大型LPG双燃料改装船卧式LPG燃料罐安装工艺

庄雪生 陈拔云 赵福志

摘  要：本文详细介绍了我司某大型LPG双燃料改装船卧式LPG燃料罐的安装工艺，包括底座和甲板构件的预制与安装、罐体吊装与转运、罐体安装方法等，旨在为同类型LPG燃料罐的安装提供一定的借鉴。

关键词：LPG船;卧式燃料罐;安装工艺

中国分类号：U677.6  文献标识码：A

Abstract： This Paper introduces the installation procedure of the horizontal fuel tank of a large dual-fuel LPG vessel of our company， including the prefabrication and installation of   foundation and the reinforcement below the upper deck， tank lifting and transport， tank installation method， aiming to provide reference for the installation of the same type of LPG fuel tank.

Key words： LPG Vessel; Horizontal fuel tank; Installation procedure

1  前言

LPG是一种清洁环保的优质能源，用作船舶燃料后能减少97%的硫排放量，还能有效降低CO2、NOX、PM2.5以及黑炭颗粒物的排放量，比安装脱硫塔或改装低硫油系统更经济、环保。同时，它在储存和运输过程中也比较安全，因此LPG动力船越来越受到船东的青睐。

是由我司承建的全球首艘LPG双燃料改装船项目，需要在甲板两舷布置2个卧式LPG燃料罐，每个储罐容积933m3、尺寸35m*6m、干重达100t，对底座的安装精度、吊具要求、罐体定位精度以及鞍座环氧浇注质量的要求较高，存在一定的施工难度。为了确保不耽误后续系统的安装与调试，必须制定一套严格的工艺程序，以保证燃料罐的安装质量。

2  LPG燃料罐的组成

船用LPG燃料罐由罐体、鞍座、固定加强环木块、滑动木块、不锈钢皮、止浮装置等组成，如图1所示：

（1）罐体

LPG燃料罐为绝缘体，每个空罐尺寸为35000mm*6000mm、重量约为89t，连同管路、阀件、平台、栏杆等，干重达100t;罐底前后均粘接有高性能木块，共2个鞍座支撑，一个为滑动式鞍座（前），一个为固定式鞍座（后）。

（2）鞍座

鞍座有固定式和滑动式两种：固定鞍座由面板、钢槽、支撑肘板、临时底板等组成固定鞍座的钢槽竖直挡板侧焊有肘板，而滑动鞍座则没有。在运输过程中，鞍座用于支撑燃料罐，可免去制作临时基座的麻烦;在安装过程中，鞍座随罐体一起吊运，到位后割除临时底板便可直接与底座焊接在一起，大大简化了工序，缩短了工期。

（3）固定加强环木块和滑动木块

在固定端鞍座中，加强环木块牢固地与罐底垫板粘接在一起，靠罐底的插入板与木块的中间槽定位，浇注环氧使木块被固定在鞍座钢槽里，防止罐体发生前后方向的移动。

在滑动端鞍座中，上部木块与罐体垫板粘接在一起，下部木塊被固定于鞍座上，两者中间有2mm厚的不锈钢皮，在提供稳固支撑的同时，允许罐体发生前后方向的轻微滑动以补偿热胀冷缩产生的变形。出厂时，用临时螺螺栓将上、下木块和不锈钢皮连接在一起。

（4）止浮装置

为了确保燃料罐始终可靠地固定在鞍座上，在前、后鞍座上安装有止浮装置。

3  底座及甲板反面加强结构的预制与安装

3.1  底座及甲板反面加强结构的预制

（1）底座及反面加强结构均在车间预制，所有材料为DNVGL认证的EH钢材。板材下料后，用坡口机在相应位置开45°斜坡口，并打磨至圆滑光顺;

（2）按装配图对构件进行点焊，经报检确认无误后方可焊接;

（3）整个预制过程要严格遵守焊接工艺规范，控制好装配及焊接精度;

（4）拆除甲板左右两舷一切妨碍罐体吊运和安装的管线及障碍物，按照图纸要求预先在底座安装位置处做好定位马克线标记;将相应焊接处的油漆进行清除，并打磨甲板至光顺。

3.2 底座及甲板反面加强结构的安装

（1）将车间预制好的底座及甲板反面加强结构吊至合适位置后进行点焊，要求点焊长度30～40mm、间距350～400mm。报船东、船检确认无误后方可进行焊接;

