大型LNG罐罐體試驗

王雄偉 張忠富 孫 峰

海工英派爾工程有限公司 山東青島 266061

大型LNG罐罐體試驗

王雄偉 張忠富 孫 峰

海工英派爾工程有限公司 山東青島 266061

大型LNG儲罐罐體采用雙殼層懸浮吊頂結(jié)構(gòu)，罐體試驗的方法及程序與常規(guī)儲罐有所不同，結(jié)合具體項目從試驗準備，注水和排水，沉降觀測，氣密試驗，負壓試驗，泵柱試驗幾個方面簡要介紹試壓要求，試驗數(shù)據(jù)等。通過嚴格的試驗，消除質(zhì)量缺陷，以達到安全穩(wěn)定運行的目的。

LNG儲罐 充水試驗 氣密 負壓

LNG接收站主要功能是儲存液態(tài)的LNG和將LNG氣化為天然氣并輸送給用戶，一般由LNG卸船、儲存、蒸發(fā)氣處理、LNG再氣化四個主要工藝系統(tǒng)組成。LNG儲罐是LNG儲存工藝系統(tǒng)中的核心設(shè)備，具有技術(shù)難度大，施工工期長（2～3年），工程投資高（約占接收站直接費用的30%）等特點。根據(jù)我國大型LNG罐的應(yīng)用實踐，主要以雙殼層懸浮吊頂?shù)娜莨逓橹?，?nèi)外罐均可承載冷液，正常情況冷液儲存在內(nèi)罐，當內(nèi)罐發(fā)生泄漏時，預(yù)應(yīng)力砼外罐能起到攔截，儲存冷液的作用。由于儲存介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的特殊性，LNG罐的罐體檢驗作為驗證施工質(zhì)量，保證安全運行的重要手段和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在施工過程中得到極大的關(guān)注。本文以某接收站2臺16萬m3儲罐為例，簡要介紹LNG儲罐的罐體試驗過程。

1 工程概況

儲罐外徑82000mm，設(shè)計高度50942mm，內(nèi)罐直徑80000mm，設(shè)計高度37827mm，根據(jù)EN14620的要求，外罐進行氣密性試驗，最大測試壓力為363mmbar.g；內(nèi)罐進行充水試驗，測試水位高度22179mm，最大液位高度37325mm。

2 試驗方法及程序

試驗標準采用EN14620-2006“儲存最低溫度達-165℃的液化氣的立式平底圓筒型金屬罐的設(shè)計和建造規(guī)范 ”。水壓試驗使用消防用水，水質(zhì)必須符合API620Q8.3所述水質(zhì)要求，PH在6～8.3之間，溫度在15～50℃之間，氯離子含量低于25PPM。在罐外安裝臨時管道，用一臺增壓泵于注水，罐內(nèi)設(shè)兩臺潛水泵排水，兩周左右完成注水高度22179mm，注水完成后進行1d時間的沉降觀測。試驗合格后用臨時管道將水倒到另一臺罐進行試驗。所有試驗完成后將水排放到指定地點。大致試驗程序（見圖1)。

3 試驗準備

（1）完成內(nèi)罐壁板和罐底所有焊縫檢查，包括目視檢查，射線拍片，液體滲透檢查真空箱試驗等；內(nèi)罐的管道，附件安裝焊接，檢測完畢；

（2）除臨時施工洞口外，砼外罐的預(yù)應(yīng)力拉伸完成；

（3）儲罐內(nèi)部清理干凈，注水前打開內(nèi)外罐人孔，保持內(nèi)外空氣暢通；

（4）排水用的潛水泵，集水槽就位，給水排水系統(tǒng)調(diào)試完(如圖 2)；

（5）根據(jù)現(xiàn)場情況，選定穩(wěn)定的沉降觀測點；

（6）完成技術(shù)交底和人員培訓(xùn)。

4 注水

注水管線選用DN150～200碳鋼管，通過拱頂上的管線將水注入罐內(nèi)，注水管線設(shè)置增壓泵一臺，流量Q=160m3，揚程H=80m，主水管底端是一個噴淋管口，從頂部落到底板上，不會對底板或焊縫造成傷害。注水過程應(yīng)按照圖2的要求對注水高度和時間進行控制，同時測量水流速度，最大流速使儲罐液位不超過0.9m/d。注水水位達到1/4,1/2,4/4以及達到水位測試高度時分別進行測量和觀測，每隔4h跟蹤觀看內(nèi)罐底板四周邊緣和內(nèi)罐壁板，有無明顯變形及滲水、漏水現(xiàn)象，并隨著注水水位升高對檢查過的部位迂回檢查。當發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停止注水并降低水位至泄漏點以下，按照規(guī)定進行漏點修補，經(jīng)檢查合格后再繼續(xù)注水。注水檢查時間（見圖3）。

