大型LPG雙燃料改裝船臥式LPG燃料罐安裝工藝

莊雪生 陳拔云 趙福志

摘? 要：本文詳細(xì)介紹了我司某大型LPG雙燃料改裝船臥式LPG燃料罐的安裝工藝，包括底座和甲板構(gòu)件的預(yù)制與安裝、罐體吊裝與轉(zhuǎn)運(yùn)、罐體安裝方法等，旨在為同類型LPG燃料罐的安裝提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：LPG船;臥式燃料罐;安裝工藝

中國分類號(hào)：U677.6? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This Paper introduces the installation procedure of the horizontal fuel tank of a large dual-fuel LPG vessel of our company， including the prefabrication and installation of? ?foundation and the reinforcement below the upper deck， tank lifting and transport， tank installation method， aiming to provide reference for the installation of the same type of LPG fuel tank.

Key words： LPG Vessel; Horizontal fuel tank; Installation procedure

1? 前言

LPG是一種清潔環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，用作船舶燃料后能減少97%的硫排放量，還能有效降低CO2、NOX、PM2.5以及黑炭顆粒物的排放量，比安裝脫硫塔或改裝低硫油系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。同時(shí)，它在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中也比較安全，因此LPG動(dòng)力船越來越受到船東的青睞。

是由我司承建的全球首艘LPG雙燃料改裝船項(xiàng)目，需要在甲板兩舷布置2個(gè)臥式LPG燃料罐，每個(gè)儲(chǔ)罐容積933m3、尺寸35m*6m、干重達(dá)100t，對(duì)底座的安裝精度、吊具要求、罐體定位精度以及鞍座環(huán)氧澆注質(zhì)量的要求較高，存在一定的施工難度。為了確保不耽誤后續(xù)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，必須制定一套嚴(yán)格的工藝程序，以保證燃料罐的安裝質(zhì)量。

2? LPG燃料罐的組成

船用LPG燃料罐由罐體、鞍座、固定加強(qiáng)環(huán)木塊、滑動(dòng)木塊、不銹鋼皮、止浮裝置等組成，如圖1所示：

（1）罐體

LPG燃料罐為絕緣體，每個(gè)空罐尺寸為35000mm*6000mm、重量約為89t，連同管路、閥件、平臺(tái)、欄桿等，干重達(dá)100t;罐底前后均粘接有高性能木塊，共2個(gè)鞍座支撐，一個(gè)為滑動(dòng)式鞍座（前），一個(gè)為固定式鞍座（后）。

（2）鞍座

鞍座有固定式和滑動(dòng)式兩種：固定鞍座由面板、鋼槽、支撐肘板、臨時(shí)底板等組成固定鞍座的鋼槽豎直擋板側(cè)焊有肘板，而滑動(dòng)鞍座則沒有。在運(yùn)輸過程中，鞍座用于支撐燃料罐，可免去制作臨時(shí)基座的麻煩;在安裝過程中，鞍座隨罐體一起吊運(yùn)，到位后割除臨時(shí)底板便可直接與底座焊接在一起，大大簡化了工序，縮短了工期。

（3）固定加強(qiáng)環(huán)木塊和滑動(dòng)木塊

在固定端鞍座中，加強(qiáng)環(huán)木塊牢固地與罐底墊板粘接在一起，靠罐底的插入板與木塊的中間槽定位，澆注環(huán)氧使木塊被固定在鞍座鋼槽里，防止罐體發(fā)生前后方向的移動(dòng)。

在滑動(dòng)端鞍座中，上部木塊與罐體墊板粘接在一起，下部木塊被固定于鞍座上，兩者中間有2mm厚的不銹鋼皮，在提供穩(wěn)固支撐的同時(shí)，允許罐體發(fā)生前后方向的輕微滑動(dòng)以補(bǔ)償熱脹冷縮產(chǎn)生的變形。出廠時(shí)，用臨時(shí)螺螺栓將上、下木塊和不銹鋼皮連接在一起。

