新型LNG 储罐抗压环施工工序及控制要点

李金城

中国石油天然气第六建设有限公司 广西桂林 541004

随着我国对天然气需求的不断增加，LNG 接收站建设发展迅速，而LNG 储罐是接收站的重要设备。中国石油天然气第六建设有限公司是中国石油第一家参与LNG储罐施工的单位，已完成了上海LNG 接收站项目一期工程，以及大连、江苏、唐山LNG 接收站等项目的全容式LNG 储罐安装施工。在LNG 罐体安装方面已积累大量经验，获国家一级工法一部及多项关键专利技术。LNG 接收站中的主要结构为码头卸料，LNG 存储、工艺处理及外输，而这其中承担存储任务的LNG 储罐在工程建设中工期长、技术先进，一直作为整个工程的关键路径进行管理。较之常见的9%镍钢全容储罐，新型LNG 储罐在技术、施工、造价、安全性、节能降耗等方面具有较大优势。以下阐述新型LNG 储罐抗压环施工工序及控制要点。

1 抗压环参数

新型LNG 储罐拱顶抗压环安装位于混凝土罐体圆周内壁标高43085mm 处，主要由抗压环主体、锚固板、及抗压环钢支架等组成，抗压环参数见表1。

表1 新型LNG储罐抗压环参数

2 抗压环施工工序

抗压环的施工工序为：抗压环下料→抗压环地面预制→钢支架定位测量与安装调节→抗压环吊装、组对、焊接。

（1）根据施工图纸，利用数控切割机进行抗压环的盖板、立板下料，抗压环下完料后要求对其尺寸进行测量检查；考虑对接焊缝焊接时的收缩量，立板及盖板下料时长度增加2mm，使其立板对接缝焊接收缩后立板边长仍与混凝土罐壁边长相符。混凝土内壁也为56 边形，此处应注意，新型LNG 储罐与9%Ni 罐不同，每块抗压环长度都应与内壁边长相同，不能用最后一块预留抗压环去弥补前面的尺寸偏差。

（2）抗压环地面组队预制前应完成预制胎具的制作，使用CAD 绘制胎具图纸，应保证胎具立板对接缝角度及立板与盖板角度与图纸相符，预制好胎具后检查胎具角度。抗压环胎具见图1。

图1 抗压环胎具

（3）在胎具上进行抗压环的组装，组装完成后对抗压环立板与盖板角焊缝的角度，以及立板对接缝角度进行测量检查，确认无误后进行角缝封底焊和对接缝焊接；为防止角焊缝焊接变形，需焊接固定斜撑，每组抗压环安装7 根L=1300mm 的斜撑（图2），且均匀分布。

图2 抗压环存放示意图

（4）新型LNG 储罐抗压环共计预制组装成28 组，根据图纸合理分为2 块立板+2 块盖板及2 块立板+1 块盖板各14 组，每组抗压环做好编号及焊缝信息标识。

（5）将组对好的抗压环吊装移位至存放场地，拆除固定斜撑，利用手工焊完成余下角缝焊接工作，对角缝进行外观检查和PT 检测，见图3。

图3 抗压环焊接

（6）抗压环角焊缝焊接过程中，由于焊接收缩，需不间断地对焊脚高度及抗压环角度进行检测，详见图4。

图4 焊缝角度检查

3 抗压环罐顶安装

（1）抗压环吊装前完成F 钢支架的安装工作，钢支架安装完成后测量安装半径偏差，并根据半径偏差确定抗压环与钢支架连接板的下料宽度，确保抗压环安装半径。另外，钢支架上的支撑槽钢焊接前应使用全站仪测量标高，即槽钢上表面为抗压环立板下口的标高。

（2）预制完成的抗压环选用150t 汽车吊进行吊装组对，吊装前使用全站仪测量出安装基准点。抗压环共计28组，为方便控制定位，每一组的安装方位都应测量标记。

（3）每组抗压环吊装就位后，调整好安装半径、角度及对接缝间隙，然后将抗压环与F 支架进行焊接固定。抗压环吊装见图5。

图5 抗压环吊装

（4）抗压环对接缝之间安装立缝组对卡具，利用这些卡具来进行焊缝间隙、错边量、棱角度及垂直度的调整。所有抗压环半径及垂直度调整合格后，进行抗压环立板焊缝的焊接。

（5）拱顶气顶升后进行拱顶板与抗压环焊接，焊接完成后进行真空试漏，并对抗压环顶部锚栓进行安装焊接。

4 抗压环焊接控制

抗压环焊接方法及焊接材料选择见表2。

表2 焊接方法及材料

抗压环焊接工序：制作胎具→立板与盖板拼装→焊前打磨→焊前预热→抗压环打底层焊接→打底层检测→抗压环填充盖面层焊接→焊缝表面PT 检测→抗压环螺柱进行焊接→抗压环安装缝焊接→抗压环立板与盖板预留角焊缝焊接→锚固件与端板单独预制好→锚固件与抗压环盖板焊接→抗压环与拱顶板角焊缝焊接。

