16萬(wàn)m3雙層浮頂儲(chǔ)罐施工

高 飛，向愛麗

（1.中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京 100120；2.黑龍江省大慶市建設(shè)集團(tuán)培訓(xùn)中心，黑龍江大慶 163712）

16萬(wàn)m3雙層浮頂儲(chǔ)罐施工

高 飛1，向愛麗2

（1.中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京 100120；2.黑龍江省大慶市建設(shè)集團(tuán)培訓(xùn)中心，黑龍江大慶 163712）

意大利Belleli公司作為EPC分包商分包了阿布扎比原油管道項(xiàng)目首站的2座16萬(wàn)m3鋼制立式雙層浮頂原油儲(chǔ)罐工程。文章介紹了這兩座浮頂儲(chǔ)罐的焊接施工過程，對(duì)施工方案的制訂及重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并對(duì)施工過程中的注意事項(xiàng)和焊接過程中變形的控制措施進(jìn)行了總結(jié)。

鋼結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐；焊接；雙層浮頂；正裝法

1 工程概況

阿布扎比原油管道為阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)國(guó)際石油投資公司 （IPIC）投資控股，中國(guó)石油工程建設(shè)公司與中石油管道局聯(lián)合總承包的工程項(xiàng)目，設(shè)計(jì)原油輸送能力約為102.3萬(wàn)t/d（150萬(wàn)桶），主要工程量有管徑1 219 mm、全長(zhǎng)371 km的管道，首站、中間站、末站3個(gè)站場(chǎng)和末站海上終端系統(tǒng)。該項(xiàng)目是中石油集團(tuán)公司迄今為止最大的國(guó)際總承包項(xiàng)目，也是中石油與阿聯(lián)酋開展的第一個(gè)大型石油合作項(xiàng)目，對(duì)進(jìn)一步參與阿能源市場(chǎng)開發(fā)具有重要意義。

首站的2座鋼制立式雙層浮頂原油儲(chǔ)罐直徑110 m，高 21.73 m，容積 15.9萬(wàn) m3，由意大利Belleli公司作為EPC分包商。罐底板采用厚22 mm（邊緣板）、9 mm（中幅板）鋼板，中幅板之間及中幅板與邊緣板間采用搭接接頭，邊緣板間采用加墊板的單面焊對(duì)接接頭；罐壁板有8圈 （詳細(xì)信息見表1），壁板之間采用對(duì)接接頭；罐壁有抗風(fēng)圈、加強(qiáng)圈、噴淋系統(tǒng)、盤梯平臺(tái)及支架若干。設(shè)計(jì)液位19.855 m，浮頂為雙盤式，下層為厚8 mm鋼板，上層為厚5mm鋼板。浮頂艙由10圈骨架組成，共有308段直徑101.6mm鋼管作為支柱。

表1 罐壁板設(shè)計(jì)參數(shù)

2 施工準(zhǔn)備

2.1 構(gòu)件預(yù)制

在施工準(zhǔn)備中，罐體的許多構(gòu)件需進(jìn)行預(yù)制加工，如罐底板坡口加工、罐壁板坡口加工及弧度成型和各種弧形構(gòu)件的預(yù)制。進(jìn)行深度預(yù)制是提高施工效率、有效縮短工期的重要手段之一。

2.2 預(yù)埋套管

在罐基礎(chǔ)敷設(shè)瀝青混凝土前，需要從基礎(chǔ)側(cè)壁至中心預(yù)埋一根直徑101.6 mm的電纜HDPE套管，中心處預(yù)留2.5 m高，在水壓測(cè)試前移出，洞口處焊接雙層盲板。

2.3 基礎(chǔ)驗(yàn)收

儲(chǔ)罐基礎(chǔ)驗(yàn)收的要求如下[1]：

（1）基礎(chǔ)中心標(biāo)高允許偏差為±10 mm。

（2）罐底邊緣板處每3 m弧長(zhǎng)內(nèi)任意兩點(diǎn)的高差不得大于3 mm，整個(gè)圓周長(zhǎng)度內(nèi)任意兩點(diǎn)的高差不得大于13 mm。

（3）瀝青砂層表面應(yīng)平整密實(shí)，無(wú)突出的隆起、凹陷和貫穿裂紋，表面凹凸度應(yīng)符合要求。

3 施工步驟

儲(chǔ)罐施工步驟如下：罐基礎(chǔ)驗(yàn)收，罐底板組裝，采用正裝法進(jìn)行罐壁板、抗風(fēng)圈、環(huán)形樓梯的安裝，第三層壁板施工完畢后進(jìn)行雙層浮頂及相關(guān)附屬物的安裝，浮頂?shù)装灏惭b完畢后注入水使浮頂上浮至1.8m高，固定浮頂支柱，放水，完成剩余浮頂?shù)陌惭b。罐壁施工完畢后進(jìn)行水壓測(cè)試，防腐噴涂，安裝密封圈，真空盒試驗(yàn)，最后進(jìn)行儲(chǔ)罐驗(yàn)收移交[2]。

