全容常壓低溫液氨儲罐罐底保冷施工技術(shù)

王鳴宇 ， 解秋麗 ， 劉曉東 ， 靳藝東

(安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 ， 河南 安陽 455133)

全容低溫儲罐由鋼制內(nèi)罐和鋼制外罐組成，鋼制內(nèi)罐采用耐低溫設(shè)計，用于盛裝低溫液體介質(zhì)。鋼制外罐也采用耐低溫設(shè)計，可以盛裝低溫液體介質(zhì)及儲存介質(zhì)的低壓蒸發(fā)氣，又能夠通過泄壓系統(tǒng)對其排氣進(jìn)行控制。內(nèi)外罐之間的距離為1～2 m。正常操作工況下，鋼制內(nèi)罐為低溫態(tài)，鋼制外罐為常溫態(tài)。其主要參數(shù)見表1。

表1 常壓氨罐主要參數(shù)

1 常壓氨罐罐底保冷概況

安化集團(tuán)新建的常壓氨罐，內(nèi)罐的工作溫度為-33～-31℃，儲罐保冷涉及儲罐罐底、外罐壁、吊頂?shù)谋＠涔ぷ鳎渲泄薜妆＠溆址譃槿糠郑汗薜字行?、環(huán)梁、罐底環(huán)形區(qū)域(簡稱環(huán)隙)。罐體保冷措施要求嚴(yán)格。常壓氨罐的罐底保冷層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 常壓氨罐底部保冷圖(單位：mm)

2 常壓氨罐罐底主要保冷材料性能指標(biāo)

2.1 輕骨料混凝土(見表2)

表2 輕骨料混凝土性能指標(biāo)

輕骨料混凝土施工檢測：①輕骨料混凝土施工前須進(jìn)行配合比設(shè)計，經(jīng)試配制作試塊檢驗強(qiáng)度和熱傳導(dǎo)系數(shù)；②輕骨料混凝土強(qiáng)度等級等須按照《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2019)進(jìn)行試驗檢驗，并按照《混凝土強(qiáng)度檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50107—2019)進(jìn)行評定；③輕骨料混凝土的干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)等性能的測定應(yīng)符合《輕骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 12—2019)。

2.2 珍珠巖混凝土預(yù)制塊(見表3)

表3 珍珠巖混凝土預(yù)制塊性能指標(biāo)

抗壓檢測時：①抗壓強(qiáng)度檢測，每50塊珍珠巖混凝土預(yù)制塊中抽取3塊作為試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的檢測，檢測試驗在第28天進(jìn)行，檢驗方法應(yīng)遵循ASTM C495或者相等的JIS/KS標(biāo)準(zhǔn)，檢測結(jié)果須符合上表要求；②導(dǎo)熱系數(shù)檢測應(yīng)遵循ASTM C177、ASTM C518或相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，檢測結(jié)果須符合表3要求；③含水量的檢測要在澆筑28天后進(jìn)行。

2.3 泡沫玻璃磚(見表4)

表4 泡沫玻璃磚主要性能指標(biāo)

測試時注意：①水蒸氣傳遞測試應(yīng)滿足ASTM C240標(biāo)準(zhǔn)要求；②吸水率的測試應(yīng)滿足ASTM C240標(biāo)準(zhǔn)要求；③密度測試應(yīng)滿足ASTM C303標(biāo)準(zhǔn)要求；④抗壓強(qiáng)度的測試按照ASTM C240標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；⑤導(dǎo)熱系數(shù)按照ASTM C240、C177、C518標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.4 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(見表5)

表5 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料主要性能指標(biāo)

試驗時：①硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料和配套的聚氨酯類低溫黏結(jié)劑性能指標(biāo)按照《石油化工絕熱工程施工技術(shù)規(guī)程》(SH3522—2017)執(zhí)行；②密度的試驗方法按照《泡沫塑料及橡膠表觀密度的測定》(GB/T 6343—2009)執(zhí)行，導(dǎo)熱系數(shù)的試驗方法按照《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護(hù)熱板法》(GB/T 10294—2008)執(zhí)行，抗壓強(qiáng)度的試驗方法按照《硬質(zhì)泡沫塑料壓縮性能的測定》(GBT8813—2020)執(zhí)行。