（1）抗压环由立板和盖板组成，预制主要为抗压环立板和盖板角焊缝的焊接，焊接过程主要为控制焊接变形。

（2）焊前用砂轮机将坡口及坡口20mm 范围的的氧化层、油污、铁锈打磨干净。

（3）定位点焊：作为正式焊缝组成部分的定位焊缝必须完全焊透，并且熔合良好，不得有裂纹，否则必须清除重新焊接。如有夹渣、气孔时，必须去除，不能存在缺陷，保证底层焊道成型良好，减少应力集中。正式焊接时，起焊点在两定位焊缝之间，同时要控制好定位焊缝的长度、厚度和间距，保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂。在打底焊道焊接前，对定位焊缝进行检查，发现缺陷必须完全去除掉，才能进行施焊。定位焊缝的长度、厚度和间距的要求见表3。

表3 定位焊缝的长度、厚度和间距 mm

（4）抗压环焊接前预热温度应高于40℃, 预热范围坡口两侧不小于焊缝宽度的3 倍，预热范围200mm 内用保温棉进行保温。焊接过程中，最底道间温度不低于预热温度，层间温度不得超过350℃。当环境温度无法满足焊接要求时，焊前预热及道间温度的保持采用火焰加热法，并用红外线测温仪进行测量监控。

（5）打底焊接采用分段跳焊的方式，焊300mm 跳300mm，层间接头和道间接头错开不小于50mm。

（6）每一层的焊缝必须一次连续焊完，若中间间断再次焊接容易造成接头位置应力集中，产生裂纹。

（7）若焊工临时停止施焊，造成焊缝温度低于预热温度，再次进行加热后，才允许进行焊接作业。

（8）立板与盖板的角焊缝两侧预留500mm 不焊（见图6），留作收缩；待安装缝焊接完成后，再进行预留收缩焊缝的焊接。

图6 预留角焊缝

（9）抗压环盖板端头焊接时，必须加引弧板。在焊接过程中严禁在母材上引弧，可以在引弧板上或者在焊道内引弧。在焊道内引弧时，如有缺陷要将缺陷去除掉再进行焊接。

（10）焊接小坡口侧前，需要对打底层进行清根处理，采用碳弧气刨清根时需清除表面碳化层2mm 左右。清根完成后，经质检人员确认合格后进行清根层渗透检测，严禁不经过渗透检查直接进行小坡口侧焊缝填充。

（11）当焊道宽度超过焊条直径2.5 倍时，要进行排道焊接，排道要均匀布置。

（12）焊接完成后，对焊缝表面进行修磨，将焊缝表面打磨干净，将存在的缺陷去除掉，然后对表面进行渗透检测。

5 结论

通过总结抗压环施工过程各控制点容易出现的问题并采取相应措施,在实际施工生产中，新型LNG 储罐抗压环施工满足设计及相关规范要求，无损检测合格率达到99.5%，施工效率满足现场的要求，为后续新型LNG 储罐施工提供宝贵经验。目前已完成新型LNG 储罐气顶升工作，将全面进入内罐施工阶段。作为陆上新型LNG 储罐建设领域的先行者，中国石油天然气第六建设有限公司将持续深化各方合作，加大科技创新力度，致力于提升国内新型LNG 储罐安装质量。总结抗压环施工过程各控制点容易出现的问题及采取的相应措施如下：

（1）材料验收：材料到货后，现场核对到货清单和实物材质、规格型号、数量等是否一致；对材质进行打光谱抽检；组织总包监理PMC 等单位参与验收；做好材料标识及上盖下垫存放。

（2）下料尺寸：下料前进行技术交底并仔细审图；对下料过程做好下料记录；质检员或技术员随时抽查下料记录核对下料情况。

（3）组对角度：使用CAD 绘制抗压环预制胎具图，确保抗压环预制角度在设计允许偏差范围内；抗压环预制组对焊接前后，使用电子角尺或样板尺进行测量调整控制；抗压环组对点焊焊前，立缝使用夹具固定，盖板与立板搭接交缝使用斜撑固定。

（4）吊装就位：预制好的抗压环采用多点进行吊装，钢丝绳下端使用导链连接便于定位调节；钢丝绳及吊耳需要经过计算，吊耳焊缝处需要PT 检测合格；吊装就位前需要对F 钢支架进行测量及定位标记；吊装就位后，使用经纬仪测量垂直度。

（5）焊接：抗压环打底焊缝进行PT 检测合格后再进行后续焊接；打底焊接采用分段跳焊的方式, 焊300mm跳300mm，层间接头和道间接头错开不小于50mm；抗压环焊接前预热温度应高于40℃，预热范围坡口两侧不小于焊缝宽度的3 倍，预热范围200mm 内用保温棉进行保温；立板与盖板的角焊缝两侧预留500mm 不焊，留作收缩，待安装缝焊接完成后，再进行预留收缩焊缝的焊接；焊接过程按照作业指导书进行施焊，要控制好定位焊缝的长度、厚度和间距；抗压环安装缝要隔缝跳焊；焊工施焊前要进行技术交底，焊工不能超资质焊接，要持证上岗；焊接过程质检员或焊接技术员要全程参与监督指导，并加强三检制管控。