大型立式圓筒鋼制儲罐維修改造技術(shù)應(yīng)用

孫偉斌，張利國，王震

（陜西建工安裝集團有限公司， 陜西 西安 710000）

非洲某國家石油儲備庫運營已近三十年，該油庫是集卸船、存儲、裝車為一體的大型成品油油庫，庫區(qū)包括2臺5000m3、6臺2000m3立式圓形鋼制儲罐及配套設(shè)施，儲存介質(zhì)為柴油和汽油。油品中的含水量和含氧量是決定罐內(nèi)腐蝕的重要參數(shù)，汽油含氧量比柴油高出3-4倍，汽油罐腐蝕最嚴(yán)重。由于儲罐腐蝕將影響油品質(zhì)量，縮短儲罐使用壽命和庫區(qū)運行安全，油罐每隔5-10年進行一次清理檢驗，并根據(jù)腐蝕程度采用堆焊磨平、局部補強、換板等方式進行修理。

該庫區(qū)在清罐檢驗中發(fā)現(xiàn)，2臺2000m3儲罐和1臺5000m3儲罐底板和底圈壁板已無防腐層，罐底腐蝕減薄嚴(yán)重，出現(xiàn)局部鼓包、多處腐蝕穿孔。擬采用更換底圈壁板和底板的方法維修。在拆除和組裝焊接過程中，運用群桅桿電動導(dǎo)鏈提升方法，將上部荷載通過漲圈傳遞到桅桿上，使底圈壁板上只承受自身的荷載。設(shè)置漲圈的作用一是作為新舊壁板環(huán)縫組裝焊接時的胎具，能夠保證罐體焊接后的圓度及垂直度，二是設(shè)置掛鉤吊耳用于提升罐體，并保證導(dǎo)鏈提升時儲罐整體的剛度。通過該方法修復(fù)后，罐體幾何尺寸及外觀、焊縫檢測、真空試驗和水壓實驗均達到施工標(biāo)準(zhǔn)。

1 鋼板腐蝕程度檢測

對儲罐內(nèi)部清洗后，進行噴砂除銹。運用儲罐腐蝕漏磁檢測技術(shù)，對油罐底板進行掃描，分辨出底板上下表面的腐蝕，確定腐蝕位置及腐蝕深度。也可使用超聲波數(shù)字測厚儀測量鋼板厚度，真空試驗檢查焊縫腐蝕情況。繪制罐底板、底圈壁板排版圖，將測厚數(shù)據(jù)和腐蝕情況進行詳細(xì)記錄。

表1 儲罐底板、底圈壁板腐蝕情況表

3#、4#拱頂油罐直徑為12.25m，罐底中幅板設(shè)計厚度為6mm，邊緣板設(shè)計厚度為8mm，底圈壁板設(shè)計厚度為10mm。7#拱頂油罐直徑為25m，罐底中幅板設(shè)計厚度為6mm，邊緣板設(shè)計厚度為8mm，底圈壁板設(shè)計厚度為16mm。各油罐底板、底圈壁板腐蝕情況見表1。

2 儲罐維修方法

根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范及驗收標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合儲罐維修施工經(jīng)驗，儲罐修理主要方法有：更換鋼板、加強板、堆焊三種方法。其適用情況見表2。根據(jù)表1所列各儲罐腐蝕情況和表2維修方法，結(jié)合具體的檢測數(shù)據(jù)，3#、4#、7#油罐采用更換底板、底圈壁板方法維修。

表2 儲罐底板、壁板修理方法

3 立式儲罐底板、底圈壁板更換施工技術(shù)

3.1 罐體壁板、底板拆除

3#、4#、7#油罐采用換底圈壁板、底板方法進行維修。拆除前在第二圈壁板上安裝群桅桿電動導(dǎo)鏈提升裝置，利用該裝置拆除壁板、邊緣板有助于安裝施工質(zhì)量控制。

(1)安裝提升裝置。儲罐內(nèi)部安裝群桅桿電動導(dǎo)鏈集中控制提升裝置。該裝置包括電動導(dǎo)鏈、集中控制臺、桅桿、漲圈、中心盤、纜繩等。利用千斤頂、卡板等輔助工具將漲圈固定在第二圈壁板內(nèi)側(cè)，并焊接盤板來保證漲圈向罐體的傳力，然后用導(dǎo)鏈裝置提升漲圈，將罐體上部荷載通過漲圈傳遞到桅桿上，使底圈壁板上只承受自身的荷載。當(dāng)導(dǎo)鏈?zhǔn)芰鈺r，即可進行壁板的切割。

(2)切割鋼板。選擇合適切割區(qū)域，切割線應(yīng)在環(huán)縫以上不小于10mm為高度，比預(yù)制鋼板長度長出1m為寬度，在底圈壁板上畫切割輪廓線。壁板在切割過程中，應(yīng)按先切割壁板與底板的角焊縫，再切割環(huán)縫，最后切割縱縫的順序進行。采用手持火焰切割拆除，焊縫采用碳弧氣刨刨除。第一張壁板拆除移開后，拆除對應(yīng)的邊緣板，然后重新攤鋪瀝青混凝土，在瀝青層上安裝對應(yīng)的第一張邊緣板和壁板。按此順序拆除下一張壁板和邊緣板，拆除與安裝工作交替進行。

