石油儲罐的構(gòu)造及安裝介紹

      用于儲存液體或氣體的鋼制密封容器即為鋼制儲罐，鋼制儲罐是儲存石油、天然氣必不可少的、重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其中主要包括高壓儲氣罐、拱頂儲罐、浮頂儲罐和地下儲油罐。儲油罐主要包括拱頂儲罐、浮頂儲罐和內(nèi)浮頂儲罐。

      (1)儲油罐的材料

      儲罐工程所需材料分為罐體材料和附屬設(shè)施材料。罐體材料可按抗拉屈服強度或抗拉標準強度分為低強鋼和高強鋼，高強鋼多用于5000m3以上儲罐；附屬設(shè)施(包括抗風圈梁、鎖口、盤梯、護欄等)均采用強度較低的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其余配件、附件則根據(jù)不同的用途采用其它材質(zhì)。制造罐體常用的國產(chǎn)鋼材有20、20R、16Mn、16MnR以及Q235系列等。

      (2)儲油罐的結(jié)構(gòu)：

      ①拱頂儲罐的構(gòu)造

      拱頂儲罐是指罐頂為球冠狀、罐體為圓柱形的一種鋼制容器。拱頂儲罐制造簡單、造價低廉，所以在國內(nèi)外許多行業(yè)應(yīng)用最為廣泛。最常用的容積為1000  -  10000 m 3，目前，國內(nèi)拱頂儲罐的最大容積已經(jīng)達到30000m 3。

      罐底：罐底由鋼板拼裝而成，罐底中部的鋼板為中幅板，周邊的鋼板為邊緣板。邊緣板可采用條形板，也可采用弓形板。一般情況下，儲罐內(nèi)徑＜16.5m時，宜采用條形邊緣板，儲罐內(nèi)徑≥16.5m時，宜采用弓形邊緣板。

      罐壁：罐壁由多圈鋼板組對焊接而成，分為套筒式和直線式。套筒式罐壁板環(huán)向焊縫采用搭接，縱向焊縫為對接。拱頂儲罐多采用該形式，其優(yōu)點是便于各圈壁板組對，采用倒裝法施工比較安全。直線式罐壁板環(huán)向焊縫和縱向焊縫均為對接。優(yōu)點是罐壁整體自上而下直徑相同，特別適用于內(nèi)浮頂儲罐，但組對安裝要求較高、難度亦較大。

      罐頂：罐頂有多塊扇形板組對焊接而成球冠狀，罐頂內(nèi)側(cè)采用扁鋼制成加強筋，各個扇形板之間采用搭接焊縫，整個罐頂與罐壁板上部的角鋼圈(或稱鎖口)焊接成一體。

      ②浮頂儲罐的構(gòu)造

      浮頂儲罐是由漂浮在介質(zhì)表面上的浮頂和立式圓柱形罐壁所構(gòu)成。浮頂隨罐內(nèi)介質(zhì)儲量的增加或減少而升降，浮頂外緣與罐壁之間有環(huán)形密封裝置，罐內(nèi)介質(zhì)始終被內(nèi)浮頂直接覆蓋，減少介質(zhì)揮發(fā)。

      罐底：浮頂罐的容積一般都比較大，其底板均采用弓形邊緣板。

      罐壁：采用直線式罐壁，對接焊縫宜打磨光滑，保證內(nèi)表面平整。浮頂儲罐上部為敞口，為增加壁板剛度，應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的風載大小，罐壁頂部需設(shè)置抗風圈梁和加強圈。

      浮頂：浮頂分為單盤式浮頂、雙盤式浮頂和浮子式浮頂?shù)刃问健?/span>

      單盤式浮頂：由若干個獨立艙室組成環(huán)形浮船，其環(huán)形內(nèi)側(cè)為單盤頂板。單盤頂板底部設(shè)有多道環(huán)形鋼圈加固。其優(yōu)點是造價低、好維修。

      雙盤式浮頂：由上盤板、下盤板和船艙邊緣板所組成，由徑向隔板和環(huán)向隔板隔成若干獨立的環(huán)形艙。其優(yōu)點是浮力大、排水效果好。

      ③內(nèi)浮頂儲罐的構(gòu)造

      內(nèi)浮頂儲罐是在拱頂儲罐內(nèi)部增設(shè)浮頂而成，罐內(nèi)增設(shè)浮頂可減少介質(zhì)的揮發(fā)損耗，外部的拱頂又可以防止雨水、積雪及灰塵等進入罐內(nèi)，保證罐內(nèi)介質(zhì)清潔。這種儲罐主要用于儲存輕質(zhì)油，例如汽油、航空煤油等。內(nèi)浮頂儲罐采用直線式罐壁，壁板對接焊制，拱頂按拱頂儲罐的要求制作。目前國內(nèi)的內(nèi)浮頂有兩種結(jié)構(gòu)：一種是與浮頂儲罐相同的鋼制浮頂；另一種是拼裝成型的鋁合金浮頂。

