等變形。

（1）法蘭封堵法修理罐底滲漏

清空儲罐，清洗置換后，確定故障范圍，選擇尺寸適宜的平法蘭劃定需要修補(bǔ)的部位，平法蘭的內(nèi)孔尺寸應(yīng)比故障范圍大20～30 mm。

切割故障部位，清除罐底下部深50 mm被介質(zhì)浸透了的瀝青沙，在儲罐底板的切割口上鉆削加工與平法蘭螺栓孔對應(yīng)的螺栓孔，并在儲罐底板的切割口下部安裝2個半圓形的法蘭墊板，與選擇的平法蘭和一起用螺栓上緊。

焊接安裝平法蘭短管，長度不易超過100mm，以方便安裝螺栓為宜，如圖1所示，下法蘭與罐底應(yīng)裝上密封墊片，用煤油滲漏試驗法檢查，確保密封后，以同樣方法安裝法蘭蓋。

圖1用法蘭堵漏法修補(bǔ)儲罐底板滲漏示意圖

上述方法適用于板厚小于4 mm的罐底，對于板厚大于4 mm的罐底，可不切割故障部位，直接在底板上加工與法蘭對應(yīng)的螺紋孔，方法參照上述方法。

對于罐底出現(xiàn)的腐蝕、機(jī)械性穿孔、砂眼等，可以直接補(bǔ)焊，腐蝕損傷面積較大可用圓板焊補(bǔ)或切割腐蝕損傷部位焊接更換新板。

（2）焊補(bǔ)法修理罐底裂紋

對于長度小于100 mm的裂紋，首先在裂紋端點外（3～5 mm）處鉆直徑 6～8 mm 止裂孔，防止裂紋擴(kuò)展，孔深應(yīng)大于或等于裂紋深度，在裂紋部位開坡口，先鉆孔去除裂紋，再鏟去殘留金屬，可用砂輪機(jī)打磨出坡口，止裂孔也同時開坡口。焊前應(yīng)先將坡口分段點焊固定防止局部過熱開裂和變形，再由止裂孔向中間施焊。焊接時當(dāng)熔池由液態(tài)剛凝固下來時迅速用圓頭錘錘擊焊縫，以松弛焊接應(yīng)力，防止產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋。

對于長度大于100 mm的裂紋，除了進(jìn)行開坡口補(bǔ)焊外，還應(yīng)焊上金屬蓋板加固，蓋板在每個方向上均必須超過裂縫250 mm以上，蓋板的邊角必須做成直徑為50 mm以上的圓角。

對于較大裂紋，可將裂紋處的鋼板割去，更換新板，切割鋼板的寬度約為1 m，長度應(yīng)比裂紋長度大500 mm。

（3）修理罐底凹陷與凸起等變形

面積2m2以上，高度超過150 mm的凸起，可在凸起塊的頂端切開一個直徑適宜的孔，填充新的瀝青沙搗實，在選配一塊直徑比孔大100 mm、厚度不小于罐底厚度的圓形金屬蓋板焊接封口。

2.2 儲罐罐壁的修理

鋼制儲罐罐底常見的故障有：

（1）罐壁一般裂紋的修理參見上述焊補(bǔ)法修理罐底裂紋。

（2）罐壁下層縱向焊縫，如發(fā)現(xiàn)裂紋長度超過150 mm或焊縫經(jīng)過檢修后再次出現(xiàn)裂紋時，應(yīng)割去1 m寬，長度等于圈板高的一塊鋼板，割縫時應(yīng)使新焊縫與原來焊縫兩側(cè)各大于500 mm。

（3）如果裂縫出現(xiàn)在焊縫交叉處，則應(yīng)將裂紋交叉處割掉直徑不小于500 mm，其邊緣應(yīng)離開裂紋末端不小于100 mm。補(bǔ)板應(yīng)取相同厚度和同材質(zhì)的鋼板，其直徑應(yīng)大于孔直徑100 mm，在罐壁內(nèi)部焊補(bǔ)。

（4）罐壁底層各種開孔接管附近焊縫集中處附近的鋼板上發(fā)現(xiàn)裂紋，應(yīng)將該圈壁板割去不少于2 m的一段，人孔接管應(yīng)預(yù)先焊接在新壁板上，再嵌入原來位置焊接。

（5）儲罐圈板上中層出現(xiàn)凹凸時，可在凹凸中心位置用斷續(xù)焊接拉環(huán)，拉環(huán)直徑為150～300mm，厚為5～6 mm的圈板（也可用角鋼）。然后用絞車將它拉出校正，并在罐內(nèi)壁用斷續(xù)焊，水平安裝上一根預(yù)制好的角鋼，長度應(yīng)比凹陷處長200～250 mm。校正后，發(fā)現(xiàn)該處壁板上有裂紋時，則應(yīng)更換一塊鋼板。

（6）為保持罐體的穩(wěn)定性，一般宜將罐壁板分成若干等份，實行分步拆裝，以使新壁板安裝時有基準(zhǔn)。如罐體圓度難以掌握時，可在內(nèi)壁加設(shè)槽鋼脹圈。

2.3 儲罐罐頂?shù)男蘩?/p>

（1）頂板更換時，應(yīng)將頂部1～2層壁板同時更換。

（2）新罐壁的組裝可用槽鋼或角鋼制作脹圈以保證罐體的圓度。罐體采用搭接焊接施焊。

（3）罐頂板更換時，應(yīng)在罐內(nèi)設(shè)置臨時中心柱傘架，頂板組裝焊接完成后即可拆除。

（4）儲罐桁架的檢修，應(yīng)臨時增設(shè)支柱。

3 案例分析

廣西南寧某企業(yè)原有2000 m3的拱頂儲罐數(shù)個，原儲存廢糖蜜（密度1470 kg·m-3）。現(xiàn)要求將儲罐改造成酒精（密度789 kg·m-3）儲罐，并為安裝陰極保護(hù)裝置在儲罐底板中心預(yù)埋參比電極。