3 常壓氨罐罐底保冷施工技術(shù)

安化集團(tuán)常壓氨罐罐底保冷，由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，在罐底中心、環(huán)梁、環(huán)隙所使用的保冷材料和保冷施工技術(shù)要求也不相同，有三種結(jié)構(gòu)類型。

3.1 罐底環(huán)梁保冷層施工

3.1.1保冷層結(jié)構(gòu)

罐底環(huán)梁的施工范圍為在半徑9 475～11 450 mm的環(huán)形區(qū)域，在外罐底板上至內(nèi)罐底依次由混凝土找平層、SBS瀝青氈、珍珠巖混凝土預(yù)制塊、SBS瀝青氈、SBP氣液隔離層、輕骨料混凝土圈梁共6層組成，共計400 mm厚。

3.1.2前期準(zhǔn)備

①外罐壁板及外罐底板以及拱頂制作完成，臨時出入門留設(shè)完成，所有焊縫及制作時引起的表面缺陷打磨處理后經(jīng)無損檢測合格，且外罐底板所有焊縫經(jīng)真空箱試驗查漏合格。②在外罐底板的環(huán)梁保冷區(qū)域(半徑9 475～11 450 mm)的內(nèi)、外側(cè)徑向各增加50 mm進(jìn)行放線。③頁巖陶粒高強(qiáng)輕粗集料、珍珠巖混凝土塊、SBS瀝青氈等材料質(zhì)量證明文件齊全、規(guī)范，并且經(jīng)復(fù)驗滿足上述性能指標(biāo)的要求。④輕骨料混凝土完成配合比設(shè)計，并且經(jīng)試配制作的試塊強(qiáng)度和熱傳導(dǎo)系數(shù)等滿足上述性能指標(biāo)要求。⑤施工方案和施工作業(yè)指導(dǎo)書等施工技術(shù)文件編制完成，并經(jīng)逐級審核批準(zhǔn)。

3.1.3施工程序

①輕骨料混凝土找平層澆筑；②第一層SBS瀝青氈鋪設(shè)；③珍珠巖混凝土預(yù)制塊安裝；④第二層SBS瀝青氈鋪設(shè)；⑤SBP氣液隔離層鋪設(shè)；⑥輕骨料混凝土圈梁澆筑。

3.1.4施工技術(shù)要點(diǎn)

①頁巖陶粒高強(qiáng)輕粗集料在輕骨料混凝土攪拌前須進(jìn)行預(yù)濕并充分瀝水。②混凝土找平層施工前，需要對外罐底板的表面標(biāo)高進(jìn)行測量，根據(jù)測量情況在預(yù)先放線的周圈內(nèi)外每間隔1 m用水泥砂漿貼灰餅，灰餅間先采用輕骨料混凝土沖軟筋，然后用輕骨料混凝土填檔后刮杠搓平，以控制找平層平整度。混凝土找平層施工完畢表面應(yīng)平整，無突出的隆起，若有需打磨剔除，使其表面平整度偏差滿足要求。③第一層和第二層SBS瀝青氈鋪設(shè)， 為保證SBS瀝青氈對接鋪設(shè)的平整度，每幅鋪設(shè)方向均平行于儲罐東西(或南北)徑向?？紤]到與罐底中心范圍第一層SBS瀝青氈下一步的對接以及進(jìn)一步削弱水蒸氣傳遞，鋪設(shè)時在內(nèi)側(cè)將SBS瀝青氈分四個斷面截斷，各斷面錯槎≥300 mm。④珍珠巖混凝土預(yù)制塊安裝，按照圖紙規(guī)定半徑沿圓周劃線，在預(yù)安裝并縫隙調(diào)整合格后進(jìn)行安裝，縫隙之間采用玻璃棉壓縮至正常的50%填入。珍珠巖混凝土預(yù)制塊安裝完畢后對其表面平整度進(jìn)行檢查，對平整度超差部分采用手持砂輪機(jī)打磨成緩坡。⑤輕骨料混凝土圈梁模板支設(shè)時采用激光找平儀控制模板上平標(biāo)高，澆筑時振搗后以模板上平為準(zhǔn)刮杠后搓平。輕骨料混凝土圈梁應(yīng)分段澆筑，輕骨料混凝土攪拌完畢至入模澆筑完畢應(yīng)不超過20 min，入模后20 min內(nèi)應(yīng)振搗完畢。澆筑后表面應(yīng)覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間≥36 h。須按照規(guī)范要求留置試塊，在經(jīng)養(yǎng)護(hù)和試驗后，對強(qiáng)度等級等性能指標(biāo)進(jìn)行評定。

