淺析安塞天然氣液化站10000m³ LNG儲罐施工工藝

李素

【摘 要】目前，液態(tài)天然氣項目在各個領(lǐng)域得到了大力開發(fā)與應(yīng)用。而儲存液態(tài)天然氣成為首要關(guān)注的話題，雖然大型低溫LNG儲罐具備儲存量大、占地面積小、效率高等優(yōu)勢，但在LNG儲罐的施工過程中，仍然存在眾多問題，需要采取有效的優(yōu)化措施。論文結(jié)合筆者在LNG項目中建設(shè)、管理和運行中的工作實踐經(jīng)驗，針對安塞站10000m3LNG儲罐的發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)形式進行了闡述，并對LNG儲罐施工工藝進行了細致深入探討。

【Abstract】At present， the liquefied natural gas project has been vigorously developed and applied in various fields. The storage of liquefied natural gas has become the main topic of concern. Although the large low temperature LNG storage tank has the advantages of large storage， small area and high efficiency， there are still many problems in the construction process of LNG storage tank， we need to take effective optimization measures. Combined with the author's practical experience in the construction， management and operation of the LNG project， the development status and structural form of the 10000m3 LNG storage tank are expounded， and the construction technology of LNG storage tank is discussed in detail.

【關(guān)鍵詞】 LNG儲罐；液化天然氣； 安全技術(shù)；施工工藝

【Keywords】 LNG storage tank； liquefied natural gas； safety technology； construction technology

【中圖分類號】TQ050.6 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0122-03

1 工程概述

本項工程為陜西延長石油天然氣有限責(zé)任公司安塞20萬噸/年LNG項目，地處于陜西省延安市安塞縣工業(yè)園區(qū)。項目主體為一座建設(shè)20萬噸/年LNG液化工廠，其中關(guān)鍵控制點工程即為承建1臺10000m3LNG儲罐。

2 罐體結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)

該工程所述的10000m3LNG儲罐結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)罐吊頂、外罐拱頂?shù)碾p壁單容罐，內(nèi)罐存儲LNG，外罐僅用來承裝保冷材料。儲罐主要由內(nèi)罐、外罐、保冷層、平臺梯子等組成。外罐主體材料為16MnDR，內(nèi)罐底板及壁板主體材料為S30408，吊頂主要材料為5052-O鋁合金板，儲罐總高度30.377m。所有設(shè)備開口均在外罐頂部，頂部分布有若干鋼結(jié)構(gòu)。儲罐基本參數(shù)如表1所示：

內(nèi)罐壁與外罐壁之間用珠光砂填充絕熱，內(nèi)罐底與外罐底之間采用泡沫玻璃磚絕熱，同時為保證內(nèi)罐底及泡沫玻璃磚基礎(chǔ)均勻受力，在泡沫玻璃磚絕熱層下面及其頂部分別鋪干砂的找平層。內(nèi)罐由底板、鋁吊頂及10帶壁板組成，外罐由底板、頂板及11帶壁板組成。儲罐結(jié)構(gòu)如圖1所示：

3 LNG儲罐施工工序

由于LNG儲罐為雙壁單容罐，外罐采用倒裝法施工，而內(nèi)罐采用罐壁內(nèi)掛鋼平臺正裝法施工，該罐的施工難度主要在于低溫鋼板的焊接和保冷材料的填充，本文僅對低溫鋼板焊接工藝做一簡單探討，其施工工藝如圖2所示：

4 儲罐焊接

現(xiàn)場制作LNG儲罐的重點及難點主要是內(nèi)外罐的焊接，在下料、組對、坡口和焊接時都應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝評定執(zhí)行。

4.1 材質(zhì)

其中內(nèi)罐材質(zhì)為S30408，外罐材質(zhì)為16MnDR，這兩類鋼材均有著良好的焊接性能，雖然工作條件為-162℃低溫，但通過精密措施控制好焊接熱輸入，采用盡可能小的焊接線能量保證焊縫及熱影響區(qū)的抗低溫韌性，就能夠保證焊接質(zhì)量。

4.2 施工次序及焊接方法

施工時，應(yīng)首先應(yīng)進行底板和環(huán)形板的焊接，其次進行中幅板、邊緣板焊接，隨后再是壁板與加強圈的焊接，再是吊頂和拱頂?shù)暮附?，最后是相關(guān)附件的焊接。

外罐拱頂板、加強筋制作均用二氧化碳保護焊。除以上所有焊縫均采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面。

