大型鋼儲(chǔ)罐不銹鋼襯里設(shè)計(jì)與建造

李 強(qiáng)，王 霞

(1.江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)有限公司，江蘇揚(yáng)州225009;2.江蘇揚(yáng)農(nóng)錦湖化工有限公司，江蘇揚(yáng)州211900)

2012年初江蘇揚(yáng)農(nóng)化工集團(tuán)有限公司在寧夏分公司新建一套化工裝置，其每年需要原料鄰硝基氯苯近2 kt，而其周邊沒有充足的原料供應(yīng)必須從千里之外的華東地區(qū)采購(gòu)。由于路途遙遠(yuǎn)，供應(yīng)鏈有中斷的風(fēng)險(xiǎn)，為了保證原料的持續(xù)供應(yīng)，穩(wěn)定生產(chǎn)裝置，決定新建一座2 000 m3的鄰硝基氯苯儲(chǔ)槽來保證生產(chǎn)運(yùn)行。所盛物料鄰硝基氯苯其密度為1 300 kg/m3，凝固點(diǎn)為32℃，易引起中毒。

1 儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)

圖1 不銹鋼襯板規(guī)格圖(單位:mm)Fig.1 Stainless steel lining board size chart

由于鐵離子對(duì)原料易造成污染，最終會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)，所以儲(chǔ)罐的罐壁與底板材質(zhì)選Q235-A，內(nèi)襯2 mm厚316L不銹鋼薄鋼板，不銹鋼薄鋼板選用最普通的2 440 mm×1 220 mm規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)板，鋼板塞焊孔φ6 mm、間距300 mm，如圖1所示。罐頂選6 mm厚304不銹鋼板制作，拱頂外置碳鋼加強(qiáng)筋，儲(chǔ)罐接管材質(zhì)選用316L。儲(chǔ)罐直徑為15 800 mm，高11 200 mm，拱頂圓半徑16 000 mm。罐壁外加熱盤管選用DN25無(wú)縫鋼管(材質(zhì)20號(hào))，間距200 m，自上而下分6組，管口標(biāo)記為N1.1～12，每組加熱管總長(zhǎng)約460 m。儲(chǔ)罐內(nèi)部距離罐底300 mm高設(shè)置5根DN250的316L不銹鋼內(nèi)加熱管，管口標(biāo)記為N2.1～10。儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)溫度70℃，設(shè)計(jì)壓力為常壓，其本體的碳鋼壁厚根據(jù)SH3046—1992《石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的0.3法則進(jìn)行計(jì)算，不銹鋼襯里參照J(rèn)B/TQ 267-1981鉻鎳奧氏體不銹鋼塞焊襯里設(shè)備技術(shù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，儲(chǔ)罐總裝圖如圖2所示。

2 儲(chǔ)罐不銹鋼襯里設(shè)計(jì)

罐壁的總表面積約560 m2，為了保證襯層的密封性同時(shí)為方便焊接與檢漏，保證不銹鋼襯層焊接密封性，將襯層從上到下分割為5段，每段為一個(gè)單獨(dú)的密封體，在每段的最下部開4個(gè)DN15不銹鋼檢查管口，并標(biāo)記為N3.1～20，用于排氣、抽氣等觀察檢漏之用，襯板之間40 mm搭接，三層襯板重疊的部分最上層需進(jìn)行切角，襯層施工過程中需要用木錘子不斷敲打，保證襯層與罐壁盡量貼合減小間隙，具體結(jié)構(gòu)如圖3。罐壁接管與不銹鋼襯板焊接采用內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)，補(bǔ)強(qiáng)圈材質(zhì)316L，其厚度根據(jù)接管大小選6 mm或8 mm，外徑按補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)選取，焊接詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖4。罐底與罐壁的不銹鋼襯板用L50 mm×50 mm不銹鋼角鋼進(jìn)行過渡連接，角鋼分別與壁板、底板間斷固定焊，底板襯層與不銹鋼角鋼間斷固定焊，壁板不銹鋼襯板下部先翻邊再與底板不銹鋼襯板進(jìn)行密封連續(xù)焊，具體連接如圖5所示。

圖2 儲(chǔ)罐總裝圖(單位:mm)Fig.2 Tank assembly drawing

圖3 罐壁不銹鋼襯里焊接示意Fig.3 Tank wall stainless steel lining welding details

圖4 儲(chǔ)罐接管焊接結(jié)構(gòu)示意Fig.4 Tank structure welding diagram

圖5 罐壁與罐底板不銹鋼襯里焊接示意Fig.5 Welding details of the tank wall and bottom plate of stainless steel lining

3 儲(chǔ)罐不銹鋼襯層施工與檢驗(yàn)

為了節(jié)約費(fèi)用、提高施工安全性，打破傳統(tǒng)的先將儲(chǔ)罐建造完畢后，在儲(chǔ)罐里面搭腳手架然后進(jìn)行不銹鋼襯板施工的方法，而是在儲(chǔ)罐制作過程中同步進(jìn)行不銹鋼襯板的施工。其施工工藝為先建造2圈或3圈壁板，完畢后將罐體內(nèi)表面焊縫打磨光滑并進(jìn)行滲透探傷合格后即進(jìn)行一段襯板施工。每段罐壁不銹鋼襯層施工結(jié)束后通過檢漏孔分別進(jìn)行正壓40 kPa、負(fù)壓40 kPa保壓30 min以上的泄漏與焊接強(qiáng)度試驗(yàn)。因不銹鋼與碳鋼在80℃時(shí)線膨脹系數(shù)相差5.31×105mm/(mm·℃)，而本儲(chǔ)罐工作時(shí)溫度比較高，此方法在冷模狀態(tài)下良好的檢驗(yàn)了由異種鋼高溫時(shí)膨脹系數(shù)不同造成襯板與本體焊縫開裂的危險(xiǎn)工況。每段襯層檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下圈壁板施工。

其次罐底不銹鋼襯板的施工與檢驗(yàn)，罐底襯層施工前，先進(jìn)行罐底板的焊接以及底板焊縫的真空箱檢漏，檢查合格后方可進(jìn)行罐底板襯層的施工，罐底板襯層與壁板最下段襯層連為一體，為一個(gè)密封體，一起進(jìn)行正壓、負(fù)壓泄漏與強(qiáng)度試驗(yàn)。

最后盛水試驗(yàn)，儲(chǔ)罐全部建造完畢后分步驟向儲(chǔ)罐里注滿水，對(duì)不銹鋼襯層整體密閉性進(jìn)行泄漏檢查。

4 結(jié)論

至今儲(chǔ)罐已經(jīng)使用一年多，運(yùn)行狀況良好，不銹鋼襯層沒有因溫度變化等而產(chǎn)生泄漏、起鼓等現(xiàn)象，說明在較高溫情況下此大型不銹鋼襯里儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)是成功的。

［1］ 張健.碳鋼儲(chǔ)槽內(nèi)襯奧氏體不銹鋼薄板的施工工藝［J］.安裝，2005，1(140):23-24.

［2］ JB/TQ 267—1981.鉻鎳奧氏體不銹鋼塞焊襯里設(shè)備技術(shù)條件規(guī)程進(jìn)行［S］.1981.

［3］ GB50128—2005.立式圓筒鋼制儲(chǔ)罐驗(yàn)收規(guī)范［S］.2005.

［4］ SH3046—1992.石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.1992.