全容立式圓筒形LNG 儲罐工程質量控制重點分析

金 健

（中海油安全技術服務有限公司，天津 300450）

0 引言

LNG（液化天然氣）儲罐是LNG 接收站中的重要組成部分，大型LNG 低溫儲罐按結構可分為單容罐、雙容罐、全容罐3 種類型，目前普遍采用的是全容罐的結構類型。其儲罐罐體呈內、外兩層結構。外罐罐壁為預應力混凝土結構，上有金屬拱頂，拱頂上部分層澆筑混凝土。儲罐外罐壁內側有一層防潮板（碳鋼材料，通過預埋件貼在外罐壁內側并進行密封焊接）、約5 m 高角保護。內罐罐底由3 層鋼板及保冷層組成，最下層底板為碳鋼防潮層，中上兩層底板為9%Ni 鋼，防潮板與中間包之間鋪設泡沫玻璃磚保冷層。內罐罐壁為9%Ni 鋼，頂部有鋁合金吊頂，鋁合金吊頂通過吊桿與外罐拱頂骨架連接，鋁合金頂上部有保冷層，內外兩層罐壁間填充珍珠巖保冷材料。罐壁無管口，所有管線都由罐頂開孔與罐內連通。由于其材料的多樣性、工藝的復雜性、技術的特殊性，所以需對LNG 儲罐安裝工程施工重點與難點進行分析，提出有效措施，從而達到提高LNG 儲罐施工質量的目標。

1 全容立式圓筒形LNG 儲罐工程質量控制重點

LNG 儲罐建設包含樁基施工、混凝土施工、鋼筋施工、管道安裝、設備安裝、焊接和無損檢測等多項專業(yè)，儲罐容量從最初的3 萬立方米發(fā)展到27 萬立方米，施工難度也逐級提升，所以質量控制顯得尤為關鍵。為了保證儲罐工程建設階段的質量，在項目施工前期，建立完善的質量保證體系，具有滿足開工要求的組織機構、設計文件、場地和物資等條件，各專業(yè)施工前編制符合設計文件和標準要求的施工方案并完成審批，施工過程嚴格按照設計要求、標準規(guī)范執(zhí)行，驗收前依照“三檢制度”自檢完成，根據(jù)檢驗、試驗計劃完成施工工序或成品的檢測，并參考其他項目總結的質量控制亮點、質量通病及典型案例。

1.1 樁基礎施工控制

LNG 儲罐對承載力要求較高，特別是對抗振能力的要求很高，因此設計一般選用柱底后注漿的大直徑鉆孔灌注樁，其中鉆進成孔是混凝土灌注樁施工中的重要部分，受地質情況的影響特別對于含有流塑狀態(tài)的軟土層，如果成孔質量不好，容易發(fā)生塌孔、縮頸、樁孔偏斜及樁端達不到設計持力層要求等質量問題。其次鋼筋籠制作前，首先要檢查鋼材的質保資料，資料齊全后再按照設計和標準規(guī)范的要求驗收鋼筋的規(guī)格、尺寸和數(shù)量，并按規(guī)定進行原材料抽樣復試和連接試件檢驗，合格后方可使用。鋼筋加工過程中重點監(jiān)控鋼筋加工、鋼筋安裝尺寸、鋼筋焊接等方面。樁基檢測是檢驗樁基位置、缺陷、強度和承載力的重要檢測，應作為關注的重點。

1.2 承臺施工控制

LNG 儲罐的承臺厚度及面積較大，對各項資源的需求量較大，應重點關注測量放線、鋼筋綁扎、預應力管固定、模板支護、混凝土建筑等是否符合標準規(guī)范的要求。如施工過程質量控制不當，承臺易發(fā)生裂紋、蜂窩麻面、孔洞、強度不足等問題。

1.3 罐壁施工控制

在LNG 儲罐罐壁施工中，根據(jù)設計高度將儲罐分成多個施工層，每個施工層應做好測量放線、罐壁鋼筋綁扎、預應力波紋管安裝、預埋件安裝、模板安裝和混凝土澆筑等工序。