3.1 罐底板組裝

罐基礎(chǔ)驗(yàn)收合格后，在表面劃出十字中心線。罐底邊緣板從清掃孔加強(qiáng)底板開始向兩邊鋪設(shè)，鋪設(shè)前將墊板順次點(diǎn)焊在一側(cè)的邊緣板上。邊緣板的焊接首先施焊外側(cè)300 mm的焊縫，在罐底與罐壁連接的角焊縫焊完后且邊緣板與中幅板之間的收縮縫施焊前，完成剩余的邊緣板對(duì)接焊縫，采用焊工均勻分布、對(duì)稱施焊方法。中幅板從中心開始向兩側(cè)鋪設(shè)，所有底板吊裝就位、全部組對(duì)點(diǎn)焊后，經(jīng)檢查合格后進(jìn)行焊接，先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫，焊接時(shí)焊工分散均布，每條焊縫采用分段退焊進(jìn)行施焊。罐底所有焊縫應(yīng)采用真空箱法進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。

3.2 罐壁板和底板的焊接順序

首先從內(nèi)側(cè)進(jìn)行第一圈罐壁板和底板的焊接，工藝為氣保護(hù)藥芯焊絲電弧焊。其中第一層根部焊道需全部進(jìn)行滲透探傷，從外部使用柴油進(jìn)行泄漏試驗(yàn)，然后從外側(cè)進(jìn)行第一圈罐壁板和底板的焊接，最后進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

3.3 罐壁板組裝

罐壁板采用正裝法進(jìn)行安裝，雖然正裝法在安裝時(shí)存在壁板吊裝難度大，設(shè)備要求高等特點(diǎn)，但是對(duì)于大型儲(chǔ)罐，可以進(jìn)行深度預(yù)制，并且便于推廣自動(dòng)焊技術(shù)，便于施工。在罐底板上劃出罐壁組裝線并在內(nèi)側(cè)設(shè)置擋板，進(jìn)行第一層罐壁板的組裝，使用移動(dòng)式鎢極惰性氣體保護(hù)自動(dòng)焊機(jī)工藝對(duì)垂直焊縫進(jìn)行焊接，并在內(nèi)側(cè)焊接鋼構(gòu)件進(jìn)行支撐，其垂直度、圓度、直徑偏差及上端水平度嚴(yán)格控制在誤差范圍內(nèi)。

進(jìn)行第二圈罐壁板的組裝，兩層壁板之間使用臨時(shí)加強(qiáng)桿進(jìn)行連接，在進(jìn)行水平組對(duì)時(shí)，在垂直連接處均勻焊接6個(gè)固定樁，水平接口處均勻焊接4個(gè)固定樁，其中水平固定樁單側(cè)焊接，垂直固定樁雙側(cè)焊接。

進(jìn)行第二圈壁板縱縫的焊接，然后使用埋弧自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行一、二圈壁板水平縫的焊接，自動(dòng)焊設(shè)備結(jié)構(gòu)包括焊槍、焊劑托帶、送絲機(jī)構(gòu)、控制箱、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)架，行走機(jī)構(gòu)安裝在行走框架的上部，焊接時(shí)焊接機(jī)架通過行走機(jī)構(gòu)懸掛在罐壁板上端，并以壁板上端作為行走軌道，確保對(duì)中。

第一、二圈罐壁板中上下對(duì)應(yīng)的兩張壁板需取下作為進(jìn)出罐的通道，原位置進(jìn)行標(biāo)記，浮頂組裝完成后再進(jìn)行安裝。

將施工平臺(tái)移至第二圈壁板處作為下一圈壁板施工的工作平臺(tái)。依此順序進(jìn)行罐壁板的安裝，直至第八圈壁板安裝后，進(jìn)行罐頂角鋼的焊接。

在頂升的同時(shí)，使用抗風(fēng)圈作為2~8層的臨時(shí)施工平臺(tái)，在罐壁上按預(yù)定位置用手工電弧焊焊接三角架、側(cè)板、踏步、欄桿等，待儲(chǔ)罐主體成形后，沿三角架進(jìn)行盤梯安裝?？癸L(fēng)圈梁的安裝在壁板頂升安裝的過程中同步進(jìn)行。

3.4 雙盤式浮頂?shù)慕M裝和浮起

雙盤式浮頂?shù)捻敯迮c底板之間的空氣層起到較好的隔熱作用，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，頂板變形小，有利于排水，腐蝕小，壽命長(zhǎng)，維修工作量少，方便操作和管理，可以避免由于浮頂排水不暢造成浮頂偏沉、卡盤或沉頂事故。

為施工和檢修方便，在浮頂上均勻?qū)ΨQ布置308根支柱，以支承整個(gè)浮盤，操作人員可在罐底作業(yè)。浮頂?shù)装褰M裝焊接和罐底板的順序一致，在底板焊接過程中同時(shí)進(jìn)行構(gòu)件焊接及其與浮頂?shù)装暹B接焊接。在底板和船艙壁板焊接完畢后，重新安裝第一、二圈拆下的罐壁板，通過清掃口注水，將浮艙浮起至1.8 m處，將支柱的銷子插入以固定浮艙，放掉罐內(nèi)污水，使用高壓水槍對(duì)罐內(nèi)進(jìn)行清洗，安裝上層浮頂板及人孔、泡沫擋板、內(nèi)部管道等附屬設(shè)施，在水壓試驗(yàn)和內(nèi)部噴漆完成后安裝密封裝置。

