淺析大型外浮頂儲罐浮艙板平整度的提高

山東工業技術 / 2018年10月01日 19:58
劉亮亮 崔倞 王琦摘要:通過對林源原油儲備庫工程、鐵嶺商儲庫工程、大連港7#-8#原油罐組工程及錦州港油品罐區工程等50臺大型儲罐(10×104m3)浮艙的調查情況看,有近20%儲罐(10臺)浮艙板平面度在建設過程中因

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劉亮亮 崔倞 王琦

摘 要:通過對林源原油儲備庫工程、鐵嶺商儲庫工程、大連港7#-8#原油罐組工程及錦州港油品罐區工程等50臺大型儲罐(10×104m3)浮艙的調查情況看,有近20%儲罐(10臺)浮艙板平面度在建設過程中因為各種因素出現過超差情況,導致返工、返修情況的發生,嚴重影響工程建設進度,造成物資成本、人力成本的增加。因此提高大型外浮頂儲罐浮艙板的平整度是儲罐設計及施工過程中急需解決的關鍵問題。

關鍵詞:大型浮頂儲罐;浮艙板;平整度;偏差;提高

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.040

1 前言

隨著國家能源戰略的調整,大型原油儲罐(以10×104m?雙盤式外浮頂儲罐為例)的建設得到了快速發展,在整體結構及系統不斷得到改進和優化的情況下,影響油罐安全運行的局部細節的設計和改進成為了儲罐設計的關鍵環節。

浮船是大型雙盤式外浮頂儲罐的關鍵組件,隨液位升降,起到隔絕空氣和介質的作用,能有有效降低油品的蒸發損耗,節約大量成本并杜絕火災等危險事故的發生。浮船結構由浮頂頂板、底板、環板、隔板及浮船附件組成,浮頂上表面呈“W”結構,大型雙盤式儲罐浮艙板的平面度直接影響儲罐浮頂的安全運行。偏差過大的結果:(1)浮頂易積水,影響浮頂排水效果;(2)偏差部位易受力不均,造成損害,造成浮艙泄漏;(3)影響美觀。

因此提高大型外浮頂儲罐浮艙板的平整度,降低平面度偏差在儲罐設計及建設過程中具有非常重要的研究價值。

2 正文

經過對林源油庫(10×104m?外浮頂油罐)、鐵嶺油庫(10×104

m?外浮頂油罐)的調研,發現影響浮艙板平整度的主要因素是:

(1)整體焊接面積大:10×104m?外浮頂油罐直徑為80m,焊縫長,焊接工作量大,而焊接收縮量與焊縫長度呈正比,因此焊接引起的收縮變形將難以釋放,這是導致浮頂頂板、底板因焊接收縮產生較大的波浪變形的根本原因。

(2)浮頂頂板、底板厚度薄:浮頂頂板及底板厚度僅為4.5mm,剛性差,在浮頂頂板、底板焊接要求仰焊為隔200mm焊100mm的斷續焊,正面要求滿焊的情況下,焊接很容易使大面積薄鋼板產生較大的波浪變形。

(3)浮頂的組對:浮頂組對過程中浮頂底板的12‰的設計坡度問題及船艙與水平面的垂直度不宜保證。

(4)浮船加固支撐點少:支架由為支撐框架和隔板組成,主要滿足的是船艙的間距、檢修的方便和浮船的強度需要,并沒有考慮焊接變形的因素。

針對以上存在的問題,總結儲罐建設過程中的經驗,可以從以下幾個方面對浮艙板安裝過程進行改進:

(1)板材組對時留有一定的焊接收縮量,使焊接后的殘余應力能夠得到釋放。

(2)浮艙頂板及底板先焊短焊縫、再焊長焊縫,最后焊丁字縫。長焊縫的焊接過程中采用分段退焊的方法進行可以有效保證焊接的質量。

(3)選擇合理的焊接工藝參數,嚴格控制熱輸入量。

焊接能量輸入的大小對焊接質量有較大的影響。電流過小,電弧不穩定會造成未焊透和夾渣等缺陷;電流過大,易產生咬邊,增大焊接的殘余應力,導致焊接變形過大。通過不斷實踐和經驗積累,大型儲罐浮艙板焊接工藝參數如表1。

(4)選擇合理的浮艙板排版形式及浮船組裝順序,控制焊接變形。

浮艙排板采用“人字形”布板,相對于“條形”排板的優點在于:短焊縫與長焊縫交錯焊接能夠很好的使長焊縫焊接過程中累積的殘余應力得到釋放,控制板材的波浪邊形。

優化浮船組裝焊接順序:浮船外圍浮艙在焊接過程中會向內收縮,從而引起內部環艙的相互擠壓,在內部一、二圈環艙已焊接固定的情況下,變形量釋放不出去,導致一、二圈板發生嚴重變形。因此浮船組裝焊接順序由傳統的從內向外(第一圈浮艙→……第六圈浮艙→第八圈浮艙→第七圈浮艙)改為依次組裝第三圈浮艙→……第八圈浮艙→第二圈浮艙→第一圈浮艙。優勢在于:外艙施工時,保證一、二艙內的浮頂底板先不點焊,使其變形可以自由釋放。同時三到八圈的浮艙的拘束度更保證了一、二艙的平整度。降低了浮艙板局部凹凸變形超差的機率,減少了施工后對浮艙板校正、返修的成本。

(5)預制時對中心筒進行加固,防止焊接時的收縮變形帶動底板變形,并在每個單獨的浮艙中利用浮船的支撐框架和隔板作為剛性固定,對底板進行焊接,約束焊接變形。

(6)局部小范圍在焊接過程中可以一邊施焊,一邊配合使用小手捶錘擊焊縫區,以達到釋放應力,控制焊接變形的目的。

(7)熱處理法。 利用火焰對焊件進行局部加熱,使焊件產生新的變形來抵消焊接變形。火焰矯正變形的效果取決于三個因素:加熱方式;加熱位置;加熱溫度和加熱面積。

(8)防變形卡具的應用。例如背杠在焊接過程的應用可以增加薄板的剛度,達到控制薄板局部焊接收縮變形的目的。

3 結語

經過后期檢測,通過以上措施能夠有效調高浮艙板建設過程中的平整度,節約了大量的人力、物力、財力,并通過規范化流程,在同類型儲罐建設過程中推廣,產生了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻:

[1]立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范[S].(GB50341-2014).

[2]立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工規范[S].(GB50128-2014).

[3]球罐和大型儲罐[M].化學工業出版社.258-262.endprint

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