（2）焊接过程要严格按照焊接工艺规范进行，焊缝附近要做好清洁和表面干燥，不得有油污、水分、锈迹等杂质;在焊接场所周围用挡风罩遮挡，保证熔池充满CO2保护，每个底座焊接尽量一次性完成;

（3）靠近船中处的底座支撑肘板焊接高度空间受限，在内场制作时可以在底座面板上预留好工艺孔，待各肘板与主甲板焊接完成后再装配焊接;。

（4）所有焊缝焊接结束并打磨光顺后，要进行100%超声波探伤检查，确保无焊接缺陷;

（5）制作及对照安装精度检测表，用全站仪测量及记录底座面板上各个点的位置并报检，要求每个底座长度公差±18mm、宽度公差±6mm、距中高度公差±4mm、距舷侧高度公差±6mm、同舷侧两个底座平面度公差±16mm。

4  LPG燃料罐的吊装与定位

LPG罐体的体积和重量较大，为保证其在吊运过程受力均匀、平稳、防止罐体折弯变形，根据罐体重量及吊耳受力点位置，定制了大型箱式横梁配合吊运，以减少吊运时钢丝绳与铅垂线的夹角，使罐体吊耳基本只受垂直拉力，弯曲及扭曲力矩均由吊梁承受，从而有效防止罐体产生变形的风险。

罐体连同管线、平台、鞍座、横梁等一起吊运，重量达到125t，超过本司岸吊的最大起吊力，需要借助550t浮吊进行吊运。具体吊装与转运顺序如下：

（1）两个LPG燃料罐带鞍座到货后，将其并排存放在距码头前沿边线11～35m范围内，做好管口的封堵防尘措施;

（2）拆除船左右两舷安装位置处的管线，清理吊装转运过程中的障碍物;

（3）根据底座支撑肘板的位置划好马克定位线，并准备多套卡板、螺纹千斤顶、手拉葫芦等，用于配合燃料罐鞍座的准确定位;

（4）检查确认吊耳和结构加强工作全部完毕，对吊耳进行100%MT探伤，核对验证所有卸扣、钢丝绳以及滑轮组等证书合格，确认浮吊主钩的升降及刹车性能等功能正常可靠;

（5）根据浮吊吃水及潮水表安排好吊装时间段，并确保有充足的操作时间;

（6）根据燃料罐的安装位置和方向，采用120t履带吊和120t岸吊联吊配合，先将码头外侧（靠岸侧）的罐体旋转调整180°，用割炬割除鞍座底部的临时防护垫板;再用浮吊吊装到LPG船左舷（非靠岸侧），正对底座的正上方约200mm处;

（7）用多个手拉葫芦四角初步调整各个鞍座至靠近底座的位置，最后用卡板和螺纹千斤顶精细调整到马克定位线后缓缓放下鞍座，要求鞍座的支撑肘板与底座的支撑肘板对齐（偏差α≤10mm），临时点焊固定;

（7）受浮吊幅度及起升高度限制，另一罐体需待LPG船掉头后再用浮吊吊装上船，使用同样的方法对鞍座进行定位;

（8）每次罐体离地后必须先观察五分钟，无异常后才能进行下一步转运;整个吊运过程，必须保证钢丝绳和罐体吊耳之间的夹角小于5°，如图2所示：

5  LPG燃料罐的安装

5.1  燃料罐提升前的准备

（1）将鞍座与底座焊接在一起，在保证焊透的情况下尽量使用较低的热输入参数，减少焊接变形;所有焊缝打磨光顺后，需要做100%无损探伤检查;

（2）解除燃料罐与鞍座的连接，拆除鞍座上的止浮装置等固定装置;

（3）在前后鞍座两侧安装临时钢导轨，用于引导罐体提升和下降，限制其左右摇摆的幅度，以提高定位精度;

（4）在固定端鞍座和滑动端鞍座之间的甲板上划分一区域，作为配制搅拌环氧树脂的场地，并铺好塑料布以防止环氧树脂滴落在甲板上，环氧树脂配制人员和设备要准备充足。

5.2  提升燃料罐

（1）用浮吊将燃料罐缓缓提升约1000mm使鞍座与罐体分离，燃料罐四周分别用葫芦配合固定，防止摆动;

（2）彻底清除干净鞍座钢槽内的油污、水、焊接飞溅等杂质，确保其表面清洁度达到St2等级;

