全容立式圆筒形LNG 储罐工程质量控制重点分析

金 健

（中海油安全技术服务有限公司，天津 300450）

0 引言

LNG（液化天然气）储罐是LNG 接收站中的重要组成部分，大型LNG 低温储罐按结构可分为单容罐、双容罐、全容罐3 种类型，目前普遍采用的是全容罐的结构类型。其储罐罐体呈内、外两层结构。外罐罐壁为预应力混凝土结构，上有金属拱顶，拱顶上部分层浇筑混凝土。储罐外罐壁内侧有一层防潮板（碳钢材料，通过预埋件贴在外罐壁内侧并进行密封焊接）、约5 m 高角保护。内罐罐底由3 层钢板及保冷层组成，最下层底板为碳钢防潮层，中上两层底板为9%Ni 钢，防潮板与中间包之间铺设泡沫玻璃砖保冷层。内罐罐壁为9%Ni 钢，顶部有铝合金吊顶，铝合金吊顶通过吊杆与外罐拱顶骨架连接，铝合金顶上部有保冷层，内外两层罐壁间填充珍珠岩保冷材料。罐壁无管口，所有管线都由罐顶开孔与罐内连通。由于其材料的多样性、工艺的复杂性、技术的特殊性，所以需对LNG 储罐安装工程施工重点与难点进行分析，提出有效措施，从而达到提高LNG 储罐施工质量的目标。

1 全容立式圆筒形LNG 储罐工程质量控制重点

LNG 储罐建设包含桩基施工、混凝土施工、钢筋施工、管道安装、设备安装、焊接和无损检测等多项专业，储罐容量从最初的3 万立方米发展到27 万立方米，施工难度也逐级提升，所以质量控制显得尤为关键。为了保证储罐工程建设阶段的质量，在项目施工前期，建立完善的质量保证体系，具有满足开工要求的组织机构、设计文件、场地和物资等条件，各专业施工前编制符合设计文件和标准要求的施工方案并完成审批，施工过程严格按照设计要求、标准规范执行，验收前依照“三检制度”自检完成，根据检验、试验计划完成施工工序或成品的检测，并参考其他项目总结的质量控制亮点、质量通病及典型案例。

1.1 桩基础施工控制

LNG 储罐对承载力要求较高，特别是对抗振能力的要求很高，因此设计一般选用柱底后注浆的大直径钻孔灌注桩，其中钻进成孔是混凝土灌注桩施工中的重要部分，受地质情况的影响特别对于含有流塑状态的软土层，如果成孔质量不好，容易发生塌孔、缩颈、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等质量问题。其次钢筋笼制作前，首先要检查钢材的质保资料，资料齐全后再按照设计和标准规范的要求验收钢筋的规格、尺寸和数量，并按规定进行原材料抽样复试和连接试件检验，合格后方可使用。钢筋加工过程中重点监控钢筋加工、钢筋安装尺寸、钢筋焊接等方面。桩基检测是检验桩基位置、缺陷、强度和承载力的重要检测，应作为关注的重点。

1.2 承台施工控制

LNG 储罐的承台厚度及面积较大，对各项资源的需求量较大，应重点关注测量放线、钢筋绑扎、预应力管固定、模板支护、混凝土建筑等是否符合标准规范的要求。如施工过程质量控制不当，承台易发生裂纹、蜂窝麻面、孔洞、强度不足等问题。

1.3 罐壁施工控制

在LNG 储罐罐壁施工中，根据设计高度将储罐分成多个施工层，每个施工层应做好测量放线、罐壁钢筋绑扎、预应力波纹管安装、预埋件安装、模板安装和混凝土浇筑等工序。

1.4 罐顶施工控制

LNG 储罐穹顶混凝土浇筑同承台、罐壁浇筑相同，属于大体积混凝土施工，在施工过程中同样要重点加强对温度裂缝的控制。

1.5 预应力施工控制

LNG 储罐外罐设计一般为后张预应力混凝土结构，预应力钢束布置在承台和罐壁内。预应力施工过程中，必须严格按照设计的顺序进行，控制要点包括预应力钢绞线穿束控制、预应力钢绞线张拉和预应力灌浆控制。

1.6 内罐施工控制

LNG 储罐内罐与低温液态LNG 直接接触，是整座储罐的核心，应重点关注9%Ni 钢的原材料、钢板加工、焊接、储罐安装几何尺寸、储罐压力试验等。

1.7 气顶升控制

LNG 储罐气顶升是个LNG 储罐建造中的重点之一，要做好气顶升前的质量控制、气顶升过程的质量控制、拱顶和承压圈之间焊接的质量控制、施工安全控制、气顶升工具的检查、人员的控制、电源的控制和气压顶升的控制等。

2 LNG 储罐工程质量控制措施

2.1 桩基础施工控制

成孔垂直精度是混凝土灌注桩顺利施工的重要条件，否则会造成钢筋笼和导管无法下放。隐私钻机就位时必须平正、稳固，钻进过程中钻机操作人员应随时注意垂直控制仪表，以控制钻杆垂直度，保证孔垂直度偏差不大于1%。当孔深接近设计深度时，应进行清孔并检查孔深、孔径。导管安装完毕后，应再次检查孔内泥浆指标和孔底沉渣厚度，如超出要求则应进行2 次清孔。钢筋笼制作前，应对钢筋、焊材、套筒进行验收，并进行原材料的复验和钢筋连接试验，合格后方可使用。钢筋笼支座过程中，严格按照设计文件要求，控制钢筋间距、钢筋焊接长度、套筒露丝长度、焊接质量等控制点。LNG 桩基施工完成后，要进行桩身完整性检测、钻心检测和静压试验等，检测施工质量。

