浅析大型外浮顶储罐浮舱板平整度的提高
摘 要：通过对林源原油储备库工程、铁岭商储库工程、大连港7#-8#原油罐组工程及锦州港油品罐区工程等50台大型储罐（10×104m3）浮舱的调查情况看，有近20%储罐（10台）浮舱板平面度在建设过程中因为各种因素出现过超差情况，导致返工、返修情况的发生，严重影响工程建设进度，造成物资成本、人力成本的增加。因此提高大型外浮顶储罐浮舱板的平整度是储罐设计及施工过程中急需解决的关键问题。
关键词：大型浮顶储罐；浮舱板；平整度；偏差；提高
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.040
1 前言
随着国家能源战略的调整，大型原油储罐（以10×104m³双盘式外浮顶储罐为例）的建设得到了快速发展，在整体结构及系统不断得到改进和优化的情况下，影响油罐安全运行的局部细节的设计和改进成为了储罐设计的关键环节。
浮船是大型双盘式外浮顶储罐的关键组件，随液位升降，起到隔绝空气和介质的作用，能有有效降低油品的蒸发损耗，节约大量成本并杜绝火灾等危险事故的发生。浮船结构由浮顶顶板、底板、环板、隔板及浮船附件组成，浮顶上表面呈“W”结构，大型双盘式储罐浮舱板的平面度直接影响储罐浮顶的安全运行。偏差过大的结果：（1）浮顶易积水，影响浮顶排水效果；（2）偏差部位易受力不均，造成损害，造成浮舱泄漏；（3）影响美观。
因此提高大型外浮顶储罐浮舱板的平整度，降低平面度偏差在储罐设计及建设过程中具有非常重要的研究价值。
2 正文
经过对林源油库（10×104m³外浮顶油罐）、铁岭油库（10×104
m³外浮顶油罐）的调研，发现影响浮舱板平整度的主要因素是：
（1）整体焊接面积大：10×104m³外浮顶油罐直径为80m，焊缝长，焊接工作量大，而焊接收缩量与焊缝长度呈正比，因此焊接引起的收缩变形将难以释放，这是导致浮顶顶板、底板因焊接收缩产生较大的波浪变形的根本原因。
（2）浮顶顶板、底板厚度薄：浮顶顶板及底板厚度仅为4.5mm，刚性差，在浮顶顶板、底板焊接要求仰焊为隔200mm焊100mm的断续焊，正面要求满焊的情况下，焊接很容易使大面积薄钢板产生较大的波浪变形。
（3）浮顶的组对：浮顶组对过程中浮顶底板的12‰的设计坡度问题及船舱与水平面的垂直度不宜保证。
（4）浮船加固支撑点少：支架由为支撑框架和隔板组成，主要满足的是船舱的间距、检修的方便和浮船的强度需要，并没有考虑焊接变形的因素。
针对以上存在的问题，总结储罐建设过程中的经验，可以从以下几个方面对浮舱板安装过程进行改进：
（1）板材组对时留有一定的焊接收缩量，使焊接后的残余应力能够得到释放。
（2）浮舱顶板及底板先焊短焊缝、再焊长焊缝，最后焊丁字缝。长焊缝的焊接过程中采用分段退焊的方法进行可以有效保证焊接的质量。
（3）选择合理的焊接工艺参数，严格控制热输入量。
焊接能量输入的大小对焊接质量有较大的影响。电流过小，电弧不稳定会造成未焊透和夹渣等缺陷；电流过大，易产生咬边，增大焊接的残余应力，导致焊接变形过大。通过不断实践和经验积累，大型储罐浮舱板焊接工艺参数如表1。
（4）选择合理的浮舱板排版形式及浮船组装顺序，控制焊接变形。
浮舱排板采用“人字形”布板，相对于“条形”排板的优点在于：短焊缝与长焊缝交错焊接能够很好的使长焊缝焊接过程中累积的残余应力得到释放，控制板材的波浪边形。
优化浮船组装焊接顺序：浮船外圍浮舱在焊接过程中会向内收缩，从而引起内部环舱的相互擠压，在内部一、二圈环舱已焊接固定的情况下，变形量释放不出去，导致一、二圈板发生严重变形。因此浮船组装焊接顺序由传统的从内向外（第一圈浮舱→……第六圈浮舱→第八圈浮舱→第七圈浮舱）改为依次组装第三圈浮舱→……第八圈浮舱→第二圈浮舱→第一圈浮舱。优势在于：外舱施工时，保证一、二舱内的浮顶底板先不点焊，使其变形可以自由释放。同时三到八圈的浮舱的拘束度更保证了一、二舱的平整度。降低了浮舱板局部凹凸变形超差的机率，减少了施工后对浮舱板校正、返修的成本。
（5）预制时对中心筒进行加固，防止焊接时的收缩变形带动底板变形，并在每个单独的浮舱中利用浮船的支撑框架和隔板作为刚性固定，对底板进行焊接，约束焊接变形。
（6）局部小范围在焊接过程中可以一边施焊，一边配合使用小手捶锤击焊缝区，以达到释放应力，控制焊接变形的目的。
（7）热处理法。 利用火焰对焊件进行局部加热，使焊件产生新的变形来抵消焊接变形。火焰矫正变形的效果取决于三个因素：加热方式；加热位置；加热温度和加热面积。
（8）防变形卡具的应用。例如背杠在焊接过程的应用可以增加薄板的刚度，达到控制薄板局部焊接收缩变形的目的。
3 结语
经过后期检测，通过以上措施能够有效调高浮舱板建设过程中的平整度，节约了大量的人力、物力、财力，并通过规范化流程，在同类型储罐建设过程中推广，产生了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[S].（GB50341-2014）.
[2]立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范[S].（GB50128-2014）.
[3]球罐和大型储罐[M].化学工业出版社.258-262.
上一篇：核聚变能源时代还有多远