      (3)儲油罐的基礎(chǔ)

      ①基礎(chǔ)形式：通常有護坡式基礎(chǔ)、環(huán)墻式基礎(chǔ)、外環(huán)墻式基礎(chǔ)三種基礎(chǔ)形式。

      ②儲罐基礎(chǔ)選型：

      l當?shù)鼗�土層能滿足承載力設(shè)計值和沉降差的要求且場地不受限制時，宜采用護坡式或外環(huán)墻式基礎(chǔ)；

      l當?shù)鼗�土層不能滿足承載力設(shè)計值要求、但沉降量不超過允許值時，可采用環(huán)墻式或外環(huán)墻式基礎(chǔ)；

      l當?shù)鼗�土層為軟土層時，宜對地基處理后再采用外環(huán)墻式基礎(chǔ)；

      l當場地受限時，可采用環(huán)墻式基礎(chǔ)。

      (4)儲油罐制作與安裝

      大型儲罐的施工是一個系統(tǒng)工程，必須進行全過程管理、全方位控制。目前世界上最大的儲罐是沙特阿拉伯建成的20×104m3浮頂罐。為適應(yīng)石油戰(zhàn)略儲備的需要，國內(nèi)石油石化行業(yè)正規(guī)劃和建造大型儲罐，我國已掌握了15×104m3浮頂罐的施工。

      ①材料預(yù)制

      對于大型儲罐，視所處地理位置一般現(xiàn)場預(yù)制，可用機械方法(剪板機)切割加工，也可用半自動切割機、數(shù)控切割機等進行火焰切割加工。

      吊板、放置及運輸：因板較長，對10×104m3儲罐壁板長度達到13000mm，中幅板長近15000mm，因此施工的整個過程中臥置吊裝用平衡框，立置吊裝用平衡梁，防止在吊裝過程中對板造成塑性變形。從底板、壁板到貨至安裝，一般需要幾個月時間，在此期間由于擺放不當安裝時可能已造成塑性變形，因此板在堆放時必須墊平，厚板間墊木方，間距控制在2m左右。薄板3～5張板疊放，之間加木方，并且層間木方在同一位置上。同時由于其自重產(chǎn)生的壓應(yīng)力在安裝時得不到完全釋放而產(chǎn)生變形，因此不宜堆放過高。

      下料：如果采用數(shù)控切割機，下料精度及坡口質(zhì)量會穩(wěn)定一些。如果是半自動下料，每個人、每臺切割機切割出來可能不一樣，給組裝焊接增加了一定難度，原則上專人畫線、專人切割。滾制后的鋼板置于胎具存放。盡量采用立胎，防止自重引起的弧度變化。

      滾圓：施工過程中控制變形有一定難度，只能靠工種間相互配合和操作者的責任心。若制作胎具可有效避免天吊與滾板配合不好造成板變形，但卻給現(xiàn)場正常施工帶來很多困難：一是胎具太長，可能占據(jù)位置大。二是影響“壓頭”施工。

      熱處理：大型儲罐第一圈進行接管焊接的壁板需進行消除焊接應(yīng)力處理，四建公司自行研制的可拆卸的熱處理組裝爐能夠滿足現(xiàn)場實際要求。要防止開孔部位發(fā)生變形，焊接和熱處理時的加固方法、措施要得當，如果控制不好，一旦產(chǎn)生變形就難以矯正。

      ②罐底施工

      對于5×104m3、10×104m3浮頂儲罐，罐底為弓形邊緣板一般為14mm、21mm的國產(chǎn)16MnR板、日本產(chǎn)SPV490Q鋼板，全部為對接，焊接時易產(chǎn)生單條焊縫角變形和罐底整體變形。一般通過反變形加以控制。帶清掃孔的罐底邊緣板厚，應(yīng)多削薄1～2mm避免對口錯邊，邊緣板焊接時一定要均布對稱焊接，不能一道焊縫焊完后再焊接其他焊縫，這樣會導(dǎo)致邊緣板收縮不均勻；罐底上畫罐壁組裝圓時一定要同一個人盡可能快地一次完成，以免因氣溫變化引起罐底的熱脹冷縮造成罐壁基準圓不準確而影響罐壁的橢圓度。

