不銹鋼固定拱頂儲罐排版優(yōu)化

衛(wèi) 波 張皓斌

1 陜西化建工程有限責任公司 陜西楊凌 712100；2 華陸工程科技有限責任公司 陜西西安 710065

儲罐是石油化工行業(yè)不可或缺的設備，廣泛應用于各類石化裝置中，且常常以多臺儲罐組成罐群的形式出現(xiàn)，在施工現(xiàn)場制作過程中往往會使用大量的板材。因此，如何節(jié)約板材是一項有重要研究價值的課題。加之近期各類原材料的價格一路上漲，更要求施工技術人員采取技術措施優(yōu)化儲罐排版，尤其是不銹鋼儲罐，降低材料損耗率。

1 伴生氣資源循環(huán)利用項目罐群概況

延長油田伴生氣資源循環(huán)利用項目位于陜西省延安市寶塔區(qū)甘谷驛鎮(zhèn)，其二標段聚四氫呋喃（PTMEG）裝置、1,4- 丁二醇（BDO）裝置、甲醛裝置共有47 臺儲罐。這些儲罐均為不銹鋼固定拱頂儲罐，材質有S30408、S31603、S30403 三種，罐體總重760.7t。

2 排版的通用流程、原則及注意事項

排版的通用流程如圖1 所示。

圖1 排版的通用流程

2.1 排版原則

（1）排版前，應提前與采購單位溝通，確認對方供貨的板材規(guī)格，盡可能要求提供尺寸較大的鋼板，這樣既能減少現(xiàn)場制作儲罐焊接量，又能在一定程度上節(jié)約采購時間和降低板材損耗。

（2）在符合規(guī)范及設計要求的前提下，優(yōu)先利用其他儲罐排版余料，避免不看余料直接使用整板下料造成的材料浪費。

2.2 注意事項

（1）底板由于焊接變形大，宜以大板為主，中板為輔，對稱布置，盡量減少焊縫數(shù)量和焊縫長度。

（2）壁板排版宜根據(jù)罐體高度選擇合理的板寬，既要保證環(huán)縫數(shù)量最少，又要避免不合理的板材縱向切割。壁板長度宜根據(jù)罐體外圓周長選擇，長度應適宜，過長卷制操作繁瑣，過短則會增加縱縫焊接工作量和探傷口數(shù)。

（3）頂板排版的瓜皮板數(shù)量及尺寸一般圖紙會給出，為保證無誤，要用公式驗證；還應旋轉驗證罐頂人孔及接管是否避開焊縫，如果避不開需重新調整瓜皮板數(shù)量，直至能避開為止；最后，盡量減少單片頂板瓜皮的拼接焊縫，如果必須采用拼接技術，要避免十字焊縫。

（4）對每臺儲罐的底板、壁板、頂板的分片進行編號，設置編號規(guī)則如下：底板用d 表示，壁板用b 表示，頂板用t 表示，并在每個分片上加注儲罐位號、材質、板厚等信息，以避免用錯板材。

（5）單臺儲罐排版完成后，必然存在剩余材料，要將可以繼續(xù)使用的剩余材料按照材質、板厚、長寬尺寸進行歸類，建立余料臺賬。在接下來其余儲罐的排版中優(yōu)先使用余料臺賬中的余料。另外，所有墊板、補強圈和限位卡具用不銹鋼板均使用余料，嚴禁使用整板下料。最后，余料臺賬要及時更新。

（6）要保證最下圈壁板的所有縱縫與底板邊緣的拼接焊縫間距大于300mm。罐壁各接管、人孔要避開罐壁、罐頂焊縫，補強圈盡量避免覆蓋焊縫。

3 底板排版

儲罐底板根據(jù)有無弓形邊緣板，分為中幅板及邊緣板排版，以及中幅板及弓形邊緣板排版兩種，具體區(qū)分如下：

（1）當罐底內徑小于12.5m 時，可不設置弓形邊緣板；

（2）當罐底內徑大于12.5m 時，宜設置弓形邊緣板。

本項目儲罐直徑在2.9～11m 之間，故排版時可不設置弓形邊緣板的排版，且按照設計所有儲罐底板均是對接焊縫，也不用考慮排版的搭接?？紤]到焊縫收縮的問題，GB50128- 2014 標準要求，底板排版直徑宜放大0.1%～0.15%。以0401- TK- 101 儲罐為例，其罐底直 徑 5120mm， 罐 底 排 版 直 徑 為 5120 ×1.001=5125mm2。排版時先用大板從中心開始鋪設，向兩邊依次板同方向排列；排到邊緣時，由橫向排列改為縱向排列，詳見圖2。