1.4 罐頂施工控制

LNG 儲罐穹頂混凝土澆筑同承臺、罐壁澆筑相同，屬于大體積混凝土施工，在施工過程中同樣要重點加強對溫度裂縫的控制。

1.5 預應力施工控制

LNG 儲罐外罐設計一般為后張預應力混凝土結構，預應力鋼束布置在承臺和罐壁內。預應力施工過程中，必須嚴格按照設計的順序進行，控制要點包括預應力鋼絞線穿束控制、預應力鋼絞線張拉和預應力灌漿控制。

1.6 內罐施工控制

LNG 儲罐內罐與低溫液態(tài)LNG 直接接觸，是整座儲罐的核心，應重點關注9%Ni 鋼的原材料、鋼板加工、焊接、儲罐安裝幾何尺寸、儲罐壓力試驗等。

1.7 氣頂升控制

LNG 儲罐氣頂升是個LNG 儲罐建造中的重點之一，要做好氣頂升前的質量控制、氣頂升過程的質量控制、拱頂和承壓圈之間焊接的質量控制、施工安全控制、氣頂升工具的檢查、人員的控制、電源的控制和氣壓頂升的控制等。

2 LNG 儲罐工程質量控制措施

2.1 樁基礎施工控制

成孔垂直精度是混凝土灌注樁順利施工的重要條件，否則會造成鋼筋籠和導管無法下放。隱私鉆機就位時必須平正、穩(wěn)固，鉆進過程中鉆機操作人員應隨時注意垂直控制儀表，以控制鉆桿垂直度，保證孔垂直度偏差不大于1%。當孔深接近設計深度時，應進行清孔并檢查孔深、孔徑。導管安裝完畢后，應再次檢查孔內泥漿指標和孔底沉渣厚度，如超出要求則應進行2 次清孔。鋼筋籠制作前，應對鋼筋、焊材、套筒進行驗收，并進行原材料的復驗和鋼筋連接試驗，合格后方可使用。鋼筋籠支座過程中，嚴格按照設計文件要求，控制鋼筋間距、鋼筋焊接長度、套筒露絲長度、焊接質量等控制點。LNG 樁基施工完成后，要進行樁身完整性檢測、鉆心檢測和靜壓試驗等，檢測施工質量。

2.2 承臺施工控制

承臺施工中應注意預應力管束的安裝，安裝時應采用工具將波紋管固定在鋼筋支架或拉筋上，待承臺上下層鋼筋綁扎完成后，精調整波紋管的位置，將其固定在上下層鋼筋網(wǎng)片上，確定波紋管在混凝土澆筑過程中不會位移，波紋管安裝完成后，應進行通球測試。在大體積混凝土施工過程中應使用正確的配合比、控制澆筑和養(yǎng)護溫度，采用分層分區(qū)澆筑的方法，減少混凝土承臺產(chǎn)生缺陷。

2.3 罐壁施工控制

預應力波紋管的連接和鉚座有的安裝方式與承臺一樣，安裝過程中應重點控制水平預應力波紋管和豎向預應力波紋管的水平度、垂直度、安裝的位置、標高及牢固程度，并注意預應力波紋管的熱縮膠套的接口是否粘結緊固。模板系統(tǒng)的質量對結構成型后的效果有重要影響，LNG 儲罐施工時，在綜合考慮施工進度、結構特點及其他相關因素后，一般選擇定性的DOKA 模板爬升系統(tǒng)。DOKA 模板組裝前，首先應對模板材料的質量進行檢查，以保證組裝的精確性和混凝土的觀感質量，還應保證模板的密封，特別是模板下端口必須貼緊混凝土面，以免漏漿。在混凝土澆筑過程中，防止產(chǎn)生冷裂紋?；炷琳駬v嚴格按照規(guī)范要求進行，嚴防漏振或過振，保證滬寧圖振搗密實又不產(chǎn)生離析。在進行上層混凝土澆筑過程中，應加強下層混凝土的2 次振搗，以提高混凝土的密實度。

2.4 罐頂施工控制

混凝土穹頂施工時由鋼結構穹頂作為穹頂混凝土施工底模，施工時需對儲罐內進行充氣保壓，使鋼結構穹頂獲得足夠的支撐。穹頂施工主要工序包括穹頂鋼筋綁扎、預埋件安裝和混凝土澆筑。鋼筋支座、安裝應嚴格按照設計和施工規(guī)范要求進行，鋼筋保護層厚度必須滿足設計要求，預埋件的位置、標高應準確并固定牢固，嚴禁鋼筋與預埋件的穹頂管口、噴嘴和附著于管口和噴嘴的預埋鋼板接觸。

