复合罐底法在大型卧式油罐改造施工中的应用

徐刚

【摘 要】某地下卧式钢制油罐经专业检测底板存在漏点，需进行大修改造，其卧式贴壁结构若采用更换底板工艺，施工中会产生较大应力变形，影响安全性和可靠性，且底板垫层渗油量不明，存在重大安全隐患。故本工程采用复合罐底法工艺，在对储油量影响较小的前提下降低了安全风险、提高了成品质量、加速了工期进度。

【关键词】地下卧式钢制油罐 复合罐底法 大修改造 边缘板 角焊缝 焊接 应力

1.工程概况

某地下储罐为方型卧式贴壁结构，已投入使用30余年，现需进行大修改造。罐内允许正压220mmH2O；负压65mmH2O，存储介质为燃料油，油罐底部尺寸为36×20m，油罐壁高为13.7m，油罐顶高为17.5m。

2.罐底铺设沥青砂

2.1 旧罐底检测和修复

对原罐底通过拉线和敲击的方式进行检测其是否有空鼓，如果有，则需要对其进行填充和注浆处理。

（1）填充空鼓。在罐底空鼓部位，用水钻开出一个满足注浆要求的注浆口，由注浆口向空鼓部位填注热沥青或快凝混凝土砂浆，并边灌边用橡胶榔头敲击，使其扩散摊开，并使填充后的空鼓高度不超过6mm。

（2）旧罐底严密性检验和补漏。检验应对注浆口和腐蚀严重的部位采用真空法检验，渗漏部位采用补漏剂修补。

2.2 鋪设沥青砂

（1）沥青砂分两步铺设。先进行原加热槽内沥青砂铺设，在槽内底板和壁板铺设完成后再进行其他部位罐底的沥青砂铺设，其中新壁板与原加热槽壁板保留100mm间隙，用沥青砂填实。铺设时控制坡度为不低于3‰，坡向排污槽，保证罐内燃料油能顺利通过排污管进行排除。

（2）热沥青砂铺设厚度为100mm，分两层进行铺设，每层厚度为50㎜，面层宜采用中砂沥青砂垫层。上、下层接缝应错开，错缝距离不应小于500mm。

（3）沥青砂铺设温度不应低于140℃。宜用平板振动器振实，也可用火滚滚压。然后用加热的烙铁烙平。振实或滚压不应少于3遍，每遍应压半进行。

（4）沥青砂施工间歇后继续铺设前，应将已压实的面层边缘加热，并浇一层热沥青，接缝处应碾压平整，无明显接缝痕迹。

（5）新铺的沥青砂垫层基础锥面坡度，应达到8‰～15‰。沥青砂垫层表面应平整密实、无裂纹、无分层。

3.罐底板焊接

3.1 焊接顺序

先焊边缘板外侧300mm的对接焊缝，由多名焊工均布在罐底边缘板外侧同时向内侧对称施焊，隔一条焊缝焊一条。同时，可进行中幅板之间的搭接焊缝的焊接，从中间往四周进行施焊，对罐底与罐壁连接的包边角钢焊缝进行施焊并完成剩余的边缘板对接焊缝的焊接，最后进行罐底边缘板与中幅板之间的环向搭接焊缝的焊接。

3.2 焊接施工

（1）中幅板的焊接。中幅板焊接采用搭接接头，搭接长度为40mm。

（2）边缘板的焊接分两步进行：先焊接边缘板对接焊缝端部300mm 长焊缝，剩余的边缘板对接焊缝，留待壁板与包边角钢的焊缝施焊完毕后且边缘板与中幅板之间的收缩缝施焊前再进行。边缘板对接焊缝的初层焊，焊工应均匀分布，对称施焊，收缩焊缝的第一层焊接应采用分段退焊或跳焊法进行。

（3）角焊缝的焊接

此次油罐加底采用不拆除旧底板，直接将钢板铺在原罐底钢板上的施工方法，其罐底板和壁板的连接采用包边弧形板焊接连接。包边弧形板与壁板和底板的搭接焊缝，由数对焊工从罐内沿同一方向进行分段焊接。初层焊道，采用分段退焊或跳焊法。由于采取弧形钢板，与底板和壁板采取搭接焊缝，消除了底板与壁板角焊缝间的应力集中及受力不好的问题，同时方便了对焊缝质量的检查，使焊缝质量处于受控状态。弧形板受力较好，将受力进行均匀分散，弧形板与底板壁板之间的间隙可不用填充，其靠壁板内侧需提前进行防腐处理。

由于罐体为方形，在底部四个角会存在多条焊缝，为了减少焊接的应力集中，同时保证包边弧形板的可靠连接，决定采用成品接头。提前对包边弧形板进行预制，对焊缝a进行内外双面施焊。预制构件焊接后对焊缝做渗透检测，外侧焊缝做防腐处理。

4.焊接防变形措施

4.1 焊前预热

通过焊前预热，尽量缩小焊口与母材之间的温差，使残余应力变小，焊接变形也就变小。另外，通过预热还可以排除焊缝区的水蒸气，减少了气孔和氢裂产生。油罐内湿度过大时，或停止作业除湿，或采用搭建临时焊接工棚的办法，防止焊道被水侵蚀。

4.2 制作反变形

边缘板为对接焊缝，在焊接前为减少焊缝的角变形，在组对点焊后使用反变形龙门夹具，并通过锤击反变形龙门夹具的斜铁预做6～8mm的焊接反变形。焊接后必须马上拆除反变形工具。如下图所示：

4.3 焊接顺序

通过改变焊缝的焊接方向，将焊接时施加给焊缝的热量散发掉。焊接时，先焊短焊缝，后焊长焊缝。长缝短缝焊接时从中心向两端隔一条缝焊一条缝。初层焊道应采用分段退焊或跳焊法，每段长度不大于500mm。

5.结语

该卧式贴壁方型油罐改造工艺复杂，区域带油作业安全要求高，通过采用复合罐底法工艺，成功进行了底板空鼓填充、沥青砂垫层及新底板施工，进行充水实验，结果罐底和罐壁的严密性和罐壁的强度均满足规范和使用要求，对同类型非标油罐的施工有指导意义。

参考文献：

[1] 李晓越，唐涛，杨树勋，岳育昆. 《立式钢制油罐采用复合罐底法换底的实践》.石油库与加油站，2014，05.

[2] 孔世希，常向东，赵丽新. 《立式钢制油罐底板维修更换方法探析》.中国储运，2012，16.