2009年12月中国设备工程液化天然气大型低温储罐建造监理实务（上海环亚工程咨询监理有限公司，上海）要：阐述液化天然气大型低温储罐建造监理要点。关键词：大型低温储罐；建造；监理中图分类号：TV5文献标识码：B文章编号：167-7（2009）2-355一、项目概况液化天然气（LNG）是通过将常压下气态的天然气冷却至62凝结成液体，天然气液化后可大大节约储运空间和成本，是一种清洁、高效的能源。随着城市液化天然气的广泛应用，液化天然气低温储罐正向超大型化发展。上海环亚工程咨询监理有限公司承LNG低温储罐监理项目，其低温储罐具有目前世界上大型LNG储罐的典型结构。储罐为双层构造，其外罐为混凝土罐底及预应力钢筋混凝土罐壁，外罐内壁设置有A56钢板焊制的防潮屏蔽层，外罐顶为钢顶及钢筋混凝土灌注复盖的复合拱顶。其内罐为9%Ni钢制的自承式开顶罐，内罐上方设置铝合金吊顶以便在吊顶上安装绝热材料。在内外罐之间设置5m高的由9%Ni钢焊制的壁角保护装置及次级底板，在内罐泄漏时可由此中间罐起保护作用。内外罐之间用弹性玻璃稀毯及膨胀珍珠岩填充绝热，在内罐底板、次级底板和防潮屏蔽底板之间均分别用泡沫玻璃砖及干砂绝热。

内罐公称容积：设计标准：美国API62《大型焊接低压储罐设计和建造》附录Q外罐：预应力钢筋混凝土罐壁内径：φ548mm。壁厚：65mm。罐壁高/总高度：29.3m/36.642m。罐顶混凝土厚：4mm。内径：525mm。壁高：26.73m。壁厚：7.7mm、2.3mm、mm、9mm、8mm。单台储罐本体钢结构重量：37.4t（其中9%Ni钢632t钢罐顶吹升储罐钢罐安装高度为29.3m，直径，重量约3t，采用气升法到位。当外罐混凝土罐壁浇筑至4~24m时，进行压缩环安装预埋；当完成混凝土压顶浇注且养护后即29.3m时，用鼓风机将钢罐顶吹升且与预埋压缩环相焊接，然后再在钢罐顶上浇筑钢筋混凝土，形成完整的混凝9%Ni钢内罐安装9%Ni钢内罐直接储存液化天然气，是LNG储罐的核心部分，由九圈厚度为7.7～8mm钢圈组成，每圈由4块钢板组成，采用正装法施工。组对间隙、错边量、棱角度及上口水平度的调整是否到位将直接影响到焊接质量和应力状9%Ni钢板焊接本储罐内罐纵向焊缝采用手工焊，焊条选用瑞典.55直径2.5～4mm多道焊。横向焊缝采用自动焊，焊机设备监理35中国设备工程2009年12月选用南京佳创机电设备有限公司生产的用于低温储罐专用焊机YS-AGW-LNG-1单面埋弧横焊机，背面带焊剂保护。

电源选用林肯C/DC-1000型用其交流波。9%Ni钢是含Ni9%低碳铁素体型调质钢，工作温度可达到-196，从理论研究和实践应用中获知，9%Ni钢焊接中可能出现的问题是焊接裂缝、焊接冷裂缝、热影响区和整个焊接接头低温冲击韧性以及焊接电弧偏吹。因此本储罐9%Ni钢焊接工艺选择（包括焊接方法、焊机、电源极性、焊材、焊接参数、坡口型式）、组装、焊接工艺纪律的制定和焊接质量控制，都是针对9%Ni钢焊接接头可能产生的上述四方面问题而展开的。储罐绝热LNG储罐内罐设计温度为162，设计日蒸发率小于0.08天，因此储罐必须具有良好的绝热性能，储罐绝热包括底板绝热和罐壁绝热。底板绝热。下层防潮屏蔽底板和中间次间底板之间设有两层泡沫玻璃砖及两层干砂，外圈为钢筋混凝土砌块支承内罐筒壁。干砂采用2.5mm筛网过筛并干燥至含水率低于2%，每层干砂铺设使用水准仪，在半径26.25m圆周上和八等分半径上共选取120个点测量标高以控制砂层标高和平整度，满足各点标高差小于10mm。钢筋混凝土环梁铺设在次级底板上，设计要求在任一9m距离内标高小于3mm，整个圆周范围内小于6mm，以保证内罐第一带圈板上口水平度在允差范围内。