3.1.5輕骨料混凝土找平層及圈梁平整度要求

輕骨料混凝土找平層及圈梁平整度在10 m范圍內(nèi)任意兩點(diǎn)的高差≤6 mm，在整個圓周長度范圍內(nèi)任意兩點(diǎn)的高差≤12 mm，采用水平尺或水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢查。相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)詳見《立式圓筒形低溫儲罐施工技術(shù)規(guī)程》(SH/T 3537—2009)、《石油化工立式圓筒形低溫儲罐施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(SH/T 3560—2017)、《全容式低溫儲罐混凝土外罐施工及驗收規(guī)范》(SH/T 3564—2017)有關(guān)要求。

3.2 罐底中心保冷層施工

3.2.1保冷層結(jié)構(gòu)

罐底中心保冷層的范圍為半徑9 475 mm的圓形區(qū)域，主要由三層DH800型620 mm×480 mm×100 mm泡沫玻璃磚構(gòu)成，在外罐底板至內(nèi)罐底依次由干沙找平層、第一層SBS瀝青氈、第一層泡沫玻璃磚、第二層SBS瀝青氈、第二層泡沫玻璃磚、第三層SBS瀝青氈、SBP氣液隔離層、第三層泡沫玻璃磚、第四層SBS瀝青氈、干沙找平層共10層組成，共計400 mm厚。

3.2.2施工準(zhǔn)備

①泡沫玻璃磚和SBS瀝青氈等材料質(zhì)量證明文件齊全、規(guī)范，并且經(jīng)復(fù)驗滿足上述性能指標(biāo)的要求。②施工方案和施工作業(yè)指導(dǎo)書等施工技術(shù)文件編制完成，并經(jīng)逐級審核批準(zhǔn)。

3.2.3施工程序

①干沙找平層；②第一層SBS瀝青氈鋪設(shè)；③第一層泡沫玻璃磚鋪設(shè)；④第二層SBS瀝青氈鋪設(shè)；⑤第二層泡沫玻璃磚鋪設(shè)；⑥第三層SBS瀝青氈鋪設(shè)；⑦SBP氣液隔離層鋪設(shè)；⑧第三層泡沫玻璃磚鋪設(shè)；⑨第四層SBS瀝青氈鋪設(shè)；⑩干沙找平層。

3.2.4施工技術(shù)要點(diǎn)

