新型LNG 儲(chǔ)罐抗壓環(huán)施工工序及控制要點(diǎn)

李金城

中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)有限公司 廣西桂林 541004

隨著我國(guó)對(duì)天然氣需求的不斷增加，LNG 接收站建設(shè)發(fā)展迅速，而LNG 儲(chǔ)罐是接收站的重要設(shè)備。中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)有限公司是中國(guó)石油第一家參與LNG儲(chǔ)罐施工的單位，已完成了上海LNG 接收站項(xiàng)目一期工程，以及大連、江蘇、唐山LNG 接收站等項(xiàng)目的全容式LNG 儲(chǔ)罐安裝施工。在LNG 罐體安裝方面已積累大量經(jīng)驗(yàn)，獲國(guó)家一級(jí)工法一部及多項(xiàng)關(guān)鍵專利技術(shù)。LNG 接收站中的主要結(jié)構(gòu)為碼頭卸料，LNG 存儲(chǔ)、工藝處理及外輸，而這其中承擔(dān)存儲(chǔ)任務(wù)的LNG 儲(chǔ)罐在工程建設(shè)中工期長(zhǎng)、技術(shù)先進(jìn)，一直作為整個(gè)工程的關(guān)鍵路徑進(jìn)行管理。較之常見的9%鎳鋼全容儲(chǔ)罐，新型LNG 儲(chǔ)罐在技術(shù)、施工、造價(jià)、安全性、節(jié)能降耗等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。以下闡述新型LNG 儲(chǔ)罐抗壓環(huán)施工工序及控制要點(diǎn)。

1 抗壓環(huán)參數(shù)

新型LNG 儲(chǔ)罐拱頂抗壓環(huán)安裝位于混凝土罐體圓周內(nèi)壁標(biāo)高43085mm 處，主要由抗壓環(huán)主體、錨固板、及抗壓環(huán)鋼支架等組成，抗壓環(huán)參數(shù)見表1。

表1 新型LNG儲(chǔ)罐抗壓環(huán)參數(shù)

2 抗壓環(huán)施工工序

抗壓環(huán)的施工工序?yàn)椋嚎箟涵h(huán)下料→抗壓環(huán)地面預(yù)制→鋼支架定位測(cè)量與安裝調(diào)節(jié)→抗壓環(huán)吊裝、組對(duì)、焊接。

（1）根據(jù)施工圖紙，利用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行抗壓環(huán)的蓋板、立板下料，抗壓環(huán)下完料后要求對(duì)其尺寸進(jìn)行測(cè)量檢查；考慮對(duì)接焊縫焊接時(shí)的收縮量，立板及蓋板下料時(shí)長(zhǎng)度增加2mm，使其立板對(duì)接縫焊接收縮后立板邊長(zhǎng)仍與混凝土罐壁邊長(zhǎng)相符?；炷羶?nèi)壁也為56 邊形，此處應(yīng)注意，新型LNG 儲(chǔ)罐與9%Ni 罐不同，每塊抗壓環(huán)長(zhǎng)度都應(yīng)與內(nèi)壁邊長(zhǎng)相同，不能用最后一塊預(yù)留抗壓環(huán)去彌補(bǔ)前面的尺寸偏差。

（2）抗壓環(huán)地面組隊(duì)預(yù)制前應(yīng)完成預(yù)制胎具的制作，使用CAD 繪制胎具圖紙，應(yīng)保證胎具立板對(duì)接縫角度及立板與蓋板角度與圖紙相符，預(yù)制好胎具后檢查胎具角度?？箟涵h(huán)胎具見圖1。

圖1 抗壓環(huán)胎具

（3）在胎具上進(jìn)行抗壓環(huán)的組裝，組裝完成后對(duì)抗壓環(huán)立板與蓋板角焊縫的角度，以及立板對(duì)接縫角度進(jìn)行測(cè)量檢查，確認(rèn)無誤后進(jìn)行角縫封底焊和對(duì)接縫焊接；為防止角焊縫焊接變形，需焊接固定斜撐，每組抗壓環(huán)安裝7 根L=1300mm 的斜撐（圖2），且均勻分布。

圖2 抗壓環(huán)存放示意圖

（4）新型LNG 儲(chǔ)罐抗壓環(huán)共計(jì)預(yù)制組裝成28 組，根據(jù)圖紙合理分為2 塊立板+2 塊蓋板及2 塊立板+1 塊蓋板各14 組，每組抗壓環(huán)做好編號(hào)及焊縫信息標(biāo)識(shí)。

（5）將組對(duì)好的抗壓環(huán)吊裝移位至存放場(chǎng)地，拆除固定斜撐，利用手工焊完成余下角縫焊接工作，對(duì)角縫進(jìn)行外觀檢查和PT 檢測(cè)，見圖3。