3.1 原拱頂儲罐的設(shè)計、制造及使用情況

原拱頂儲罐為2000年設(shè)計、制造并投入使用的，只有設(shè)計圖紙，制造及驗收資料均丟失。

（1）儲罐為自支承拱頂罐：儲罐公稱容積2000 m3，計算容積2077 m3，儲罐底內(nèi)圈直徑15500m，拱頂曲率半徑18600 m，總高度12727 m，每圈壁板之間采用連續(xù)搭接焊；罐底邊板為對接，其余均為搭接焊。各搭接焊縫以及壁板與邊板間的丁字縫的焊角高度均按較薄板的厚度。

（2）根據(jù)現(xiàn)場觀察及檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)壁板的罐內(nèi)環(huán)焊縫為間斷焊，且有焊角高度要求的所有焊縫的焊角高度均未達(dá)到設(shè)計要求。

3.2 儲罐改造設(shè)計

根據(jù)上述實際情況，該儲罐的改造應(yīng)按如下考慮：

（1）為了檢驗基礎(chǔ)的質(zhì)量，儲罐應(yīng)進(jìn)行盛水試驗2～3 d（滿載），觀察基礎(chǔ)的沉降差、滲透性及破壞情況，若均為合格，則說明該基礎(chǔ)性能良好。

（2）校核儲罐的各圈壁板、罐底、罐頂?shù)暮穸?，原設(shè)計均能滿足強(qiáng)度及剛度要求，包邊角鋼亦可承受從罐頂傳來的橫向力。

（3）由于新介質(zhì)的密度比原介質(zhì)小，儲罐的最大充裝高度可保持不變。

（4）為了保證施工安全，應(yīng)對原儲罐進(jìn)行清洗處理，確保罐內(nèi)無殘留易燃、易爆物，然后進(jìn)行改造的動火施工。

（5）為了安裝陰極保護(hù)裝置，在儲罐底板中心預(yù)埋參比電極，將中幅板割開，盡量避開原有焊縫200 mm以上。在儲罐底板中心的瀝青沙層中預(yù)埋參比電極，連接并敷設(shè)參比電極導(dǎo)線到罐底外緣。把割下的鋼板重新與原中幅板對接施焊，對所有焊縫進(jìn)行100%無損檢測及真空箱嚴(yán)密性試驗。

（6）綜合考慮介質(zhì)的各項化學(xué)性能，對儲罐的焊縫須嚴(yán)格控制。按照設(shè)計及施工驗收規(guī)范的要求，儲罐上的所有焊縫必須進(jìn)行焊縫補(bǔ)焊處理。具體處理如下：所有外部環(huán)焊縫、壁板與罐底的丁字縫均加固補(bǔ)焊至符臺原設(shè)計圖紙要求；內(nèi)部環(huán)焊縫、壁板與罐底的丁字縫應(yīng)為連續(xù)焊，焊角高度按原設(shè)計圖紙要求；罐底板所有焊縫加固補(bǔ)焊至符合原設(shè)計圖紙要求。

（7）根據(jù)用戶要求，罐頂加設(shè)呼吸閥，并采取防雨措施；儲罐罐頂還加設(shè)浮標(biāo)液位計。

（8）焊縫加固焊接完畢后，按底板100%、罐體20%的比例對焊縫進(jìn)行滲透或磁粉探傷檢驗，焊縫的探傷及檢驗按JB／T 4735-1997有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

（9）罐底焊接完畢后，采用真空箱法進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，試驗負(fù)壓值不得小于53kPa。

（10）所有密封墊片采用聚四氟乙烯墊片，所有罐外環(huán)焊縫加固后，罐體外表面及罐底裸露部分除銹，涂紅丹底漆二層，銀灰調(diào)和面漆一層。

4 結(jié)論

（1）大型鋼制儲罐的維修改造應(yīng)先考慮原設(shè)計介質(zhì)與新介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)的不同，核算新介質(zhì)最大充裝高度，校核儲罐材料的強(qiáng)度，以及儲罐改造后密封材料確定和防腐材料的選擇與施工。

（2）舊罐如果實施罐底更換，應(yīng)考慮安裝陰極保護(hù)裝置，在儲罐底板中心預(yù)埋參比電極，有效延長儲罐的使用壽命。

（3）大型儲罐的修補(bǔ)焊接應(yīng)重點考慮焊接變形的影響，所以對焊縫的焊接方法、焊接參數(shù)、焊接順序的選擇都應(yīng)設(shè)計詳細(xì)的施工方案。

［1］ 范繼義.油罐［M］.北京：中國石化出版社，2007.

［2］ 王豐，郭繼坤.油庫設(shè)備管理與維修［M］.北京：中國石化出版社，2002.

Maintenance and Reconstruction Technology on Main Structure of Large Steel Storage Tank

XIE Ye-dong
（Guangxi Industrial Vocational Technical College， Nanning 530001，China）

TH17

B

1671-9905（2011）04-0051-03

2009年廣西教育廳科研項目經(jīng)費(fèi)資助 （200911MS336），2009年廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項目經(jīng)費(fèi)資助（2009025JM003）

謝業(yè)東（1966-），男，廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：化工機(jī)械設(shè)計與制造，地址：廣西南寧市秀靈路37號，郵編：530001，電話：13978697139，電子信箱：xyd97139＠126.com

2010-12-29