（4）止浮裝置

為了確保燃料罐始終可靠地固定在鞍座上，在前、后鞍座上安裝有止浮裝置。

3? 底座及甲板反面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的預(yù)制與安裝

3.1? 底座及甲板反面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的預(yù)制

（1）底座及反面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)均在車間預(yù)制，所有材料為DNVGL認(rèn)證的EH鋼材。板材下料后，用坡口機(jī)在相應(yīng)位置開45°斜坡口，并打磨至圓滑光順;

（2）按裝配圖對(duì)構(gòu)件進(jìn)行點(diǎn)焊，經(jīng)報(bào)檢確認(rèn)無誤后方可焊接;

（3）整個(gè)預(yù)制過程要嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)范，控制好裝配及焊接精度;

（4）拆除甲板左右兩舷一切妨礙罐體吊運(yùn)和安裝的管線及障礙物，按照?qǐng)D紙要求預(yù)先在底座安裝位置處做好定位馬克線標(biāo)記;將相應(yīng)焊接處的油漆進(jìn)行清除，并打磨甲板至光順。

3.2 底座及甲板反面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安裝

（1）將車間預(yù)制好的底座及甲板反面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)吊至合適位置后進(jìn)行點(diǎn)焊，要求點(diǎn)焊長度30～40mm、間距350～400mm。報(bào)船東、船檢確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行焊接;

（2）焊接過程要嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)范進(jìn)行，焊縫附近要做好清潔和表面干燥，不得有油污、水分、銹跡等雜質(zhì);在焊接場所周圍用擋風(fēng)罩遮擋，保證熔池充滿CO2保護(hù)，每個(gè)底座焊接盡量一次性完成;

（3）靠近船中處的底座支撐肘板焊接高度空間受限，在內(nèi)場制作時(shí)可以在底座面板上預(yù)留好工藝孔，待各肘板與主甲板焊接完成后再裝配焊接;。

（4）所有焊縫焊接結(jié)束并打磨光順后，要進(jìn)行100%超聲波探傷檢查，確保無焊接缺陷;

（5）制作及對(duì)照安裝精度檢測表，用全站儀測量及記錄底座面板上各個(gè)點(diǎn)的位置并報(bào)檢，要求每個(gè)底座長度公差±18mm、寬度公差±6mm、距中高度公差±4mm、距舷側(cè)高度公差±6mm、同舷側(cè)兩個(gè)底座平面度公差±16mm。

4? LPG燃料罐的吊裝與定位

LPG罐體的體積和重量較大，為保證其在吊運(yùn)過程受力均勻、平穩(wěn)、防止罐體折彎變形，根據(jù)罐體重量及吊耳受力點(diǎn)位置，定制了大型箱式橫梁配合吊運(yùn)，以減少吊運(yùn)時(shí)鋼絲繩與鉛垂線的夾角，使罐體吊耳基本只受垂直拉力，彎曲及扭曲力矩均由吊梁承受，從而有效防止罐體產(chǎn)生變形的風(fēng)險(xiǎn)。

罐體連同管線、平臺(tái)、鞍座、橫梁等一起吊運(yùn)，重量達(dá)到125t，超過本司岸吊的最大起吊力，需要借助550t浮吊進(jìn)行吊運(yùn)。具體吊裝與轉(zhuǎn)運(yùn)順序如下：

（1）兩個(gè)LPG燃料罐帶鞍座到貨后，將其并排存放在距碼頭前沿邊線11～35m范圍內(nèi)，做好管口的封堵防塵措施;

（2）拆除船左右兩舷安裝位置處的管線，清理吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的障礙物;

（3）根據(jù)底座支撐肘板的位置劃好馬克定位線，并準(zhǔn)備多套卡板、螺紋千斤頂、手拉葫蘆等，用于配合燃料罐鞍座的準(zhǔn)確定位;

（4）檢查確認(rèn)吊耳和結(jié)構(gòu)加強(qiáng)工作全部完畢，對(duì)吊耳進(jìn)行100%MT探傷，核對(duì)驗(yàn)證所有卸扣、鋼絲繩以及滑輪組等證書合格，確認(rèn)浮吊主鉤的升降及剎車性能等功能正?？煽?

