淺析安塞天然氣液化站10000m3LNG儲罐施工工藝

李素

（陜西延長石油天然氣有限責(zé)任公司，陜西 延安 717403）

1 工程概述

本項工程為陜西延長石油天然氣有限責(zé)任公司安塞20萬噸/年LNG項目，地處于陜西省延安市安塞縣工業(yè)園區(qū)。項目主體為一座建設(shè)20萬噸/年LNG液化工廠，其中關(guān)鍵控制點工程即為承建1臺10000m3LNG儲罐。

2 罐體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)

該工程所述的10000m3LNG儲罐結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)罐吊頂、外罐拱頂?shù)碾p壁單容罐，內(nèi)罐存儲LNG，外罐僅用來承裝保冷材料。儲罐主要由內(nèi)罐、外罐、保冷層、平臺梯子等組成。外罐主體材料為16MnDR,內(nèi)罐底板及壁板主體材料為S30408,吊頂主要材料為5052-O鋁合金板，儲罐總高度30.377m。所有設(shè)備開口均在外罐頂部，頂部分布有若干鋼結(jié)構(gòu)。儲罐基本參數(shù)如表1所示：

表1 10000m3LNG儲罐的基本參數(shù)

內(nèi)罐壁與外罐壁之間用珠光砂填充絕熱，內(nèi)罐底與外罐底之間采用泡沫玻璃磚絕熱，同時為保證內(nèi)罐底及泡沫玻璃磚基礎(chǔ)均勻受力，在泡沫玻璃磚絕熱層下面及其頂部分別鋪干砂的找平層。內(nèi)罐由底板、鋁吊頂及10帶壁板組成，外罐由底板、頂板及11帶壁板組成。儲罐結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 低溫儲罐結(jié)構(gòu)形式示意圖

3 LNG儲罐施工工序

由于LNG儲罐為雙壁單容罐，外罐采用倒裝法施工，而內(nèi)罐采用罐壁內(nèi)掛鋼平臺正裝法施工，該罐的施工難度主要在于低溫鋼板的焊接和保冷材料的填充，本文僅對低溫鋼板焊接工藝做一簡單探討，其施工工藝如圖2所示：

圖2 低溫儲罐施工工序圖

4 儲罐焊接

現(xiàn)場制作LNG儲罐的重點及難點主要是內(nèi)外罐的焊接，在下料、組對、坡口和焊接時都應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝評定執(zhí)行。

4.1 材質(zhì)

其中內(nèi)罐材質(zhì)為S30408，外罐材質(zhì)為16MnDR，這兩類鋼材均有著良好的焊接性能，雖然工作條件為-162℃低溫，但通過精密措施控制好焊接熱輸入，采用盡可能小的焊接線能量保證焊縫及熱影響區(qū)的抗低溫韌性，就能夠保證焊接質(zhì)量。

4.2 施工次序及焊接方法

施工時，應(yīng)首先應(yīng)進行底板和環(huán)形板的焊接，其次進行中幅板、邊緣板焊接，隨后再是壁板與加強圈的焊接，再是吊頂和拱頂?shù)暮附樱詈笫窍嚓P(guān)附件的焊接。

外罐拱頂板、加強筋制作均用二氧化碳保護焊。除以上所有焊縫均采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面。

4.3 焊接工藝簡述

4.3.1 底板的結(jié)構(gòu)形式

底板的結(jié)構(gòu)形式見下圖3：

圖3 底板的結(jié)構(gòu)形式

4.3.2 底板環(huán)形板的焊接

內(nèi)、外罐底板環(huán)形板焊縫均為對接形式，由于板材較厚，一般采用雙面焊。為便于清根，反面開Y型坡口，正面清根。施焊時，為減小熱影響力及保證焊接質(zhì)量，一般由數(shù)名焊工分別隔縫、對稱，由邊緣向中心方向施焊，使用分段退焊或跳焊法，先用電焊固定，再焊短焊縫，最后焊長焊縫。