2.5 預應力施工控制

預應力施工的主要工序包括預應力鋼絞線穿束、張拉和灌漿等工序，在預應力鋼絞線穿束之前，應對鋼絞線的外觀和各項性能指標進行檢查確認，同時檢查施工平臺的穩(wěn)定性和穿束機的良好性。拆除錨座上的保護模板，用高壓空氣進行通管，清除波紋管內的水、灰塵及沙子等雜物，并對錨座口做好標記。穿束完成后安裝錨環(huán)和夾片，并對露出來的鋼絞線進行保護，做好穿線記錄。在預應力鋼絞線正式張拉之前，需要在2 個預應力束上進行足尺摩擦實驗，已驗證孔道與鋼絞束的摩擦因數(shù)與設計取值一致，如果偏差較大應采取措施。預應力灌漿前，應對孔道進行氣密性試驗，對灌漿管路和閥門進行水壓試驗，合格方可灌漿。鋼絞線穿入孔道后應盡快進行張拉和灌漿，灌漿前應檢查儲存池內的灌漿料體積，確保其可以足夠注滿一根波紋管孔道。

2.6 內罐施工控制

LNG 儲罐內罐焊接是儲罐建造的關鍵環(huán)節(jié)之一，焊接接頭性能直接關系到儲罐的密封性與安全性。9%Ni 鋼的焊接技術含量高、焊接難度大，可能出現(xiàn)冷裂紋、熱裂紋、低溫韌性降低以及母材磁化引起的磁偏吹等缺陷。罐內壁板安裝后需對罐體垂直度、直徑、上口水平度、橢圓度、安裝記錄等進行檢查驗收，還要關注儲罐水壓試驗和氣密性試驗結果。

2.7 氣頂升控制

應選擇天氣較好的時間進行氣頂升工作，氣頂升前應對風機系統(tǒng)進行試運行，氣壓頂升采用市電和發(fā)電機結合的供電方式，確保頂升過程的動力保證。氣頂升開始時，安排檢查小組通過安全通道進入罐內檢查拱頂?shù)拿芊?、平衡以及確認拱頂是否與邊緣立柱僅只是重力連接。當拱頂吹升至200 mm 時，保持拱頂懸停，通過預先準備好的鋼筋調整拱頂平衡，檢查小組確定罐內密封、平衡等沒問題后撤出罐內。氣壓升頂過程中，嚴格控制頂升速度，防止速度過大拱頂發(fā)生偏轉和傾斜。通過測量系統(tǒng)對拱頂?shù)捻斏俣群蛢A斜度進行測量，根據(jù)測量結果對氣壓頂升速度和傾斜度隨時進行調整。氣頂升前對拱頂上的與承壓圈接觸部位進行除銹、除漆、除油污、除濕，所有參與承壓圈與拱頂之間焊縫焊接的焊工都必須考試合格，焊接前應檢查組裝質量，使用歐姆卡調整組對間隙，清除焊道兩側20 mm 范圍內的泥沙、鐵銹、水分和油污，并充分干燥。焊接材料為E7018，在焊條使用前0.5 h打開真空包裝，將其放入焊條桶中。焊接時安排24 名焊工均布，按照同一方向同時分段焊接，焊接參數(shù)必須按照WPS 的要求，焊腳尺寸為6 mm，焊接2 遍，錯開層間接頭，引弧和熄弧都應在坡口內焊道上，定位焊長度不少于50 mm，間距300～400 mm，焊接完成后及時清除焊縫表面的溶渣、殘留物和焊接飛濺物，所有焊縫經(jīng)過質檢員目視檢測合格后做真空箱檢測。

3 結束語

LNG 儲罐建造過程必須按照設計文件、合同技術要求、標準規(guī)范來進行施工，并且重點控制儲罐樁基施工、承臺施工、罐壁施工、穹頂施工、內罐施工的施工質量。建立完善的質量管理制度，編制同步的工程資料，保證LNG 儲罐建造的工程質量與運營安全。