圖3 抗壓環(huán)焊接

（6）抗壓環(huán)角焊縫焊接過程中，由于焊接收縮，需不間斷地對(duì)焊腳高度及抗壓環(huán)角度進(jìn)行檢測(cè)，詳見圖4。

圖4 焊縫角度檢查

3 抗壓環(huán)罐頂安裝

（1）抗壓環(huán)吊裝前完成F 鋼支架的安裝工作，鋼支架安裝完成后測(cè)量安裝半徑偏差，并根據(jù)半徑偏差確定抗壓環(huán)與鋼支架連接板的下料寬度，確?？箟涵h(huán)安裝半徑。另外，鋼支架上的支撐槽鋼焊接前應(yīng)使用全站儀測(cè)量標(biāo)高，即槽鋼上表面為抗壓環(huán)立板下口的標(biāo)高。

（2）預(yù)制完成的抗壓環(huán)選用150t 汽車吊進(jìn)行吊裝組對(duì)，吊裝前使用全站儀測(cè)量出安裝基準(zhǔn)點(diǎn)?？箟涵h(huán)共計(jì)28組，為方便控制定位，每一組的安裝方位都應(yīng)測(cè)量標(biāo)記。

（3）每組抗壓環(huán)吊裝就位后，調(diào)整好安裝半徑、角度及對(duì)接縫間隙，然后將抗壓環(huán)與F 支架進(jìn)行焊接固定。抗壓環(huán)吊裝見圖5。

圖5 抗壓環(huán)吊裝

（4）抗壓環(huán)對(duì)接縫之間安裝立縫組對(duì)卡具，利用這些卡具來進(jìn)行焊縫間隙、錯(cuò)邊量、棱角度及垂直度的調(diào)整。所有抗壓環(huán)半徑及垂直度調(diào)整合格后，進(jìn)行抗壓環(huán)立板焊縫的焊接。

（5）拱頂氣頂升后進(jìn)行拱頂板與抗壓環(huán)焊接，焊接完成后進(jìn)行真空試漏，并對(duì)抗壓環(huán)頂部錨栓進(jìn)行安裝焊接。

4 抗壓環(huán)焊接控制

抗壓環(huán)焊接方法及焊接材料選擇見表2。

表2 焊接方法及材料

抗壓環(huán)焊接工序：制作胎具→立板與蓋板拼裝→焊前打磨→焊前預(yù)熱→抗壓環(huán)打底層焊接→打底層檢測(cè)→抗壓環(huán)填充蓋面層焊接→焊縫表面PT 檢測(cè)→抗壓環(huán)螺柱進(jìn)行焊接→抗壓環(huán)安裝縫焊接→抗壓環(huán)立板與蓋板預(yù)留角焊縫焊接→錨固件與端板單獨(dú)預(yù)制好→錨固件與抗壓環(huán)蓋板焊接→抗壓環(huán)與拱頂板角焊縫焊接。

（1）抗壓環(huán)由立板和蓋板組成，預(yù)制主要為抗壓環(huán)立板和蓋板角焊縫的焊接，焊接過程主要為控制焊接變形。

（2）焊前用砂輪機(jī)將坡口及坡口20mm 范圍的的氧化層、油污、鐵銹打磨干凈。

（3）定位點(diǎn)焊：作為正式焊縫組成部分的定位焊縫必須完全焊透，并且熔合良好，不得有裂紋，否則必須清除重新焊接。如有夾渣、氣孔時(shí)，必須去除，不能存在缺陷，保證底層焊道成型良好，減少應(yīng)力集中。正式焊接時(shí)，起焊點(diǎn)在兩定位焊縫之間，同時(shí)要控制好定位焊縫的長(zhǎng)度、厚度和間距，保證焊縫在正式焊接過程中不致開裂。在打底焊道焊接前，對(duì)定位焊縫進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷必須完全去除掉，才能進(jìn)行施焊。定位焊縫的長(zhǎng)度、厚度和間距的要求見表3。

表3 定位焊縫的長(zhǎng)度、厚度和間距 mm

（4）抗壓環(huán)焊接前預(yù)熱溫度應(yīng)高于40℃, 預(yù)熱范圍坡口兩側(cè)不小于焊縫寬度的3 倍，預(yù)熱范圍200mm 內(nèi)用保溫棉進(jìn)行保溫。焊接過程中，最底道間溫度不低于預(yù)熱溫度，層間溫度不得超過350℃。當(dāng)環(huán)境溫度無法滿足焊接要求時(shí)，焊前預(yù)熱及道間溫度的保持采用火焰加熱法，并用紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控。

（5）打底焊接采用分段跳焊的方式，焊300mm 跳300mm，層間接頭和道間接頭錯(cuò)開不小于50mm。

（6）每一層的焊縫必須一次連續(xù)焊完，若中間間斷再次焊接容易造成接頭位置應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂紋。

（7）若焊工臨時(shí)停止施焊，造成焊縫溫度低于預(yù)熱溫度，再次進(jìn)行加熱后，才允許進(jìn)行焊接作業(yè)。

（8）立板與蓋板的角焊縫兩側(cè)預(yù)留500mm 不焊（見圖6），留作收縮；待安裝縫焊接完成后，再進(jìn)行預(yù)留收縮焊縫的焊接。

圖6 預(yù)留角焊縫

（9）抗壓環(huán)蓋板端頭焊接時(shí)，必須加引弧板。在焊接過程中嚴(yán)禁在母材上引弧，可以在引弧板上或者在焊道內(nèi)引弧。在焊道內(nèi)引弧時(shí)，如有缺陷要將缺陷去除掉再進(jìn)行焊接。