4.3 焊接工藝簡述

4.3.1 底板的結(jié)構(gòu)形式

底板的結(jié)構(gòu)形式見下圖3：

4.3.2 底板環(huán)形板的焊接

內(nèi)、外罐底板環(huán)形板焊縫均為對接形式，由于板材較厚，一般采用雙面焊。為便于清根，反面開Y型坡口，正面清根。施焊時，為減小熱影響力及保證焊接質(zhì)量，一般由數(shù)名焊工分別隔縫、對稱，由邊緣向中心方向施焊，使用分段退焊或跳焊法，先用電焊固定，再焊短焊縫，最后焊長焊縫。

4.3.3 底板中幅板、邊緣板焊接

①中幅板和邊緣板焊接前應(yīng)先進行組對點焊，組對點焊應(yīng)使相鄰板貼合緊密。電焊固定后，再焊接A類焊縫，將中幅板拼為若干長板條；最后焊接B類焊縫，將各個長板條焊為整體。

②對于B類長焊縫，為確保焊接質(zhì)量，應(yīng)至少有兩名焊工對稱由中心向兩邊采用分段退焊方法施焊。

③A、B類焊縫至少焊兩道，焊接完成后需進行熱處理，以防止熱應(yīng)力不均勻影響焊接質(zhì)量。

4.3.4 環(huán)形板與邊緣板的焊接

環(huán)形板與邊緣板的焊接分兩步進行，第一步是邊緣板和壁板之間角焊縫的焊接，其次環(huán)形板與邊緣板間的角焊縫。角焊縫焊接完成后之后，一般要利用滲透和超聲波方法檢測焊接質(zhì)量。

4.3.5 焊縫組對及焊接

儲罐施工質(zhì)量的關(guān)鍵就是焊接質(zhì)量，而保證焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)就是板材組對時焊縫間隙的控制，工程中一般采用間隙片控制焊縫間隙，焊縫間隙還可用焊縫檢驗尺來檢測，間隙的大小按照設(shè)計或焊接工藝評定的規(guī)定執(zhí)行。

①環(huán)焊縫、壁板與底板環(huán)形板的焊接：為保證環(huán)焊縫、儲罐壁板與底板環(huán)形板的角焊縫能夠自由收縮，最大幅度減小底板的變形，降低焊縫所承受的應(yīng)力，焊接時，應(yīng)由數(shù)名焊工均勻分布，向同一方向施焊，采用分段退焊的方法逐步施焊。

②對丁字焊縫和需手工焊補焊的位置及厚板打底焊，焊接工藝與縱縫施焊工藝相同的鎢極氣體保護焊。

4.3.6 罐壁抗風(fēng)圈、加強圈的施工焊接

①抗風(fēng)圈、加強圈安裝前，應(yīng)復(fù)測罐壁橢圓度，調(diào)整合格后方可安裝?？癸L(fēng)圈、加強圈應(yīng)分段預(yù)制，劃線點焊限位板（利用加強筋板）。然后先焊接加強圈的縱向或徑向焊縫，再焊壁板與加強圈之間的環(huán)焊縫，由數(shù)名焊工沿圓周均勻分布、對稱、隔縫同時施焊。

②抗風(fēng)圈、加強圈在安裝前，按設(shè)計文件劃出其安裝位置線，抗風(fēng)圈、加強圈離環(huán)縫的距離不應(yīng)小于150mm，抗風(fēng)圈、加強圈遇罐壁縱縫處，應(yīng)開半圓形豁口，豁口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)不進行焊接。

③為了減少高空作業(yè)和加快施工速度，在壁板安裝前，在單張壁板上安裝加強筋，在立縫處預(yù)留1.5m長的小段不安裝，待該圈壁板安裝完、立焊縫完成后，再安裝預(yù)留的小段加強筋。

4.3.7 吊頂和拱頂?shù)暮附?/p>

①吊頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式與外罐底板相似，焊接要求相同；拱頂?shù)暮附右笈c底板中幅板的要求相同。

②鋁吊頂?shù)酌娼呛缚p和拱頂下表面角焊縫均為斷續(xù)焊，焊接長度為100-300mm、間距100mm、角焊縫的焊腳高度為6-8mm。

綜上所述，LNG儲罐的焊接是整個施工程序中的重中之重，施工期間，一定要嚴(yán)格按照《設(shè)計說明書》及《施工組織設(shè)計》的要求認真實施，焊接完成后需要根據(jù)設(shè)計要求對焊縫質(zhì)量進行無損檢測，隨時掌握焊接質(zhì)量，實行可追溯性管理，只有嚴(yán)格相關(guān)程序，才能使整臺儲罐的安裝質(zhì)量得到全面控制。