（5）根據(jù)浮吊吃水及潮水表安排好吊裝時(shí)間段，并確保有充足的操作時(shí)間;

（6）根據(jù)燃料罐的安裝位置和方向，采用120t履帶吊和120t岸吊聯(lián)吊配合，先將碼頭外側(cè)（靠岸側(cè)）的罐體旋轉(zhuǎn)調(diào)整180°，用割炬割除鞍座底部的臨時(shí)防護(hù)墊板;再用浮吊吊裝到LPG船左舷（非靠岸側(cè)），正對(duì)底座的正上方約200mm處;

（7）用多個(gè)手拉葫蘆四角初步調(diào)整各個(gè)鞍座至靠近底座的位置，最后用卡板和螺紋千斤頂精細(xì)調(diào)整到馬克定位線后緩緩放下鞍座，要求鞍座的支撐肘板與底座的支撐肘板對(duì)齊（偏差α≤10mm），臨時(shí)點(diǎn)焊固定;

（7）受浮吊幅度及起升高度限制，另一罐體需待LPG船掉頭后再用浮吊吊裝上船，使用同樣的方法對(duì)鞍座進(jìn)行定位;

（8）每次罐體離地后必須先觀察五分鐘，無異常后才能進(jìn)行下一步轉(zhuǎn)運(yùn);整個(gè)吊運(yùn)過程，必須保證鋼絲繩和罐體吊耳之間的夾角小于5°，如圖2所示：

5? LPG燃料罐的安裝

5.1? 燃料罐提升前的準(zhǔn)備

（1）將鞍座與底座焊接在一起，在保證焊透的情況下盡量使用較低的熱輸入?yún)?shù)，減少焊接變形;所有焊縫打磨光順后，需要做100%無損探傷檢查;

（2）解除燃料罐與鞍座的連接，拆除鞍座上的止浮裝置等固定裝置;

（3）在前后鞍座兩側(cè)安裝臨時(shí)鋼導(dǎo)軌，用于引導(dǎo)罐體提升和下降，限制其左右搖擺的幅度，以提高定位精度;

（4）在固定端鞍座和滑動(dòng)端鞍座之間的甲板上劃分一區(qū)域，作為配制攪拌環(huán)氧樹脂的場地，并鋪好塑料布以防止環(huán)氧樹脂滴落在甲板上，環(huán)氧樹脂配制人員和設(shè)備要準(zhǔn)備充足。

5.2? 提升燃料罐

（1）用浮吊將燃料罐緩緩提升約1000mm使鞍座與罐體分離，燃料罐四周分別用葫蘆配合固定，防止擺動(dòng);

（2）徹底清除干凈鞍座鋼槽內(nèi)的油污、水、焊接飛濺等雜質(zhì)，確保其表面清潔度達(dá)到St2等級(jí);

（3）在清潔后的鞍座鋼槽內(nèi)，每隔1m左右放置一塊油灰球，并在上面覆蓋一層薄的塑料膜。

5.3? 下降燃料罐

5.3.1? 燃料罐壓模

（1）用浮吊控制燃料罐緩慢下降，保證罐體前后左右高低基本一致。當(dāng)燃料罐底下的木塊和鞍座面板稍有接觸時(shí)，立即停止下落，并重新將燃料罐吊起至罐底距離鞍座面板約1.5m的位置，以便測量及澆注環(huán)氧樹脂;

（2）測量各個(gè)壓過的油灰球的高度，并根據(jù)測量結(jié)果確定木條的擺放位置和厚度。比如：測得油灰球的高度為20mm，則可分別將若干20*20*390mm和20*20*350mm的方木條均勻地?cái)[放在前、后鞍座的鋼槽底部，如圖3所示;

（3）標(biāo)記澆注環(huán)氧的厚度參考線。按規(guī)定澆注的厚度要比油灰球的高度高出15～20mm，因此以木條位置以上15～20mm處作為澆注環(huán)氧的厚度參考線;澆注時(shí)環(huán)氧樹脂應(yīng)完全覆蓋木條，但總厚度不得超過50mm。