（10）焊接小坡口側(cè)前，需要對(duì)打底層進(jìn)行清根處理，采用碳弧氣刨清根時(shí)需清除表面碳化層2mm 左右。清根完成后，經(jīng)質(zhì)檢人員確認(rèn)合格后進(jìn)行清根層滲透檢測(cè)，嚴(yán)禁不經(jīng)過滲透檢查直接進(jìn)行小坡口側(cè)焊縫填充。

（11）當(dāng)焊道寬度超過焊條直徑2.5 倍時(shí)，要進(jìn)行排道焊接，排道要均勻布置。

（12）焊接完成后，對(duì)焊縫表面進(jìn)行修磨，將焊縫表面打磨干凈，將存在的缺陷去除掉，然后對(duì)表面進(jìn)行滲透檢測(cè)。

5 結(jié)論

通過總結(jié)抗壓環(huán)施工過程各控制點(diǎn)容易出現(xiàn)的問題并采取相應(yīng)措施,在實(shí)際施工生產(chǎn)中，新型LNG 儲(chǔ)罐抗壓環(huán)施工滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，無損檢測(cè)合格率達(dá)到99.5%，施工效率滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求，為后續(xù)新型LNG 儲(chǔ)罐施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。目前已完成新型LNG 儲(chǔ)罐氣頂升工作，將全面進(jìn)入內(nèi)罐施工階段。作為陸上新型LNG 儲(chǔ)罐建設(shè)領(lǐng)域的先行者，中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)有限公司將持續(xù)深化各方合作，加大科技創(chuàng)新力度，致力于提升國(guó)內(nèi)新型LNG 儲(chǔ)罐安裝質(zhì)量?？偨Y(jié)抗壓環(huán)施工過程各控制點(diǎn)容易出現(xiàn)的問題及采取的相應(yīng)措施如下：

（1）材料驗(yàn)收：材料到貨后，現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)到貨清單和實(shí)物材質(zhì)、規(guī)格型號(hào)、數(shù)量等是否一致；對(duì)材質(zhì)進(jìn)行打光譜抽檢；組織總包監(jiān)理PMC 等單位參與驗(yàn)收；做好材料標(biāo)識(shí)及上蓋下墊存放。

（2）下料尺寸：下料前進(jìn)行技術(shù)交底并仔細(xì)審圖；對(duì)下料過程做好下料記錄；質(zhì)檢員或技術(shù)員隨時(shí)抽查下料記錄核對(duì)下料情況。

（3）組對(duì)角度：使用CAD 繪制抗壓環(huán)預(yù)制胎具圖，確?？箟涵h(huán)預(yù)制角度在設(shè)計(jì)允許偏差范圍內(nèi)；抗壓環(huán)預(yù)制組對(duì)焊接前后，使用電子角尺或樣板尺進(jìn)行測(cè)量調(diào)整控制；抗壓環(huán)組對(duì)點(diǎn)焊焊前，立縫使用夾具固定，蓋板與立板搭接交縫使用斜撐固定。

（4）吊裝就位：預(yù)制好的抗壓環(huán)采用多點(diǎn)進(jìn)行吊裝，鋼絲繩下端使用導(dǎo)鏈連接便于定位調(diào)節(jié)；鋼絲繩及吊耳需要經(jīng)過計(jì)算，吊耳焊縫處需要PT 檢測(cè)合格；吊裝就位前需要對(duì)F 鋼支架進(jìn)行測(cè)量及定位標(biāo)記；吊裝就位后，使用經(jīng)緯儀測(cè)量垂直度。

（5）焊接：抗壓環(huán)打底焊縫進(jìn)行PT 檢測(cè)合格后再進(jìn)行后續(xù)焊接；打底焊接采用分段跳焊的方式, 焊300mm跳300mm，層間接頭和道間接頭錯(cuò)開不小于50mm；抗壓環(huán)焊接前預(yù)熱溫度應(yīng)高于40℃，預(yù)熱范圍坡口兩側(cè)不小于焊縫寬度的3 倍，預(yù)熱范圍200mm 內(nèi)用保溫棉進(jìn)行保溫；立板與蓋板的角焊縫兩側(cè)預(yù)留500mm 不焊，留作收縮，待安裝縫焊接完成后，再進(jìn)行預(yù)留收縮焊縫的焊接；焊接過程按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行施焊，要控制好定位焊縫的長(zhǎng)度、厚度和間距；抗壓環(huán)安裝縫要隔縫跳焊；焊工施焊前要進(jìn)行技術(shù)交底，焊工不能超資質(zhì)焊接，要持證上崗；焊接過程質(zhì)檢員或焊接技術(shù)員要全程參與監(jiān)督指導(dǎo)，并加強(qiáng)三檢制管控。