2.2 承台施工控制

承台施工中应注意预应力管束的安装，安装时应采用工具将波纹管固定在钢筋支架或拉筋上，待承台上下层钢筋绑扎完成后，精调整波纹管的位置，将其固定在上下层钢筋网片上，确定波纹管在混凝土浇筑过程中不会位移，波纹管安装完成后，应进行通球测试。在大体积混凝土施工过程中应使用正确的配合比、控制浇筑和养护温度，采用分层分区浇筑的方法，减少混凝土承台产生缺陷。

2.3 罐壁施工控制

预应力波纹管的连接和铆座有的安装方式与承台一样，安装过程中应重点控制水平预应力波纹管和竖向预应力波纹管的水平度、垂直度、安装的位置、标高及牢固程度，并注意预应力波纹管的热缩胶套的接口是否粘结紧固。模板系统的质量对结构成型后的效果有重要影响，LNG 储罐施工时，在综合考虑施工进度、结构特点及其他相关因素后，一般选择定性的DOKA 模板爬升系统。DOKA 模板组装前，首先应对模板材料的质量进行检查，以保证组装的精确性和混凝土的观感质量，还应保证模板的密封，特别是模板下端口必须贴紧混凝土面，以免漏浆。在混凝土浇筑过程中，防止产生冷裂纹。混凝土振捣严格按照规范要求进行，严防漏振或过振，保证沪宁图振捣密实又不产生离析。在进行上层混凝土浇筑过程中，应加强下层混凝土的2 次振捣，以提高混凝土的密实度。

2.4 罐顶施工控制

混凝土穹顶施工时由钢结构穹顶作为穹顶混凝土施工底模，施工时需对储罐内进行充气保压，使钢结构穹顶获得足够的支撑。穹顶施工主要工序包括穹顶钢筋绑扎、预埋件安装和混凝土浇筑。钢筋支座、安装应严格按照设计和施工规范要求进行，钢筋保护层厚度必须满足设计要求，预埋件的位置、标高应准确并固定牢固，严禁钢筋与预埋件的穹顶管口、喷嘴和附着于管口和喷嘴的预埋钢板接触。

2.5 预应力施工控制

预应力施工的主要工序包括预应力钢绞线穿束、张拉和灌浆等工序，在预应力钢绞线穿束之前，应对钢绞线的外观和各项性能指标进行检查确认，同时检查施工平台的稳定性和穿束机的良好性。拆除锚座上的保护模板，用高压空气进行通管，清除波纹管内的水、灰尘及沙子等杂物，并对锚座口做好标记。穿束完成后安装锚环和夹片，并对露出来的钢绞线进行保护，做好穿线记录。在预应力钢绞线正式张拉之前，需要在2 个预应力束上进行足尺摩擦实验，已验证孔道与钢绞束的摩擦因数与设计取值一致，如果偏差较大应采取措施。预应力灌浆前，应对孔道进行气密性试验，对灌浆管路和阀门进行水压试验，合格方可灌浆。钢绞线穿入孔道后应尽快进行张拉和灌浆，灌浆前应检查储存池内的灌浆料体积，确保其可以足够注满一根波纹管孔道。

2.6 内罐施工控制

LNG 储罐内罐焊接是储罐建造的关键环节之一，焊接接头性能直接关系到储罐的密封性与安全性。9%Ni 钢的焊接技术含量高、焊接难度大，可能出现冷裂纹、热裂纹、低温韧性降低以及母材磁化引起的磁偏吹等缺陷。罐内壁板安装后需对罐体垂直度、直径、上口水平度、椭圆度、安装记录等进行检查验收，还要关注储罐水压试验和气密性试验结果。

2.7 气顶升控制

应选择天气较好的时间进行气顶升工作，气顶升前应对风机系统进行试运行，气压顶升采用市电和发电机结合的供电方式，确保顶升过程的动力保证。气顶升开始时，安排检查小组通过安全通道进入罐内检查拱顶的密封、平衡以及确认拱顶是否与边缘立柱仅只是重力连接。当拱顶吹升至200 mm 时，保持拱顶悬停，通过预先准备好的钢筋调整拱顶平衡，检查小组确定罐内密封、平衡等没问题后撤出罐内。气压升顶过程中，严格控制顶升速度，防止速度过大拱顶发生偏转和倾斜。通过测量系统对拱顶的顶升速度和倾斜度进行测量，根据测量结果对气压顶升速度和倾斜度随时进行调整。气顶升前对拱顶上的与承压圈接触部位进行除锈、除漆、除油污、除湿，所有参与承压圈与拱顶之间焊缝焊接的焊工都必须考试合格，焊接前应检查组装质量，使用欧姆卡调整组对间隙，清除焊道两侧20 mm 范围内的泥沙、铁锈、水分和油污，并充分干燥。焊接材料为E7018，在焊条使用前0.5 h打开真空包装，将其放入焊条桶中。焊接时安排24 名焊工均布，按照同一方向同时分段焊接，焊接参数必须按照WPS 的要求，焊脚尺寸为6 mm，焊接2 遍，错开层间接头，引弧和熄弧都应在坡口内焊道上，定位焊长度不少于50 mm，间距300～400 mm，焊接完成后及时清除焊缝表面的溶渣、残留物和焊接飞溅物，所有焊缝经过质检员目视检测合格后做真空箱检测。

3 结束语

LNG 储罐建造过程必须按照设计文件、合同技术要求、标准规范来进行施工，并且重点控制储罐桩基施工、承台施工、罐壁施工、穹顶施工、内罐施工的施工质量。建立完善的质量管理制度，编制同步的工程资料，保证LNG 储罐建造的工程质量与运营安全。