5.3.2? 環(huán)氧樹脂的配制與澆注

（1）按環(huán)氧樹脂廠家的說明書要求，分別以每組環(huán)氧樹脂A和B組份為單位調(diào)配混合，并啟動(dòng)攪拌電鉆以小于500r/min的速度均勻攪拌2～3分鐘;沿桶體轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌槳葉，確保底部和邊緣的環(huán)氧樹脂與固化劑均勻混合，攪拌時(shí)槳葉必須全部埋入環(huán)氧樹脂里面，以防止空氣泡混入環(huán)氧樹脂;

（2）迅速將配制好的環(huán)氧樹脂注入鞍座鋼槽中，先從鞍座的底部區(qū)域開始，再到鞍座的頂部區(qū)域，用泥刀將環(huán)氧樹脂均勻涂敷至事先標(biāo)記好的參考線位置;同時(shí)將少量環(huán)氧樹脂倒入預(yù)先做好的四個(gè)試驗(yàn)樣塊模具中（固定端、滑動(dòng)端各2個(gè)）;

（3）整個(gè)混合與澆注過程中，周圍不允許進(jìn)行打磨、電焊、氣割等作業(yè);

（4）由于環(huán)氧樹脂的澆注量較大，固化時(shí)間短，必須保證充足的攪拌設(shè)備和人手，確保燃料罐在環(huán)氧樹脂開始固化前落座到位。

5.3.3? 燃料罐落座

（1）用卷尺分別測量滑動(dòng)木塊和固定加強(qiáng)環(huán)木塊的最低點(diǎn)到鞍座的高度，再用浮吊緩緩調(diào)整罐體至水平，要求前后高度差<16mm;同時(shí)要確保罐底木塊兩側(cè)與鋼槽兩垂直擋板的間隙相等，保證多余的環(huán)氧能平緩地溢出;

（2）燃料罐艏艉中心線與鞍座中心線的最大偏差，不超過±16mm;

（3）將燃料罐緩緩落座到鞍座上，當(dāng)多余的環(huán)氧樹脂平緩地從鞍座鋼槽中沿側(cè)壁溢出時(shí)，表明鞍座鋼槽與罐底木塊間已全部充滿了環(huán)氧樹脂;在鞍座頂部區(qū)域，必須確保木塊與鞍座間隙由環(huán)氧充滿，對(duì)于環(huán)氧流掛造成的間隙必須及時(shí)補(bǔ)充環(huán)氧樹脂;

（4）用塑料板將溢出的環(huán)氧樹脂刮掉，其中滑動(dòng)鞍座的上層木塊不得粘有環(huán)氧樹脂;

（5）松開吊鉤鋼索，吊裝結(jié)束。

5.4? 環(huán)氧樹脂的固化和測量

待環(huán)氧樹脂完全固化后，分別從四個(gè)樣塊模具中取樣，向船東、船檢報(bào)驗(yàn)硬度，要求巴氏硬度>30;環(huán)氧樹脂經(jīng)檢驗(yàn)合格后，可拆除用于固定滑動(dòng)端上部木塊與不銹鋼皮的臨時(shí)螺釘;在前后鞍座重新安裝好止浮裝置，注意止浮裝置與木塊之間需保留5mm左右的間隙。

5.5? 燃料罐的絕緣

安裝結(jié)束后，對(duì)吊耳、止浮裝置等進(jìn)行包扎，做好保溫絕緣工作，并認(rèn)真檢查燃料罐的絕緣和表面保護(hù)，確保沒有出現(xiàn)裂縫或其他損壞。

至此，整個(gè)燃料罐的吊運(yùn)和安裝工作完成，如圖5所示

6? 結(jié)束語

臥式LPG燃料罐安裝新工藝，優(yōu)化了罐體吊運(yùn)、鞍座定位、澆注環(huán)氧等工藝流程，對(duì)施工中的各個(gè)難點(diǎn)進(jìn)行了說明并提出了解決方案，能有效提高安裝的效率和質(zhì)量。該臥式燃料罐安裝工藝已在我司承接的4艘大型LPG雙燃料改裝船上實(shí)施驗(yàn)證，工序流程緊湊合理，施工安全可行，安裝精度和質(zhì)量得到船方的普遍認(rèn)可，希望能為其他船廠提供借鑒和參考。

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