新型LNG 儲罐抗壓環施工工序及控制要點

李金城

中國石油天然氣第六建設有限公司 廣西桂林 541004

隨著我國對天然氣需求的不斷增加，LNG 接收站建設發展迅速，而LNG 儲罐是接收站的重要設備。中國石油天然氣第六建設有限公司是中國石油第一家參與LNG儲罐施工的單位，已完成了上海LNG 接收站項目一期工程，以及大連、江蘇、唐山LNG 接收站等項目的全容式LNG 儲罐安裝施工。在LNG 罐體安裝方面已積累大量經驗，獲國家一級工法一部及多項關鍵專利技術。LNG 接收站中的主要結構為碼頭卸料，LNG 存儲、工藝處理及外輸，而這其中承擔存儲任務的LNG 儲罐在工程建設中工期長、技術先進，一直作為整個工程的關鍵路徑進行管理。較之常見的9%鎳鋼全容儲罐，新型LNG 儲罐在技術、施工、造價、安全性、節能降耗等方面具有較大優勢。以下闡述新型LNG 儲罐抗壓環施工工序及控制要點。

1 抗壓環參數

新型LNG 儲罐拱頂抗壓環安裝位于混凝土罐體圓周內壁標高43085mm 處，主要由抗壓環主體、錨固板、及抗壓環鋼支架等組成，抗壓環參數見表1。

表1 新型LNG儲罐抗壓環參數

2 抗壓環施工工序

抗壓環的施工工序為：抗壓環下料→抗壓環地面預制→鋼支架定位測量與安裝調節→抗壓環吊裝、組對、焊接。

（1）根據施工圖紙，利用數控切割機進行抗壓環的蓋板、立板下料，抗壓環下完料后要求對其尺寸進行測量檢查；考慮對接焊縫焊接時的收縮量，立板及蓋板下料時長度增加2mm，使其立板對接縫焊接收縮后立板邊長仍與混凝土罐壁邊長相符?；炷羶缺谝矠?6 邊形，此處應注意，新型LNG 儲罐與9%Ni 罐不同，每塊抗壓環長度都應與內壁邊長相同，不能用最后一塊預留抗壓環去彌補前面的尺寸偏差。

（2）抗壓環地面組隊預制前應完成預制胎具的制作，使用CAD 繪制胎具圖紙，應保證胎具立板對接縫角度及立板與蓋板角度與圖紙相符，預制好胎具后檢查胎具角度?？箟涵h胎具見圖1。

圖1 抗壓環胎具

（3）在胎具上進行抗壓環的組裝，組裝完成后對抗壓環立板與蓋板角焊縫的角度，以及立板對接縫角度進行測量檢查，確認無誤后進行角縫封底焊和對接縫焊接；為防止角焊縫焊接變形，需焊接固定斜撐，每組抗壓環安裝7 根L=1300mm 的斜撐（圖2），且均勻分布。

圖2 抗壓環存放示意圖

（4）新型LNG 儲罐抗壓環共計預制組裝成28 組，根據圖紙合理分為2 塊立板+2 塊蓋板及2 塊立板+1 塊蓋板各14 組，每組抗壓環做好編號及焊縫信息標識。

（5）將組對好的抗壓環吊裝移位至存放場地，拆除固定斜撐，利用手工焊完成余下角縫焊接工作，對角縫進行外觀檢查和PT 檢測，見圖3。

圖3 抗壓環焊接

（6）抗壓環角焊縫焊接過程中，由于焊接收縮，需不間斷地對焊腳高度及抗壓環角度進行檢測，詳見圖4。

圖4 焊縫角度檢查

3 抗壓環罐頂安裝

（1）抗壓環吊裝前完成F 鋼支架的安裝工作，鋼支架安裝完成后測量安裝半徑偏差，并根據半徑偏差確定抗壓環與鋼支架連接板的下料寬度，確?？箟涵h安裝半徑。另外，鋼支架上的支撐槽鋼焊接前應使用全站儀測量標高，即槽鋼上表面為抗壓環立板下口的標高。

（2）預制完成的抗壓環選用150t 汽車吊進行吊裝組對，吊裝前使用全站儀測量出安裝基準點?？箟涵h共計28組，為方便控制定位，每一組的安裝方位都應測量標記。

（3）每組抗壓環吊裝就位后，調整好安裝半徑、角度及對接縫間隙，然后將抗壓環與F 支架進行焊接固定?？箟涵h吊裝見圖5。

圖5 抗壓環吊裝

（4）抗壓環對接縫之間安裝立縫組對卡具，利用這些卡具來進行焊縫間隙、錯邊量、棱角度及垂直度的調整。所有抗壓環半徑及垂直度調整合格后，進行抗壓環立板焊縫的焊接。

（5）拱頂氣頂升后進行拱頂板與抗壓環焊接，焊接完成后進行真空試漏，并對抗壓環頂部錨栓進行安裝焊接。

4 抗壓環焊接控制

抗壓環焊接方法及焊接材料選擇見表2。

表2 焊接方法及材料

抗壓環焊接工序：制作胎具→立板與蓋板拼裝→焊前打磨→焊前預熱→抗壓環打底層焊接→打底層檢測→抗壓環填充蓋面層焊接→焊縫表面PT 檢測→抗壓環螺柱進行焊接→抗壓環安裝縫焊接→抗壓環立板與蓋板預留角焊縫焊接→錨固件與端板單獨預制好→錨固件與抗壓環蓋板焊接→抗壓環與拱頂板角焊縫焊接。