（3）在清洁后的鞍座钢槽内，每隔1m左右放置一块油灰球，并在上面覆盖一层薄的塑料膜。

5.3  下降燃料罐

5.3.1  燃料罐压模

（1）用浮吊控制燃料罐缓慢下降，保证罐体前后左右高低基本一致。当燃料罐底下的木块和鞍座面板稍有接触时，立即停止下落，并重新将燃料罐吊起至罐底距离鞍座面板约1.5m的位置，以便测量及浇注环氧树脂;

（2）测量各个压过的油灰球的高度，并根据测量结果确定木条的摆放位置和厚度。比如：测得油灰球的高度为20mm，则可分别将若干20*20*390mm和20*20*350mm的方木条均匀地摆放在前、后鞍座的钢槽底部，如图3所示;

（3）标记浇注环氧的厚度参考线。按规定浇注的厚度要比油灰球的高度高出15～20mm，因此以木条位置以上15～20mm处作为浇注环氧的厚度参考线;浇注时环氧树脂应完全覆盖木条，但总厚度不得超过50mm。

5.3.2  环氧树脂的配制与浇注

（1）按环氧树脂厂家的说明书要求，分别以每组环氧树脂A和B组份为单位调配混合，并启动搅拌电钻以小于500r/min的速度均匀搅拌2～3分钟;沿桶体转动搅拌桨叶，确保底部和边缘的环氧树脂与固化剂均匀混合，搅拌时桨叶必须全部埋入环氧樹脂里面，以防止空气泡混入环氧树脂;

（2）迅速将配制好的环氧树脂注入鞍座钢槽中，先从鞍座的底部区域开始，再到鞍座的顶部区域，用泥刀将环氧树脂均匀涂敷至事先标记好的参考线位置;同时将少量环氧树脂倒入预先做好的四个试验样块模具中（固定端、滑动端各2个）;

（3）整个混合与浇注过程中，周围不允许进行打磨、电焊、气割等作业;

（4）由于环氧树脂的浇注量较大，固化时间短，必须保证充足的搅拌设备和人手，确保燃料罐在环氧树脂开始固化前落座到位。

5.3.3  燃料罐落座

（1）用卷尺分别测量滑动木块和固定加强环木块的最低点到鞍座的高度，再用浮吊缓缓调整罐体至水平，要求前后高度差<16mm;同时要确保罐底木块两侧与钢槽两垂直挡板的间隙相等，保证多余的环氧能平缓地溢出;

（2）燃料罐艏艉中心线与鞍座中心线的最大偏差，不超过±16mm;

（3）将燃料罐缓缓落座到鞍座上，当多余的环氧树脂平缓地从鞍座钢槽中沿侧壁溢出时，表明鞍座钢槽与罐底木块间已全部充满了环氧树脂;在鞍座顶部区域，必须确保木块与鞍座间隙由环氧充满，对于环氧流挂造成的间隙必须及时补充环氧树脂;

（4）用塑料板将溢出的环氧树脂刮掉，其中滑动鞍座的上层木块不得粘有环氧树脂;

（5）松开吊钩钢索，吊装结束。

5.4  环氧树脂的固化和测量

待环氧树脂完全固化后，分别从四个样块模具中取样，向船东、船检报验硬度，要求巴氏硬度>30;环氧树脂经检验合格后，可拆除用于固定滑动端上部木块与不锈钢皮的临时螺钉;在前后鞍座重新安装好止浮装置，注意止浮装置与木块之间需保留5mm左右的间隙。

5.5  燃料罐的绝缘

安装结束后，对吊耳、止浮装置等进行包扎，做好保温绝缘工作，并认真检查燃料罐的绝缘和表面保护，确保没有出现裂缝或其他损坏。

至此，整个燃料罐的吊运和安装工作完成，如图5所示

6  结束语

卧式LPG燃料罐安装新工艺，优化了罐体吊运、鞍座定位、浇注环氧等工艺流程，对施工中的各个难点进行了说明并提出了解决方案，能有效提高安装的效率和质量。该卧式燃料罐安装工艺已在我司承接的4艘大型LPG双燃料改装船上实施验证，工序流程紧凑合理，施工安全可行，安装精度和质量得到船方的普遍认可，希望能为其他船厂提供借鉴和参考。

参考文献

[1] 鲁广科，沈玉贵，饶建荣等.某双燃料集装箱LNG罐立式安装工艺（J）.广东造船.2020，（04）.

[2]甘少炜等.液化天然气燃料船舶技术[S].中国质检出版社，中国标准出版社.2017，8.

[3]邱隆宝，刘集善等.船舶起重工[M].北京：国防工业出版社.2008年.

[4]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].机械工业出版社.2008，1.