①底部干沙找平層施工，干沙找平層鋪設(shè)厚度以罐底環(huán)梁保冷層輕骨料混凝土找平層標(biāo)高為準(zhǔn)，以保證第一層SBS瀝青氈與罐底環(huán)梁保冷層第一層SBS瀝青氈所留槎口滿足對接要求。②第一層SBS瀝青氈鋪設(shè)時與罐底環(huán)梁保冷層第一層SBS瀝青氈每幅同向?qū)R，以保證其可靠對接。③泡沫玻璃磚鋪設(shè)前，為保證各層泡沫玻璃磚的直線度和水平度，以及兩個排列方向及上下層磚之間錯縫準(zhǔn)確，應(yīng)確定儲罐東西(或南北)徑向為中心線，確定各層泡沫玻璃磚的標(biāo)高線，并按照下述的技術(shù)要求繪制每層泡沫玻璃磚鋪設(shè)示意圖。泡沫玻璃磚鋪設(shè)時，須拉線繩控制直線度和水平度，靠近環(huán)梁內(nèi)側(cè)的泡沫玻璃磚須按照環(huán)梁內(nèi)側(cè)弧度對泡沫玻璃磚進(jìn)行切割加工，并與環(huán)梁內(nèi)側(cè)保留50 mm縫隙以便將玻璃棉壓縮50%后填入；在對環(huán)梁內(nèi)側(cè)的泡沫玻璃磚進(jìn)行加工時需注意加工后的泡沫玻璃磚長度不得小于磚長1/3；泡沫玻璃磚的兩個排列方向及上下層磚之間應(yīng)錯邊≥100 mm。泡沫玻璃磚鋪設(shè)時須確保其平整度，泡沫玻璃磚塊間縫隙≤2 mm，平面度偏差為±3 mm。每一層泡沫玻璃磚鋪設(shè)完成后，應(yīng)進(jìn)行檢查驗收，對于平整度局部超差的部位，對泡沫玻璃磚進(jìn)行局部調(diào)整或采用手持砂輪機(jī)打磨的方法處理至滿足平整度要求。④第二層SBS瀝青氈鋪設(shè)方向與第一層SBS瀝青氈鋪設(shè)方向垂直；第三層SBS瀝青氈鋪設(shè)時與罐底環(huán)梁保冷層第二層SBS瀝青氈每幅同向?qū)R，以保證其可靠對接；第四層SBS瀝青氈鋪設(shè)時采用搭接鋪設(shè)，在靠近環(huán)梁處要盡量貼合環(huán)梁內(nèi)側(cè)的輪廓，搭接處要加熱壓緊粘牢，防止SBS瀝青氈接縫開裂和干沙的滲入。⑤SBP氣液隔離層鋪設(shè)要與環(huán)梁上預(yù)留的接口搭接鋪設(shè)，施工方法、要求與環(huán)梁上相同。

3.2.5各層玻璃磚鋪設(shè)平整度要求

各層玻璃磚鋪設(shè)后表面平整度在任意3 m范圍內(nèi)高差不應(yīng)大于6 mm，相鄰兩塊間的局部高差不應(yīng)大于1 mm，采用水平尺或水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢查。相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)詳見《石油化工立式圓筒形低溫儲罐施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(SH/T 3560—2017)中有關(guān)要求。

3.3 罐底環(huán)隙保冷層施工

3.3.1保冷層結(jié)構(gòu)

罐底環(huán)隙保冷由兩部分組成，一部分為外罐內(nèi)壁5 m以下的范圍，保冷材料為提前預(yù)制成型的聚氨酯板，另一部分為底部環(huán)梁外側(cè)與外罐壁內(nèi)壁之間的400 mm高的環(huán)隙部分，采用聚氨酯現(xiàn)場澆注發(fā)泡。聚氨酯防護(hù)層外鋪設(shè)一層SBP氣液隔離層。

3.3.2前期準(zhǔn)備

①準(zhǔn)備好聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡的模具、盛裝容器、攪拌工具、計量儀器等。②聚氨酯發(fā)泡料和與聚氨酯板配套的聚氨酯類低溫黏結(jié)劑等材料質(zhì)量證明文件齊全、規(guī)范，并且經(jīng)試澆、復(fù)驗滿足性能指標(biāo)的要求。③在外罐壁板的內(nèi)壁面上畫出距離外罐底板上表面100 mm、5 m高的標(biāo)高控制線，保證聚氨酯板安裝的高度和上端面平齊度。④布設(shè)、標(biāo)記塑料銷釘?shù)恼迟N位置，粘貼處要進(jìn)行清潔和干燥。塑料銷釘粘貼后至少要經(jīng)過24 h固化干燥。