圖2 橫向排版示意圖

布置縱向排版時，應盡量減少拼接塊和焊口數(shù)量，優(yōu)先選擇本罐底板用料的余料下料。如0401- TK- 101儲罐底板采用的是2m 寬、10m 長的不銹鋼板。為了方便與其余儲罐排版進行區(qū)分，依次對底板拼接塊進行編號。如圖2 中d1- 1 下料完畢后，d2- 4 及d3- 2 的下料采用本張鋼板的余料（d1- 1 表示此1# 底板，數(shù)量1塊；d2- 4 表示此2# 底板，數(shù)量4 塊，其余同理）。排版如圖3 所示。

圖3 縱向排版示意圖

由圖3 可見，用2m×10m 的板下料，此罐底板少下一塊d3- 2，可用此罐的壁板余料下得；底板下料完后，剩余0.44m×2.16m 的余料，此余料可以用來制作現(xiàn)場防變形弧板、隔離墊板、支架墊板和補強圈等。

需要注意的是，如果有較大塊的剩余，應建立余料臺賬（表1）。本儲罐的壁板、頂板或其余儲罐的排版要優(yōu)先采用，避免余料增多，后期無法消耗。

表1 S30408 不銹鋼板材邊角料臺賬

4 壁板排版

壁板的排版相對于底板和頂板來說較簡單，在排與壁板焊縫的距離要大于300mm；最上圈壁板縱縫與包邊角鋼對接焊縫距離不小于300mm；板厚小于12mm 時，罐壁接管開口外緣與罐壁焊縫之間距離不應小于150mm；板厚大于12mm 時，罐壁接管開口外緣與罐壁焊縫之間距離不應小于250mm；各圈壁板的縱向焊縫宜向同一方向逐圈錯開，相鄰兩圈壁板相鄰縱焊縫間距應為板長的1/ 3，且不小于300mm。

另外，設計圖紙中的壁板尺寸可以根據(jù)采購到的鋼板規(guī)格來調整，但要保證接管不要開在縱縫上。例如，TK- 101 罐高5700mm，圖紙給出的是用1900mm寬的板，但實際板寬規(guī)格只有1800mm 和2000mm，這樣就可用2 張2000mm 板和1 張1800mm 板替代。每圈壁板數(shù)量不宜過多，以減少焊接工作量；但也不宜太少，以免增加卷板工作難度。壁板排版宜考慮儲罐直徑，以中徑放樣，并考慮焊接收縮量。

5 頂板排版

由于頂板的瓜皮圖紙通常會給出尺寸和數(shù)量，在頂板排版中，應對頂板的瓜皮展開尺寸進行復核，確保設計放樣準確無誤。最理想化的頂板排版如圖4 所示。

圖4 理想的頂板排版

但是實際施工過程中，由于不銹鋼板尺寸和罐頂尺寸的限制，很難做到此種優(yōu)化排版。在通過改變鋼板尺寸和頂板瓜皮數(shù)量不能做到此優(yōu)化排版時，就必須采取鋼板的拼接。拼接時可采用改變板寬拼接和改變板長拼接，本項目由于儲罐較小，故均采用沿板長方向拼接，如圖5 所示。

圖5 沿板長方向拼接示意圖

由于不銹鋼板定尺板價格高，所以在頂板的排版過程中很少會出現(xiàn)圖4 的情況，大多數(shù)會出現(xiàn)圖5 的情況，而且板長方向還會有剩余。所以實際排版中不能局限于一個儲罐，應該多個儲罐綜合考慮排版。綜合考慮的排版實例如圖6—8 所示。

綜上所述，要想降低材料損耗率，減少施工材料費，在排版中不能局限于一個儲罐的壁板、頂板、底板的排版，而應將不同儲罐底板、頂板、壁板綜合考慮。同時，每個新儲罐的排版要優(yōu)先利用之前儲罐排版的余料，以此來達到最優(yōu)排版。

6 總結

本項目的47 臺不銹鋼儲罐，除采用以上混合排版的方法之外，還建立了不銹鋼板材余料臺賬，優(yōu)先使用余料排版和制作儲罐附件，并在施工中做好材料標識的移植，以及設專人加強不銹鋼余料管理。

圖6 不同儲罐的底板混合排版

圖7 不同儲罐的頂板混合排版

最終，共使用869 塊不銹鋼板，累計重量790.6t；圖紙罐體重量760.4t，板材損耗率為（790.6- 760.4）/ 760.4=3.97%，比規(guī)范要求的6%降低了2.03%；節(jié)約鋼材2.03%×760.4=15.44t，節(jié)省30 余萬元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

圖8 同一規(guī)格的儲罐底板與頂板混合排版