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石油储罐的构造及安装介绍

2017-6-6 14:47| 发布者: helloshigy| 查看: 1759| 评论: 0

摘要: 储油罐主要包括拱顶储罐、浮顶储罐和内浮顶储罐。本文主要介绍了石油储罐的材料、构造组成及各个组件的安装方法。

      用于储存液体或气体的钢制密封容器即为钢制储罐,钢制储罐是储存石油、天然气必不可少的、重要的基础设施,其中主要包括高压储气罐、拱顶储罐、浮顶储罐和地下储油罐。储油罐主要包括拱顶储罐、浮顶储罐和内浮顶储罐。

      (1)储油罐的材料

      储罐工程所需材料分为罐体材料和附属设施材料。罐体材料可按抗拉屈服强度或抗拉标准强度分为低强钢和高强钢,高强钢多用于5000m3以上储罐;附属设施(包括抗风圈梁、锁口、盘梯、护栏等)均采用强度较低的普通碳素结构钢,其余配件、附件则根据不同的用途采用其它材质。制造罐体常用的国产钢材有2020R16Mn16MnR以及Q235系列等。

      (2)储油罐的结构:

      ①拱顶储罐的构造

      拱顶储罐是指罐顶为球冠状、罐体为圆柱形的一种钢制容器。拱顶储罐制造简单、造价低廉,所以在国内外许多行业应用最为广泛。最常用的容积为1000  -  10000 m 3,目前,国内拱顶储罐的最大容积已经达到30000m 3

      罐底:罐底由钢板拼装而成,罐底中部的钢板为中幅板,周边的钢板为边缘板。边缘板可采用条形板,也可采用弓形板。一般情况下,储罐内径<16.5m时,宜采用条形边缘板,储罐内径≥16.5m时,宜采用弓形边缘板。

      罐壁:罐壁由多圈钢板组对焊接而成,分为套筒式和直线式。套筒式罐壁板环向焊缝采用搭接,纵向焊缝为对接。拱顶储罐多采用该形式,其优点是便于各圈壁板组对,采用倒装法施工比较安全。直线式罐壁板环向焊缝和纵向焊缝均为对接。优点是罐壁整体自上而下直径相同,特别适用于内浮顶储罐,但组对安装要求较高、难度亦较大。

      罐顶:罐顶有多块扇形板组对焊接而成球冠状,罐顶内侧采用扁钢制成加强筋,各个扇形板之间采用搭接焊缝,整个罐顶与罐壁板上部的角钢圈(或称锁口)焊接成一体。

      ②浮顶储罐的构造

      浮顶储罐是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降,浮顶外缘与罐壁之间有环形密封装置,罐内介质始终被内浮顶直接覆盖,减少介质挥发。

      罐底:浮顶罐的容积一般都比较大,其底板均采用弓形边缘板。

      罐壁:采用直线式罐壁,对接焊缝宜打磨光滑,保证内表面平整。浮顶储罐上部为敞口,为增加壁板刚度,应根据所在地区的风载大小,罐壁顶部需设置抗风圈梁和加强圈。

      浮顶:浮顶分为单盘式浮顶、双盘式浮顶和浮子式浮顶等形式。

      单盘式浮顶:由若干个独立舱室组成环形浮船,其环形内侧为单盘顶板。单盘顶板底部设有多道环形钢圈加固。其优点是造价低、好维修。

      双盘式浮顶:由上盘板、下盘板和船舱边缘板所组成,由径向隔板和环向隔板隔成若干独立的环形舱。其优点是浮力大、排水效果好。

      ③内浮顶储罐的构造

      内浮顶储罐是在拱顶储罐内部增设浮顶而成,罐内增设浮顶可减少介质的挥发损耗,外部的拱顶又可以防止雨水、积雪及灰尘等进入罐内,保证罐内介质清洁。这种储罐主要用于储存轻质油,例如汽油、航空煤油等。内浮顶储罐采用直线式罐壁,壁板对接焊制,拱顶按拱顶储罐的要求制作。目前国内的内浮顶有两种结构:一种是与浮顶储罐相同的钢制浮顶;另一种是拼装成型的铝合金浮顶。

      (3)储油罐的基础

      ①基础形式:通常有护坡式基础、环墙式基础、外环墙式基础三种基础形式。

      ②储罐基础选型:

      l当地基土层能满足承载力设计值和沉降差的要求且场地不受限制时,宜采用护坡式或外环墙式基础;

      l当地基土层不能满足承载力设计值要求、但沉降量不超过允许值时,可采用环墙式或外环墙式基础;

      l当地基土层为软土层时,宜对地基处理后再采用外环墙式基础;

      l当场地受限时,可采用环墙式基础。

      (4)储油罐制作与安装

      大型储罐的施工是一个系统工程,必须进行全过程管理、全方位控制。目前世界上最大的储罐是沙特阿拉伯建成的20×104m3浮顶罐。为适应石油战略储备的需要,国内石油石化行业正规划和建造大型储罐,我国已掌握了15×104m3浮顶罐的施工。

      ①材料预制

      对于大型储罐,视所处地理位置一般现场预制,可用机械方法(剪板机)切割加工,也可用半自动切割机、数控切割机等进行火焰切割加工。

      吊板、放置及运输:因板较长,对10×104m3储罐壁板长度达到13000mm,中幅板长近15000mm,因此施工的整个过程中卧置吊装用平衡框,立置吊装用平衡梁,防止在吊装过程中对板造成塑性变形。从底板、壁板到货至安装,一般需要几个月时间,在此期间由于摆放不当安装时可能已造成塑性变形,因此板在堆放时必须垫平,厚板间垫木方,间距控制在2m左右。薄板35张板叠放,之间加木方,并且层间木方在同一位置上。同时由于其自重产生的压应力在安装时得不到完全释放而产生变形,因此不宜堆放过高。

