V9415罐壁修復方案

陳建國

摘 ?要：目的：本施工方案為水解物儲罐V-9415修復施工而編制，以明確施工技術要求核施工程序，指導施工，保證施工質量。主要為立式儲罐外壁變形內凹修復。

關鍵詞：罐壁修復;方法;檢驗

一、工程概況

新安邁圖V-9415 儲罐在倒罐作業時，儲罐罐內部形成負壓，罐壁大面積凹陷變形。

V-9415罐罐壁變形共分為三部分，位置處于儲罐東側，變形內凹高度為底部到頂部1米處，寬度3米，最小一塊面積約33.3m2，最大一塊面積約42m2，變形總面積約130m2。油儲罐罐壁局部變形深度約35 ～ 65cm，變形處罐壁由圓柱面變形成并且內凹，且無明顯折角。

該儲罐為立式拱頂油罐，無內浮頂，儲罐的壁板厚度為12mm、底板厚度12mm，罐頂板厚度10mm，罐頂板與壁板的連接釆用弱頂結構。儲罐的設計正壓力0.05MPa， 設計負壓力為0.005MPao儲罐在建設過程中以水為介質，進行過正、負壓試驗，且基礎沉降已經穩定。

二、施工方案

1罐壁修復方案比選

罐壁變形修復方案采用三種，充氣法、注水加壓法、機械法相互結合施工。

1.1充氣法

向儲罐內部空間注入氣體介質，封閉其他的氣體排放口。逐漸升高罐內氣壓，當內外壓差達到變形罐壁的失穩臨界值時，原抽癟變形回彈，變形得以修復。

1.2注水加壓法

向儲罐內注水，控制罐內水壓，當罐內水壓與罐外大氣壓的差值達到變形罐壁的失穩臨界值時，變形罐壁回彈，變形得以修復。

1.3機械法

在罐內外搭好腳手架，用千斤頂配合特制的胎具，對變形部位從內向外施加外力，致使變形罐壁回彈?；虿扇〈胧?，臨時加固罐體，更換變形罐壁，重新進行焊接等工序。

1.4修復方案的比較及選擇

充氣法和注水加壓法的作用原理基本一致，主要是依靠儲罐內外的壓差使儲罐的凹陷部分復位，考慮當修復期間儲罐內壓力達到一定的數值時，罐底板的大角縫受較大的向上拉力，罐頂的包邊角鋼的受力方向也發生改變。這就要求對罐內外的壓差要嚴格控制，以避免出現焊縫撕裂等事故。采用充氣加壓修復時，罐內外壓差受環境溫度的影響較大，同時氣體膨脹系數較大，存在安全隱患。在修復罐壁變形時，應優先選擇注水加壓法工藝。

2儲罐強度校驗

2.1筒體修復壓強計算

儲罐筒體吸癟后形成三處內凹，各個內凹長度和波面曲率半徑不同，且不好精確測量，故不能準確計算出修復時壓強。但是，凹癟變形部位均較平坦，波面曲率半徑明顯大于原筒體半徑，故只需計算出儲罐筒體吸癟時的壓強，當罐內水壓大于儲罐罐抽癟時罐內外的壓差時，變形部位即可向外彈出，恢復原狀。

2.2注水修復時罐筒體的強度驗算

為了能準確計算出注水后罐的全面應力和變形情況，依據儲罐的竣工圖和竣工資料，結合現場的具體情況，以最差的條件計算。同時將注水高度以最高液位10.6m來計算（即離最大變形位置的高差為4.6m時）儲罐的最大應力和變形。

3.1.1隔離

將儲罐罐與現有工藝、電氣自控系統隔離，并加裝盲板;拆除罐頂呼吸閥、觀察人孔、浮動液位裝置，使其處于放空狀態;拆除儲罐罐壁變形處的鋼型支撐。

3.1.2清洗

首先對油罐進行清洗處理，檢測可燃氣濃度，應符合作業的HSE規定。

3.1.3上水系統的安裝

儲罐罐的進料管線作為上水點，利用臨時管道將循環系統水接至儲罐進料管口上。

3.1.4緊急排水系統的安裝和梳理

儲罐的排料管口作為放水點，在管口處設置閥門，并將閥門后管道引至裝置現有事故水池內。

3.1.5液位、液壓觀測點的安裝

從儲罐液位測量管口處引出膠管，并沿罐壁布設至罐頂，在膠管內設置彩色浮球，作為現場觀察液位的液位計;罐頂原有的雷達液位計作為復驗液位計。在進水管口或罐底部的其他接口上接好0.16MPa的壓力表作為液壓觀察點。