      中幅板為8mm與12mm國產(chǎn)Q235A板，施工前進行排板。搭接焊縫施工難度不大，帶墊板的對接焊縫易產(chǎn)生焊接變形。首先墊板鋪設(shè)必須斷開留活口增加二次墊板，保證焊接過程中每張板自由收縮。二是打底和蓋面焊時分段退焊，薄板不開坡口間隙稍大些(8mm左右)，確保打底焊質(zhì)量。蓋面以添加碎焊絲的埋弧焊自動焊方法進行焊接可有效防止變形。三必須加背杠。四在有條件情況下(施工季節(jié)天氣好、少風雨影響)可采用CO2氣體保護焊接也可有效防止變形。

      ③罐壁組裝

      第一壁板找水平時，一般是在底部墊方銷子調(diào)整高度。如果整圈水平度找好后，建議在每個銷子上點焊擋板，避免施工中壁板振動導(dǎo)致銷子移動。另外，根據(jù)相關(guān)提出的“補償”工藝(罐底大角縫焊接收縮引起壁板垂直度變化)，每節(jié)壁板安裝時，使其盡可能向里傾(在規(guī)范范圍內(nèi))，盡量避免外傾。

      壁板組裝難度不大，如果環(huán)縫用砂輪機清根，要求環(huán)縫組對時留有2mm間隙，這給組裝增加了一些難度。壁板厚度在14mm以下，易出現(xiàn)變形。主要是立縫與環(huán)縫相交的部位，影響垂直度(規(guī)范要求最大50mm)，但主要原因是薄板本身的預(yù)制質(zhì)量不好或在施工及運輸過程中變形造成的。

      ④焊接

      罐底焊接：根據(jù)試驗效果，打底用手工焊和CO2氣體保護焊均可。手工焊清渣費時一些，CO2氣體保護焊對坡口水分等要求嚴一些，但清渣容易。打底焊質(zhì)量一定要好，才能保證碎絲埋弧焊蓋面的質(zhì)量，否則缺陷就留在里面成隱患。

      大角縫焊接：采用手工焊里外封底，埋弧焊填充蓋面。由于圓周形焊縫，所以平角焊機需專用的裝備。焊內(nèi)側(cè)焊縫時需加側(cè)面頂輪，頂在罐壁上，保證焊機沿罐壁行走。焊外側(cè)時，平角焊機能將自身重量吸在罐壁上，使焊機沿罐壁行走，否則只能在每臺焊機上增加2塊活動平臺，焊工用手動來控制焊機行走方向。

      罐壁焊接：目前國內(nèi)10萬或15萬立方米罐主體焊接材料都從日本采購。對5萬立方米罐施工，立焊盡可能改為氣電立焊。值得注意的是滑動銅塊一側(cè)的壁板上焊前要清干凈，不能有影響滑塊移動的焊疤、飛濺等。環(huán)縫焊接要靠焊工的熟練操作經(jīng)驗來保證。環(huán)縫的焊劑要求顆粒度很小才能保證不出氣孔。用碳弧氣刨清根后必須用砂輪機磨掉氧化層，對不同強度等級的板材進行必要的磁粉或著色檢測。

      ⑤浮頂施工

      單盤時，船艙在外面預(yù)制好后安裝。由于船艙底板坡度較大，一定要做胎具進行預(yù)制。單盤的臨時支架上表面要保持平整，有環(huán)梁、經(jīng)向加強梁的單盤，臨時支架以圓形布置且保證每個環(huán)梁的圓周與支架圓周吻合，以環(huán)梁和經(jīng)向梁作為支架的一部分。無環(huán)梁經(jīng)向梁時一般長方形或菱形布置臨時支架較簡單。單盤鋪完后，先檢查上表面有無凹陷、凸出加以調(diào)整，然后從下部焊接，最后再焊接上面。焊接上面時視具體情況加背杠強制變形。

      雙浮盤結(jié)構(gòu)一般不進行船艙的預(yù)制，因為單浮盤的船艙與單盤之間有專門的連接角鋼，便于安裝。而雙浮盤的底面是平整的，船艙與浮盤底板沒有專門的連接角鋼，相互間的連接要麻煩一些。但進行預(yù)制后安放在施工上還是可行的。雙盤先鋪底層鋼板，然后安裝隔板、桁架等(事先將安裝位置焊接焊完)。再進行底部焊接和頂部焊接，最后鋪設(shè)頂板。在安裝雙盤時，由于一圈圈的同心圓確定環(huán)形隔板的位置，相鄰環(huán)形隔板之間的徑向距離是固定的，所以畫同心圓時中心位置確定很重要。保證中心點到罐壁各點位置距離一致，才能避免經(jīng)向桁架長度調(diào)整量少。