      下料:如果采用数控切割机,下料精度及坡口质量会稳定一些。如果是半自动下料,每个人、每台切割机切割出来可能不一样,给组装焊接增加了一定难度,原则上专人画线、专人切割。滚制后的钢板置于胎具存放。尽量采用立胎,防止自重引起的弧度变化。

      滚圆:施工过程中控制变形有一定难度,只能靠工种间相互配合和操作者的责任心。若制作胎具可有效避免天吊与滚板配合不好造成板变形,但却给现场正常施工带来很多困难:一是胎具太长,可能占据位置大。二是影响“压头”施工。

      热处理:大型储罐第一圈进行接管焊接的壁板需进行消除焊接应力处理,四建公司自行研制的可拆卸的热处理组装炉能够满足现场实际要求。要防止开孔部位发生变形,焊接和热处理时的加固方法、措施要得当,如果控制不好,一旦产生变形就难以矫正。

      ②罐底施工

      对于5×104m310×104m3浮顶储罐,罐底为弓形边缘板一般为14mm21mm的国产16MnR板、日本产SPV490Q钢板,全部为对接,焊接时易产生单条焊缝角变形和罐底整体变形。一般通过反变形加以控制。带清扫孔的罐底边缘板厚,应多削薄12mm避免对口错边,边缘板焊接时一定要均布对称焊接,不能一道焊缝焊完后再焊接其他焊缝,这样会导致边缘板收缩不均匀;罐底上画罐壁组装圆时一定要同一个人尽可能快地一次完成,以免因气温变化引起罐底的热胀冷缩造成罐壁基准圆不准确而影响罐壁的椭圆度。

      中幅板为8mm12mm国产Q235A板,施工前进行排板。搭接焊缝施工难度不大,带垫板的对接焊缝易产生焊接变形。首先垫板铺设必须断开留活口增加二次垫板,保证焊接过程中每张板自由收缩。二是打底和盖面焊时分段退焊,薄板不开坡口间隙稍大些(8mm左右),确保打底焊质量。盖面以添加碎焊丝的埋弧焊自动焊方法进行焊接可有效防止变形。三必须加背杠。四在有条件情况下(施工季节天气好、少风雨影响)可采用CO2气体保护焊接也可有效防止变形。

      ③罐壁组装

      第一壁板找水平时,一般是在底部垫方销子调整高度。如果整圈水平度找好后,建议在每个销子上点焊挡板,避免施工中壁板振动导致销子移动。另外,根据相关提出的“补偿”工艺(罐底大角缝焊接收缩引起壁板垂直度变化),每节壁板安装时,使其尽可能向里倾(在规范范围内),尽量避免外倾。

      壁板组装难度不大,如果环缝用砂轮机清根,要求环缝组对时留有2mm间隙,这给组装增加了一些难度。壁板厚度在14mm以下,易出现变形。主要是立缝与环缝相交的部位,影响垂直度(规范要求最大50mm),但主要原因是薄板本身的预制质量不好或在施工及运输过程中变形造成的。

      ④焊接

      罐底焊接:根据试验效果,打底用手工焊和CO2气体保护焊均可。手工焊清渣费时一些,CO2气体保护焊对坡口水分等要求严一些,但清渣容易。打底焊质量一定要好,才能保证碎丝埋弧焊盖面的质量,否则缺陷就留在里面成隐患。

      大角缝焊接:采用手工焊里外封底,埋弧焊填充盖面。由于圆周形焊缝,所以平角焊机需专用的装备。焊内侧焊缝时需加侧面顶轮,顶在罐壁上,保证焊机沿罐壁行走。焊外侧时,平角焊机能将自身重量吸在罐壁上,使焊机沿罐壁行走,否则只能在每台焊机上增加2块活动平台,焊工用手动来控制焊机行走方向。

      罐壁焊接:目前国内10万或15万立方米罐主体焊接材料都从日本采购。对5万立方米罐施工,立焊尽可能改为气电立焊。值得注意的是滑动铜块一侧的壁板上焊前要清干净,不能有影响滑块移动的焊疤、飞溅等。环缝焊接要靠焊工的熟练操作经验来保证。环缝的焊剂要求颗粒度很小才能保证不出气孔。用碳弧气刨清根后必须用砂轮机磨掉氧化层,对不同强度等级的板材进行必要的磁粉或着色检测。

      ⑤浮顶施工

      单盘时,船舱在外面预制好后安装。由于船舱底板坡度较大,一定要做胎具进行预制。单盘的临时支架上表面要保持平整,有环梁、经向加强梁的单盘,临时支架以圆形布置且保证每个环梁的圆周与支架圆周吻合,以环梁和经向梁作为支架的一部分。无环梁经向梁时一般长方形或菱形布置临时支架较简单。单盘铺完后,先检查上表面有无凹陷、凸出加以调整,然后从下部焊接,最后再焊接上面。焊接上面时视具体情况加背杠强制变形。

      双浮盘结构一般不进行船舱的预制,因为单浮盘的船舱与单盘之间有专门的连接角钢,便于安装。而双浮盘的底面是平整的,船舱与浮盘底板没有专门的连接角钢,相互间的连接要麻烦一些。但进行预制后安放在施工上还是可行的。双盘先铺底层钢板,然后安装隔板、桁架等(事先将安装位置焊接焊完)。再进行底部焊接和顶部焊接,最后铺设顶板。在安装双盘时,由于一圈圈的同心圆确定环形隔板的位置,相邻环形隔板之间的径向距离是固定的,所以画同心圆时中心位置确定很重要。保证中心点到罐壁各点位置距离一致,才能避免经向桁架长度调整量少。

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