3.5 水壓試驗(yàn)

試驗(yàn)包括罐壁板、罐底板和浮艙底板的泄漏試驗(yàn)、滿荷載下沉降試驗(yàn)和浮艙的浮起試驗(yàn)。試驗(yàn)用水從清掃口連接的進(jìn)水口注入罐內(nèi)，具體進(jìn)水流程如表2所示，試驗(yàn)全過程不允許超過28 d。

表2 水壓試驗(yàn)進(jìn)水流程

3.6 防腐噴涂

噴砂材料采用自動(dòng)噴砂機(jī)用石榴石、鋼丸和鋼砂，噴砂后檢查的項(xiàng)目包括清潔度、粗糙度、粘結(jié)度和鹽霧試驗(yàn)。罐體各部位噴涂的具體材料及方法見表3[3]。

表3 防腐噴涂材料參數(shù)

4 焊接過程中控制形變的措施

（1）垂直焊縫處的根部焊道采用逐步退焊法，焊道分為4部分，焊接從上而下進(jìn)行，第一段焊接完畢后，第二段采用上坡法進(jìn)行焊接，其余部分依據(jù)相同方式進(jìn)行焊接。

（2）垂直焊縫處的填充焊道采用上坡法從下而上進(jìn)行焊接，焊接順序同根部焊道一致。對(duì)于厚20 mm以上壁板填充過程內(nèi)外兩側(cè)交替進(jìn)行，每次填充25%；20 mm以下可以完成一側(cè)填充后再進(jìn)行另一側(cè)的填充。

（3）水平接縫處的施工順序同垂直焊縫一致。接縫對(duì)口后采用分段退焊法進(jìn)行根部焊接，焊工均勻分布并沿同一方向施焊，對(duì)于厚20 mm以上壁板填充過程內(nèi)外兩側(cè)交替進(jìn)行，每次填充25%；20mm以下可以完成一側(cè)填充后再進(jìn)行另一側(cè)的填充。

5 注意事項(xiàng)

（1）罐基礎(chǔ)聯(lián)合驗(yàn)收時(shí)，需要注意罐基礎(chǔ)材料由于溫度作用產(chǎn)生膨脹，影響測(cè)量精度。該基礎(chǔ)驗(yàn)收時(shí)當(dāng)?shù)匕滋熳罡邭鉁乜蛇_(dá)50℃以上，所以基礎(chǔ)聯(lián)合驗(yàn)收時(shí)間為清晨，此時(shí)氣溫適中，對(duì)罐基礎(chǔ)測(cè)量的影響較小。

（2）水壓試驗(yàn)使用海水，需添加相應(yīng)緩蝕劑及化學(xué)藥劑以減少對(duì)罐內(nèi)壁的腐蝕。試驗(yàn)結(jié)束放空海水后，需用高壓清水對(duì)罐內(nèi)壁進(jìn)行清洗。

（3）在進(jìn)行浮頂安裝施工過程中，浮頂?shù)装邃佋O(shè)后在其表面畫上構(gòu)件線，在放線處組裝構(gòu)件并在其與底板所有相交焊縫處焊滿600 mm以上，組焊成整體后，均布施焊浮頂?shù)装迨Ｓ噙B續(xù)焊縫。該方法焊接的各構(gòu)件可約束其變形，保證浮頂尺寸不受影響，還可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，便于各工種間交叉作業(yè)。

[1]API 650-2009，Welded Steel Tanks for Oil Storage[S].

[2]Shell DEP 64.51.01.31-1995,Standard Vertical Tank-Field Erection and Testing[S].

[3]API RP 2350-1996，Overfill Protection for Storage Tanks in Petroleum Facilities[S].

Construction of 16× 104m3Storage Tanks with Double Deck Floating Roof

GAO Fei（China Petroleum Engineering and Construction Corp.,Beijing 100120,China），XIANG Ai-li

Italy Belleli Company has abundant experience in welding construction of crude oil storage tanks,which is helpful to Chinese construction companies.In this paper,the welding construction of two sets of 16×104m3vertical crude oil storage tanks with double deck floating roof in the initial station of Abu Dhabi crude oil pipeline project is introduced,the construction scheme formulation and key construction links are detailedly discussed,and the matters needing attention during the construction and the measures taken to control the welding deformation are summarized.

steel structural storage tank;welding;double deck floating roof;upward installation

TE972.5

B

1001－2206（2011）03－0060－03

高 飛 （1983-），男，山西五寨人，工程師，2007年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政工程專業(yè)，碩士，現(xiàn)從事阿布扎比原油管道站場(chǎng)項(xiàng)目分部油氣儲(chǔ)運(yùn)工作。

2010-08-30