（1）抗壓環由立板和蓋板組成，預制主要為抗壓環立板和蓋板角焊縫的焊接，焊接過程主要為控制焊接變形。

（2）焊前用砂輪機將坡口及坡口20mm 范圍的的氧化層、油污、鐵銹打磨干凈。

（3）定位點焊：作為正式焊縫組成部分的定位焊縫必須完全焊透，并且熔合良好，不得有裂紋，否則必須清除重新焊接。如有夾渣、氣孔時，必須去除，不能存在缺陷，保證底層焊道成型良好，減少應力集中。正式焊接時，起焊點在兩定位焊縫之間，同時要控制好定位焊縫的長度、厚度和間距，保證焊縫在正式焊接過程中不致開裂。在打底焊道焊接前，對定位焊縫進行檢查，發現缺陷必須完全去除掉，才能進行施焊。定位焊縫的長度、厚度和間距的要求見表3。

表3 定位焊縫的長度、厚度和間距 mm

（4）抗壓環焊接前預熱溫度應高于40℃, 預熱范圍坡口兩側不小于焊縫寬度的3 倍，預熱范圍200mm 內用保溫棉進行保溫。焊接過程中，最底道間溫度不低于預熱溫度，層間溫度不得超過350℃。當環境溫度無法滿足焊接要求時，焊前預熱及道間溫度的保持采用火焰加熱法，并用紅外線測溫儀進行測量監控。

（5）打底焊接采用分段跳焊的方式，焊300mm 跳300mm，層間接頭和道間接頭錯開不小于50mm。

（6）每一層的焊縫必須一次連續焊完，若中間間斷再次焊接容易造成接頭位置應力集中，產生裂紋。

（7）若焊工臨時停止施焊，造成焊縫溫度低于預熱溫度，再次進行加熱后，才允許進行焊接作業。

（8）立板與蓋板的角焊縫兩側預留500mm 不焊（見圖6），留作收縮；待安裝縫焊接完成后，再進行預留收縮焊縫的焊接。

圖6 預留角焊縫

（9）抗壓環蓋板端頭焊接時，必須加引弧板。在焊接過程中嚴禁在母材上引弧，可以在引弧板上或者在焊道內引弧。在焊道內引弧時，如有缺陷要將缺陷去除掉再進行焊接。

（10）焊接小坡口側前，需要對打底層進行清根處理，采用碳弧氣刨清根時需清除表面碳化層2mm 左右。清根完成后，經質檢人員確認合格后進行清根層滲透檢測，嚴禁不經過滲透檢查直接進行小坡口側焊縫填充。

（11）當焊道寬度超過焊條直徑2.5 倍時，要進行排道焊接，排道要均勻布置。

（12）焊接完成后，對焊縫表面進行修磨，將焊縫表面打磨干凈，將存在的缺陷去除掉，然后對表面進行滲透檢測。

5 結論

通過總結抗壓環施工過程各控制點容易出現的問題并采取相應措施,在實際施工生產中，新型LNG 儲罐抗壓環施工滿足設計及相關規范要求，無損檢測合格率達到99.5%，施工效率滿足現場的要求，為后續新型LNG 儲罐施工提供寶貴經驗。目前已完成新型LNG 儲罐氣頂升工作，將全面進入內罐施工階段。作為陸上新型LNG 儲罐建設領域的先行者，中國石油天然氣第六建設有限公司將持續深化各方合作，加大科技創新力度，致力于提升國內新型LNG 儲罐安裝質量?？偨Y抗壓環施工過程各控制點容易出現的問題及采取的相應措施如下：

（1）材料驗收：材料到貨后，現場核對到貨清單和實物材質、規格型號、數量等是否一致；對材質進行打光譜抽檢；組織總包監理PMC 等單位參與驗收；做好材料標識及上蓋下墊存放。

（2）下料尺寸：下料前進行技術交底并仔細審圖；對下料過程做好下料記錄；質檢員或技術員隨時抽查下料記錄核對下料情況。

（3）組對角度：使用CAD 繪制抗壓環預制胎具圖，確?？箟涵h預制角度在設計允許偏差范圍內；抗壓環預制組對焊接前后，使用電子角尺或樣板尺進行測量調整控制；抗壓環組對點焊焊前，立縫使用夾具固定，蓋板與立板搭接交縫使用斜撐固定。

（4）吊裝就位：預制好的抗壓環采用多點進行吊裝，鋼絲繩下端使用導鏈連接便于定位調節；鋼絲繩及吊耳需要經過計算，吊耳焊縫處需要PT 檢測合格；吊裝就位前需要對F 鋼支架進行測量及定位標記；吊裝就位后，使用經緯儀測量垂直度。

（5）焊接：抗壓環打底焊縫進行PT 檢測合格后再進行后續焊接；打底焊接采用分段跳焊的方式, 焊300mm跳300mm，層間接頭和道間接頭錯開不小于50mm；抗壓環焊接前預熱溫度應高于40℃，預熱范圍坡口兩側不小于焊縫寬度的3 倍，預熱范圍200mm 內用保溫棉進行保溫；立板與蓋板的角焊縫兩側預留500mm 不焊，留作收縮，待安裝縫焊接完成后，再進行預留收縮焊縫的焊接；焊接過程按照作業指導書進行施焊，要控制好定位焊縫的長度、厚度和間距；抗壓環安裝縫要隔縫跳焊；焊工施焊前要進行技術交底，焊工不能超資質焊接，要持證上崗；焊接過程質檢員或焊接技術員要全程參與監督指導，并加強三檢制管控。