4.3.3 底板中幅板、邊緣板焊接

①中幅板和邊緣板焊接前應(yīng)先進行組對點焊，組對點焊應(yīng)使相鄰板貼合緊密。電焊固定后，再焊接A類焊縫，將中幅板拼為若干長板條；最后焊接B類焊縫，將各個長板條焊為整體。

②對于B類長焊縫，為確保焊接質(zhì)量，應(yīng)至少有兩名焊工對稱由中心向兩邊采用分段退焊方法施焊。

③A、B類焊縫至少焊兩道，焊接完成后需進行熱處理，以防止熱應(yīng)力不均勻影響焊接質(zhì)量。

4.3.4 環(huán)形板與邊緣板的焊接

環(huán)形板與邊緣板的焊接分兩步進行，第一步是邊緣板和壁板之間角焊縫的焊接，其次環(huán)形板與邊緣板間的角焊縫。角焊縫焊接完成后之后，一般要利用滲透和超聲波方法檢測焊接質(zhì)量。

4.3.5 焊縫組對及焊接

儲罐施工質(zhì)量的關(guān)鍵就是焊接質(zhì)量，而保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)就是板材組對時焊縫間隙的控制，工程中一般采用間隙片控制焊縫間隙，焊縫間隙還可用焊縫檢驗尺來檢測，間隙的大小按照設(shè)計或焊接工藝評定的規(guī)定執(zhí)行。

①環(huán)焊縫、壁板與底板環(huán)形板的焊接：為保證環(huán)焊縫、儲罐壁板與底板環(huán)形板的角焊縫能夠自由收縮，最大幅度減小底板的變形，降低焊縫所承受的應(yīng)力，焊接時，應(yīng)由數(shù)名焊工均勻分布，向同一方向施焊，采用分段退焊的方法逐步施焊。

②對丁字焊縫和需手工焊補焊的位置及厚板打底焊，焊接工藝與縱縫施焊工藝相同的鎢極氣體保護焊。

4.3.6 罐壁抗風(fēng)圈、加強圈的施工焊接

①抗風(fēng)圈、加強圈安裝前，應(yīng)復(fù)測罐壁橢圓度，調(diào)整合格后方可安裝?？癸L(fēng)圈、加強圈應(yīng)分段預(yù)制，劃線點焊限位板（利用加強筋板）。然后先焊接加強圈的縱向或徑向焊縫，再焊壁板與加強圈之間的環(huán)焊縫，由數(shù)名焊工沿圓周均勻分布、對稱、隔縫同時施焊。

②抗風(fēng)圈、加強圈在安裝前，按設(shè)計文件劃出其安裝位置線，抗風(fēng)圈、加強圈離環(huán)縫的距離不應(yīng)小于150mm，抗風(fēng)圈、加強圈遇罐壁縱縫處，應(yīng)開半圓形豁口，豁口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)不進行焊接。

③為了減少高空作業(yè)和加快施工速度，在壁板安裝前，在單張壁板上安裝加強筋，在立縫處預(yù)留1.5m長的小段不安裝，待該圈壁板安裝完、立焊縫完成后，再安裝預(yù)留的小段加強筋。

4.3.7 吊頂和拱頂?shù)暮附?/p>

①吊頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式與外罐底板相似，焊接要求相同；拱頂?shù)暮附右笈c底板中幅板的要求相同。

②鋁吊頂?shù)酌娼呛缚p和拱頂下表面角焊縫均為斷續(xù)焊，焊接長度為100-300mm、間距100mm、角焊縫的焊腳高度為6-8mm。

綜上所述，LNG儲罐的焊接是整個施工程序中的重中之重，施工期間，一定要嚴(yán)格按照《設(shè)計說明書》及《施工組織設(shè)計》的要求認真實施，焊接完成后需要根據(jù)設(shè)計要求對焊縫質(zhì)量進行無損檢測，隨時掌握焊接質(zhì)量，實行可追溯性管理，只有嚴(yán)格相關(guān)程序，才能使整臺儲罐的安裝質(zhì)量得到全面控制。