當充水到設(shè)計最高液位并保持48h或者沉降已經(jīng)穩(wěn)定后，可保持更長時間，內(nèi)罐無滲漏，罐體無異常變形才為合格。

5 沉降觀測

外罐周圍布置24個測量點，注水過程和排水過程按照設(shè)計文件對觀測點進行系統(tǒng)的觀測，時間次數(shù)按照以下要求：注水之前-注水至25%-注水至50%-注水至75%-注水至100%-排水至75%-排水至50%-排水至25%-排水0結(jié)束。各個控制點測量并記錄數(shù)據(jù)，內(nèi)罐沉降數(shù)據(jù)分析基于外罐沉降數(shù)據(jù)，內(nèi)罐相對于外罐的最大沉降許可偏差為10mm。

6 氣密試驗

內(nèi)罐為敞頂式，空氣壓力作用于外罐上，達到圖2相應(yīng)液位后，將罐頂出口管全部封堵，用空氣壓縮機（操作壓力應(yīng)大于2MPa）向罐內(nèi)充壓壓縮空氣，試驗壓力為1.25倍設(shè)計壓力。壓縮機以10mbar/h速率緩慢平穩(wěn)地增加到300mbar，同時檢查內(nèi)罐體錨固板和基礎(chǔ)是否被提升，檢查合格后繼續(xù)增加壓力到測試363mbar。

由于充氣需較長時間，有可能一天不能完成，則允許儲罐隔夜處于壓力狀態(tài)下。這時應(yīng)連續(xù)監(jiān)控儲罐壓力，如有必要，應(yīng)充進空氣或放氣，使儲罐壓力為正壓，且小于等于設(shè)計壓力。升壓曲線（見圖3)。根據(jù)EN14620要求，達到試驗壓力后至少要保持30min以上，本項目要求穩(wěn)壓1h，然后降到設(shè)計壓力。對罐頂所有接管口的焊縫進行目測檢查并通過噴灑洗衣粉液檢查罐頂、補強板以及接管處的泄露情況，如發(fā)現(xiàn)泄漏，則進行標識，在泄壓后返修。升壓過程中氣密試驗程序（見圖4）。氣壓試驗同時，通過開啟關(guān)閉隔離閥，使壓力放散閥開啟，記錄開啟關(guān)閉壓力，試驗成功后將適用的隔離閥常開。

7 排水

由于LNG儲罐所有接管口均設(shè)置在罐頂上，因此試驗用水只能從罐頂接管口中排出。注意在注水前就要對排水功能進行測試，并且在注水初期（水位1m左右時）再次對排水系統(tǒng)進行測試，以確保排水功能正常。

本工程采用2臺潛水泵排水，排水速度不得超過1.5m/h，排水過程打開人孔，使罐內(nèi)外不會產(chǎn)生負壓。由于潛水泵吸水口處有約1m深的水不能抽出，故用潛水泵將剩水抽入集水槽中，再用泵抽出。潛水泵抽不出的水用真空泵吸入集水槽中，真空泵吸不出的水，再用大功率吸塵器吸干。排水期間進行罐內(nèi)壁清洗，利用注水前放入的橡皮筏在排水時人工清洗罐壁或用高壓水槍清理。

8 負壓試驗

根據(jù)EN14620的要求，需要進行LNG儲罐的負壓試驗，負壓試驗必須在內(nèi)罐處于一定液位時進行，防止負壓對二層底板及熱角保護系統(tǒng)造成破壞。試驗達到設(shè)計規(guī)定壓力后即可停止，無需保持一定時間。負壓可以通過排水或使用射吸等方式得到。本項目在水位達到圖2的液位時進行試驗，采用機械抽真空法，將罐封閉，用機械方法將儲罐內(nèi)空氣緩慢抽出，將聯(lián)通各真空放散閥的各隔離閥打開。依次逐個檢查真空放散閥的開啟。壓力試驗完畢后，選擇適用的真空放散閥，將其隔離閥常開。

9 泵柱試驗

注水前應(yīng)把泵柱商（壓力表和進水管外）所有管口用盲法蘭和臨時墊片進行密封，內(nèi)罐排水即將完成時，通過潛水泵緩慢平穩(wěn)地給泵柱注水，試驗壓力達到1.8MPa時停止注水并保持60min，同時對泵柱焊縫及法蘭進行檢查，無泄漏為合格。通過放空閥泄壓至0.1Mpa再次檢驗焊縫及法蘭，當所有檢查項目合格后，壓力降到0并排除泵柱剩余水量，完成試驗。

10 試驗后的收尾工作

拆除試驗用的設(shè)備和管線，除凈罐內(nèi)積水并清掃，向罐內(nèi)吹送壓縮空氣使其盡快干燥。水壓試驗后，按照規(guī)范要求，再次對內(nèi)罐底板進行真空箱檢測。

LNG罐體試驗用水量達10余萬m3，耗時在3周以上，是接收站項目管理上的關(guān)鍵線路及機械竣工前的首要環(huán)節(jié)，是儲罐投用前的綜合檢驗手段，通過嚴格的檢測，消除質(zhì)量隱患，為設(shè)備的穩(wěn)定運行打下良好的基礎(chǔ)。

TE821

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1672-9323（2012）02-0069-02

2012-12-06）