3.2 底板安裝

儲罐底板主要包括邊緣板和中幅板，邊緣板由多塊扇形板組成環(huán)形結(jié)構(gòu)，而中幅板由多塊矩形板及梯形板組成的圓形結(jié)構(gòu)。中幅板以搭接焊拼接而成，邊緣板以對焊拼接而成，邊緣板比中幅板厚。

（1）底板的鋪設(shè)。按先邊緣板后中幅板的順序進行。邊緣板接頭采用對接形式，中幅板接頭采用搭接形式。

（2）底板安裝順序：基礎(chǔ)瀝青混凝土層修復(fù)——邊緣板敷設(shè)——中幅板敷設(shè)——邊緣板焊接——中幅板焊接。

（3）邊緣板敷設(shè)。每一張板一側(cè)焊縫下面點固一塊墊板，靠近外側(cè)部分600mm長度點焊，50mm點焊一次，使墊板緊貼邊緣板，防止焊接的焊渣沿著間隙流入。

（4）中幅板敷設(shè)。中幅板按繪制的排版圖進行敷設(shè)，罐底背面防腐層留出罐底板邊緣四周50mm范圍內(nèi)作為搭接焊接作業(yè)區(qū)域。

（5）中幅板搭接會出現(xiàn)三層鋼板搭接，焊接作業(yè)前應(yīng)將上層底板邊角切除，切除長度應(yīng)為搭接長度的2倍，其寬度應(yīng)為搭接長度的2/3。

（6）邊緣板的對接焊縫焊接應(yīng)采用龍門卡具進行加固，并采取反變形措施，保證焊接完成后上表面平整，有利于壁板就位安裝。

（7）中幅板焊接順序：先焊接短縫，再焊長縫，從罐中心向兩側(cè)焊接，并且分段、分區(qū)焊接。值得強調(diào)的是邊緣板與中幅板之間的搭接焊縫應(yīng)在壁板與邊緣板大角縫焊接完成后進行焊接。

3.3 底圈壁板的安裝

壁板立縫、環(huán)縫采用對接焊接形式且內(nèi)壁平齊，罐壁與罐底邊緣板采用T型角縫（大角縫）連接。壁板環(huán)縫的組對應(yīng)在罐內(nèi)進行，有利于組對質(zhì)量的控制。

3.3.1 壁板組裝

（1）第一張底圈壁板拆除后，第二圈壁板的環(huán)向切邊應(yīng)修齊，焊接接頭的坡口形式和尺寸應(yīng)按設(shè)計圖紙加工，并在環(huán)向切口內(nèi)側(cè)安裝組對擋板。

（2）底圈壁板組對時在邊緣板上劃出以罐設(shè)計半徑加裕量為半徑的圓作為第一圈壁板組對的基準(zhǔn)線，同時按基準(zhǔn)線安裝組對擋板。

（3）根據(jù)壁板排版圖，采用汽車吊將第一張壁板吊裝就位，壁板固定時環(huán)縫的間隙、錯邊量、壁板圓度、垂直度應(yīng)符合規(guī)范要求。壁板固定后進行環(huán)縫焊接，壁板與邊緣板點焊。然后進行下一張壁板的安裝，壁板縱縫安裝組對夾具及圓楔將底圈壁板固定。

（4）縱縫焊接前先安裝縱縫龍門板，再拆除縱縫組對卡夾具。底圈壁板縱縫下端100mm焊縫采用手工電弧焊，其余采用氣電立焊，焊縫的返修采用電弧焊。

3.3.2 大角縫焊接

（1）大角縫的組焊應(yīng)在壁板縱縫、環(huán)縫焊接完畢后進行。

（2）大角縫焊接時，打底層手工電弧焊由多名焊工對稱均勻分布，沿罐內(nèi)、罐外同一方向同時采用分段退焊或跳焊的方法進行焊接。填充、蓋面層對稱沿同一方向分段焊接，先焊外側(cè)，后焊內(nèi)側(cè)。

（3）壁板與邊緣板大角縫焊接時，為防止焊接后的底板及壁板變形，采用槽鋼臨時將罐壁支撐，支撐后對其位置進行焊接，角焊縫焊接完成后，對邊緣板未焊接的部分進行焊接。最后焊接中腹板與邊緣板間的焊縫。

3.4 儲罐滲漏試驗

儲罐底板焊縫采用吸真空嚴(yán)密性試驗；壁板焊縫應(yīng)按探傷責(zé)任師繪制的油罐探傷布片圖進行X射線無損檢測；充水試驗應(yīng)在罐體焊接施工完成后進行。試驗必須符合規(guī)范要求。

3.5 質(zhì)量控制

施工及質(zhì)量驗收應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工規(guī)范》；SY/T 5921-2017《立式圓筒鋼制焊接油罐操作維護修理規(guī)范》；SY/T 6620-2014《油罐的檢測、修理、改建及翻建》；API 650-2002《焊接石油儲罐》。

4 結(jié)語

儲罐底板、底圈壁板更換是在不破壞儲罐整體結(jié)構(gòu)，滿足使用性能的情況下，對腐蝕嚴(yán)重的底板、壁板進行更換，與新建儲罐相比，更換工序少、建設(shè)周期短、施工成本低，修復(fù)后能達到延長儲罐使用壽命的目的。該技術(shù)措施可在儲罐維修、改造中推廣使用，經(jīng)濟效益明顯，具有很好的市場應(yīng)用前景。