3.1.6變形觀測點的建立

在儲罐底板上方1.3m、周向4個 90°方位各用百分表設置一個變形觀測點（編號BX01-BX04），用以觀測儲罐底圈壁板的變形;觀測期間嚴格記錄數據，并填寫《儲罐基礎沉降觀測記錄》。

3.2注水鼓罐

打開注水閥向罐內注水，觀測儲罐液位及壓力，定時測量儲罐基礎沉降并做好記錄。當儲罐液位達到3.2m時，檢查凹陷部位回彈情況;當儲罐液位達到6.0m， 再次檢查管壁回彈情況;當儲罐液位升到最高高度，凹陷位置基本全部回彈;停止注水，在儲罐注水過程期間，觀察儲罐基礎沉降均勻，罐底角焊縫是否異常。

3.3管壁局部校正

根據儲罐壁板變形部位核特點，對于不能利用注水方式修補的部位，采用對罐壁外部加強的方式進行矯正，外部加強矯正通過縱向背桿調整、加固為主，橫向背桿調整為輔，將變形部位矯正合格后。再將背桿和罐壁板變形位置焊接成一體。

背杠設置

為增加罐體剛度，減少壁板因塑性變形帶來的危害，防止儲罐在修復后再次變形，在罐壁修復的同時，對罐壁進行加固處理。原有儲罐施工，罐壁未設置加強圈。

儲罐壁板變形的矯正：

儲罐壁板的變形矯正按照以下五個步驟進行實施：矯正過程中應觀察修復部位周邊壁板的變形情況，如出現變形部位轉移或擴展，應立即停止修復，需采取措施后繼續按照步驟實施。

第一步，儲罐內注水完成后，保持儲罐內水位保持一定的高度，直至變形修復完成。充水狀態下的有益于壁板變形的修復。

第二部：從變形最大的部位開始，由中心向兩側調整，調整時，將楔子板安裝在背桿和龍門杠之間，并根據調整數量控制楔子板到合適的受力狀態。

第三部;將所有楔子板調整到最大受力狀態后，按照需要設置數個龍門支架，利用千斤頂調整，調整過程中，緩慢施加壓力，直至滿足儲罐壁施工及驗收中隊儲罐壁板的國家要求。

第四部;變形矯正達到要求后，將所有的背杠腹板與罐壁焊成一體，焊接時宜從中間向兩側展開，橫向背杠的弧面應與罐壁貼合后再焊接。與

第五步：最后將背桿作為加強圈按照儲罐設計技術要求與罐壁進行焊接，并與縱向背杠焊接成整體，完成壁板變形調整。

第六步，對于壁板褶皺變形嚴重的局部位置，待縱橫杠與罐壁加強焊接完成后，排除罐內注水，利用氧乙炔火焰進行烘烤調整，或局部進行更換壁板。

3.4排水恢復

打開排水閥，排放儲罐內的存水，此時應當注意排水閥的開啟度，排水閥不能全開，應逐步開啟，同時要確保罐頂透光孔處于開啟狀態。

儲罐內存水排放完畢后，打開罐底人孔，檢査罐內罐壁的恢復情況。為了進一步確認罐體的安全，對變形部位進行超聲波探傷檢查，確保修復后的罐壁焊縫質量。驗收合格后封閉人孔和其他附屬設備，恢復儲罐的其他管路。此為依據科學地、可靠地修復罐壁變形。在實際現場操作過程中發現，按照該公式的計算“當注水高度超過最大變形處約2.5m時，變形部位就有可能向外彈出，恢復原狀”而在實際施工過程中，罐內的注水高度在超過最大變形處約0.5 ～ 1.0m左右時，該處的變形就已經往外回彈;并且罐壁其他的變形較小的位置，在注水期間隨著罐內液體靜壓荷載的傳遞，會提前回彈恢復。所以，在該公式的使用工程中，可根據積累的經驗數據來修正“穩定安全系數m”的數值。

參考文獻

[1] 大型儲罐護坡式柔性基礎修復方案的探討[J]. 吳劍軍，李剛，劉慶國. ?化學工程與裝備. 2020（05）

[2] GB 50341-2014. 立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范[S]. 2014

[3] 李新民.大型原油儲罐邊緣板更換施工安全措施[J]