3.3.3施工程序

①布設(shè)塑料銷釘；②安裝聚氨酯板；③鋪設(shè)聚氨酯板外表面SBP氣液隔離層；④聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡；⑤發(fā)泡的聚氨酯上表面鋪設(shè)SBP氣液隔離層。

3.3.4施工技術(shù)要點(diǎn)

①環(huán)隙保冷需在內(nèi)罐制作完成，并經(jīng)檢查、檢測、水壓氣壓試驗合格后進(jìn)行。②外罐內(nèi)壁面進(jìn)行聚氨酯板施工時，按照從下往上的順序。安裝基準(zhǔn)線為距離外罐底板上表面的100 mm標(biāo)高控制線。相鄰的兩層聚氨酯板安裝應(yīng)相互跨中交錯安裝。③聚氨酯板安裝時，先將與罐壁貼合的一面涂刷上黏結(jié)劑，再在左端面和下端面涂抹上足量的瑪蹄脂，然后垂直插入塑料銷釘并壓緊。板縫間擠出的瑪蹄脂要均勻刮平，縫隙內(nèi)不滿時要填縫，使環(huán)縫、縱縫內(nèi)飽滿，無空隙。④5 m處聚氨酯板的上端面要用密封膠密封嚴(yán)實，100 mm處的下端面內(nèi)側(cè)要加工成大于45°的斜角。⑤環(huán)梁外側(cè)聚氨酯現(xiàn)場澆注發(fā)泡要分段進(jìn)行，發(fā)泡時要將模具固定牢固，保證發(fā)泡成型后的上表面與混凝土圈梁上表面平齊。每次配制的發(fā)泡料須在規(guī)定時間內(nèi)完成澆注。⑥聚氨酯保冷層施工后24 h內(nèi)，避免重負(fù)荷于其表面。⑦SBP氣液隔離層鋪設(shè)前要對聚氨酯防護(hù)層表面進(jìn)行平整檢查，對突角、起鼓部分進(jìn)行平整度修整。

3.3.5聚氨酯表面平整度要求

聚氨酯表面應(yīng)潔凈、干燥、平整，不得有突角、凹坑或起鼓現(xiàn)象。厚度允許偏差值最大不得大于5 mm。相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見《石油化工絕熱工程施工技術(shù)規(guī)程》(SH/T 3522—2017)、《石油化工設(shè)備和管道隔熱技術(shù)規(guī)范》(SH3010—2000)中有關(guān)要求。

4 罐底保冷施工注意問題

①罐底保冷材料到場后要按照制造技術(shù)條件、相關(guān)規(guī)范等要求進(jìn)行檢查、復(fù)驗，在安裝過程中，要對保冷材料進(jìn)行外觀目視檢查是否有損壞。②關(guān)注天氣變化。保冷材料存放和施工要做好防水工作，收工時要將罐頂管口和臨時出入門用防雨布封堵，保持罐內(nèi)干燥。③嚴(yán)格實施報驗制和按照施工圖紙和制造技術(shù)條件、相關(guān)規(guī)范等要求進(jìn)行各工序檢查。未報驗、未確認(rèn)合格的工序，不能進(jìn)行下一道工序的施工。④施工技術(shù)資料和施工管理資料要與工程同步，加強(qiáng)工序交接，強(qiáng)化工序質(zhì)量管理，提高過程管控能力。

5 總結(jié)

安化集團(tuán)常壓氨罐罐底保冷，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜、材料性能要求較高、安裝標(biāo)準(zhǔn)高等特點(diǎn)，其施工質(zhì)量對于儲罐的隔熱性能起著重要的作用，因此在施工中，要嚴(yán)格按照圖紙和相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行施工，重點(diǎn)要對施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和難點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量把控。