淺析大型外浮頂儲(chǔ)罐浮艙板平整度的提高

劉亮亮　崔倞　王琦

摘 要：通過(guò)對(duì)林源原油儲(chǔ)備庫(kù)工程、鐵嶺商儲(chǔ)庫(kù)工程、大連港7#-8#原油罐組工程及錦州港油品罐區(qū)工程等50臺(tái)大型儲(chǔ)罐（10×104m3）浮艙的調(diào)查情況看，有近20%儲(chǔ)罐（10臺(tái)）浮艙板平面度在建設(shè)過(guò)程中因?yàn)楦鞣N因素出現(xiàn)過(guò)超差情況，導(dǎo)致返工、返修情況的發(fā)生，嚴(yán)重影響工程建設(shè)進(jìn)度，造成物資成本、人力成本的增加。因此提高大型外浮頂儲(chǔ)罐浮艙板的平整度是儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：大型浮頂儲(chǔ)罐；浮艙板；平整度；偏差；提高

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.040

1 前言

隨著國(guó)家能源戰(zhàn)略的調(diào)整，大型原油儲(chǔ)罐（以10×104m?雙盤式外浮頂儲(chǔ)罐為例）的建設(shè)得到了快速發(fā)展，在整體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)不斷得到改進(jìn)和優(yōu)化的情況下，影響油罐安全運(yùn)行的局部細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)成為了儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

浮船是大型雙盤式外浮頂儲(chǔ)罐的關(guān)鍵組件，隨液位升降，起到隔絕空氣和介質(zhì)的作用，能有有效降低油品的蒸發(fā)損耗，節(jié)約大量成本并杜絕火災(zāi)等危險(xiǎn)事故的發(fā)生。浮船結(jié)構(gòu)由浮頂頂板、底板、環(huán)板、隔板及浮船附件組成，浮頂上表面呈“W”結(jié)構(gòu)，大型雙盤式儲(chǔ)罐浮艙板的平面度直接影響儲(chǔ)罐浮頂?shù)陌踩\(yùn)行。偏差過(guò)大的結(jié)果：（1）浮頂易積水，影響浮頂排水效果；（2）偏差部位易受力不均，造成損害，造成浮艙泄漏；（3）影響美觀。

因此提高大型外浮頂儲(chǔ)罐浮艙板的平整度，降低平面度偏差在儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)及建設(shè)過(guò)程中具有非常重要的研究?jī)r(jià)值。

2 正文

經(jīng)過(guò)對(duì)林源油庫(kù)（10×104m?外浮頂油罐）、鐵嶺油庫(kù)（10×104

m?外浮頂油罐）的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)影響浮艙板平整度的主要因素是：

（1）整體焊接面積大：10×104m?外浮頂油罐直徑為80m，焊縫長(zhǎng)，焊接工作量大，而焊接收縮量與焊縫長(zhǎng)度呈正比，因此焊接引起的收縮變形將難以釋放，這是導(dǎo)致浮頂頂板、底板因焊接收縮產(chǎn)生較大的波浪變形的根本原因。

（2）浮頂頂板、底板厚度?。焊№旐敯寮暗装搴穸葍H為4.5mm，剛性差，在浮頂頂板、底板焊接要求仰焊為隔200mm焊100mm的斷續(xù)焊，正面要求滿焊的情況下，焊接很容易使大面積薄鋼板產(chǎn)生較大的波浪變形。

（3）浮頂?shù)慕M對(duì)：浮頂組對(duì)過(guò)程中浮頂?shù)装宓?2‰的設(shè)計(jì)坡度問(wèn)題及船艙與水平面的垂直度不宜保證。

（4）浮船加固支撐點(diǎn)少：支架由為支撐框架和隔板組成，主要滿足的是船艙的間距、檢修的方便和浮船的強(qiáng)度需要，并沒有考慮焊接變形的因素。

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，總結(jié)儲(chǔ)罐建設(shè)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)浮艙板安裝過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)：

（1）板材組對(duì)時(shí)留有一定的焊接收縮量，使焊接后的殘余應(yīng)力能夠得到釋放。

（2）浮艙頂板及底板先焊短焊縫、再焊長(zhǎng)焊縫，最后焊丁字縫。長(zhǎng)焊縫的焊接過(guò)程中采用分段退焊的方法進(jìn)行可以有效保證焊接的質(zhì)量。

（3）選擇合理的焊接工藝參數(shù)，嚴(yán)格控制熱輸入量。

焊接能量輸入的大小對(duì)焊接質(zhì)量有較大的影響。電流過(guò)小，電弧不穩(wěn)定會(huì)造成未焊透和夾渣等缺陷；電流過(guò)大，易產(chǎn)生咬邊，增大焊接的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊接變形過(guò)大。通過(guò)不斷實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累，大型儲(chǔ)罐浮艙板焊接工藝參數(shù)如表1。

（4）選擇合理的浮艙板排版形式及浮船組裝順序，控制焊接變形。

浮艙排板采用“人字形”布板，相對(duì)于“條形”排板的優(yōu)點(diǎn)在于：短焊縫與長(zhǎng)焊縫交錯(cuò)焊接能夠很好的使長(zhǎng)焊縫焊接過(guò)程中累積的殘余應(yīng)力得到釋放，控制板材的波浪邊形。

優(yōu)化浮船組裝焊接順序：浮船外圍浮艙在焊接過(guò)程中會(huì)向內(nèi)收縮，從而引起內(nèi)部環(huán)艙的相互擠壓，在內(nèi)部一、二圈環(huán)艙已焊接固定的情況下，變形量釋放不出去，導(dǎo)致一、二圈板發(fā)生嚴(yán)重變形。因此浮船組裝焊接順序由傳統(tǒng)的從內(nèi)向外（第一圈浮艙→……第六圈浮艙→第八圈浮艙→第七圈浮艙）改為依次組裝第三圈浮艙→……第八圈浮艙→第二圈浮艙→第一圈浮艙。優(yōu)勢(shì)在于：外艙施工時(shí)，保證一、二艙內(nèi)的浮頂?shù)装逑炔稽c(diǎn)焊，使其變形可以自由釋放。同時(shí)三到八圈的浮艙的拘束度更保證了一、二艙的平整度。降低了浮艙板局部凹凸變形超差的機(jī)率，減少了施工后對(duì)浮艙板校正、返修的成本。

（5）預(yù)制時(shí)對(duì)中心筒進(jìn)行加固，防止焊接時(shí)的收縮變形帶動(dòng)底板變形，并在每個(gè)單獨(dú)的浮艙中利用浮船的支撐框架和隔板作為剛性固定，對(duì)底板進(jìn)行焊接，約束焊接變形。

（6）局部小范圍在焊接過(guò)程中可以一邊施焊，一邊配合使用小手捶錘擊焊縫區(qū)，以達(dá)到釋放應(yīng)力，控制焊接變形的目的。

（7）熱處理法。 利用火焰對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱，使焊件產(chǎn)生新的變形來(lái)抵消焊接變形。火焰矯正變形的效果取決于三個(gè)因素：加熱方式；加熱位置；加熱溫度和加熱面積。

（8）防變形卡具的應(yīng)用。例如背杠在焊接過(guò)程的應(yīng)用可以增加薄板的剛度，達(dá)到控制薄板局部焊接收縮變形的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)后期檢測(cè)，通過(guò)以上措施能夠有效調(diào)高浮艙板建設(shè)過(guò)程中的平整度，節(jié)約了大量的人力、物力、財(cái)力，并通過(guò)規(guī)范化流程，在同類型儲(chǔ)罐建設(shè)過(guò)程中推廣，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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