罐壁绝热。在内外罐之间的环形空间，当内罐外壁玻璃纤维毯挂贴完毕后，将膨胀松散的珍珠岩填充空间。现场设置两台可移动式珍珠岩卧式膨胀炉，采用密相气流输送方式，24h连续作业，通过管道输入罐顶20只填充口。在整个充填过程中充填高度始终被检测，同时根据充填高度的变化调整和变换充填口，并由罐内环形吊车轨道上悬挂电磁震动振实器分层进行振实，以达到压实密度要求。二、关键工艺技术应采取的工艺措施罐顶吹升工艺措施钢罐顶用气升安装是LNG储罐常用施工方法，具有经济、安全、便利、快捷的优点。气升装置由平衡装置、密封装置、定位装置、鼓风装置和供电系统五部分组成。平衡装置为在罐顶气升时保持平衡，设置20套平衡装置，每套平衡装置包括上部吊架、导向滑车、平衡索、铺点和调节口。平衡装置的平衡工艺措施如下。每组平衡装置的平衡索必须通过罐中心，即两侧对应的导向滑车连线通过罐中心。同一组平衡装置的上部吊架导向滑车与下部罐顶导向滑车处于垂线内。平衡索穿过罐顶板上开孔与底板锚固件连接，罐顶板开孔位置应准确。平衡索预拉紧力应一致，保证20组平衡索均匀受力使罐顶不会发生倾斜。平衡钢索预拉紧力不宜过大或过小，应保持适当涨度，水平方向避开吊平顶的吊杆（罐顶气升时铝吊平顶与罐顶组装在一起）。

密封装置为保证罐顶气升时罐顶与混凝土外罐之间的密封，沿罐顶板外沿四周需安装密封装置。密封装置采用涂聚氯乙烯三防布共三层，中间夹一层钢丝网罗，层与层之间用502胶水粘合而成。密封装置安装于罐顶板内侧，外沿用焊条制成的双头卡子连结固定保证安装牢固。密封装置的工艺措施如下。混凝土外罐内壁不得有拆模后遗留的铁钉、毛刺等可能会刺刮密封布的任何凸物，内壁任何凹陷或凸出点必须铲补平整光滑。混凝土外罐内径、垂直度应在允许偏差范围内。制作密封装置的材料包括聚氯乙烯三防布、胶水必须满足产品特性要求以便保证拉伸强度和粘接力。密封布接头至少有300mm的搭接宽度。定位装置罐顶气升到位后与压缩环组装定位装置应迅速进行焊接，由于罐顶拼焊周长将近170m，定位装置共需80套。为加快进度缩短拼焊周期，划分四个区段，投入20名焊工和20名冷作工同时进行，其工艺措施如下。与罐顶板组合的压缩环上板整圈（呈现锥型）角变形不得大于5mm（1mm样板测量），使罐顶板与压缩机自然吻合。拼装夹具设计合理，既作为组对夹具，又能通过夹具起到临时支托罐顶部分重量作用。应合理设计夹具“H”形板，焊接位置与墙面水平距离，必须保证罐顶上升时“H”形板不会与压缩环相碰。

“H”形板与罐顶板焊接距离必须可靠。鼓风装置罐顶气升用风机先用锅炉离心风机，风机流量10万mh，风压，功率132kW，转速，共两台，其中一台工作由电网供电，另一台备用由500kW柴油发电机一对一供电。其工艺措施如下。风机进口必须设置铁丝网防止异物吸入并保证人身安全。风机选型根据罐体容积、设定的最大气升速度、理设备监理年12月中国设备工程论气升风压、漏风系数等工艺参数进行计算，保证风机工作特性曲线满足气升要求。 两台风机一开一备，为防止意外亦可并联运行。 风机出口与风道连接采用厚帆布作软连接，起到隔振 消声作用。 在风机出口风道上安装U型水压升，量程大于 1.96kPa，测点与风机出口保持足够距离防止干扰数据准确 LNG储罐安装涉及焊接钢种有9%Ni钢、铝合金、316L不锈钢等，但关键技术是9%Ni钢焊接，也是本工程的 主要难点。9%Ni钢焊接时粗晶粒区会出现粗大的马氏体和 奥氏体组织，逆转奥氏体的减少与贝低体组织的出现均会使 焊缝金属及熔合区的低温韧性降低，因此焊接线能量大或在 高温区停留时间长，过热区宽使晶粒越为粗大导致低温韧性 下降。

熔合区出现硬化则会产生焊接冷裂纹倾向，焊缝金属在 结晶过程中低熔点杂质偏析是产生焊接热裂纹的主要原因， 结晶过程越长偏析越严重。由于9%Ni钢磁化敏感大，易造 成电弧偏吹引起焊接缺陷，直流电容易使9%Ni钢产生剩磁 因而发生磁偏化现象使电弧失去控制，故在施工过程中要严 格控制引起磁化的各种因素。提高焊接接头低温韧性，防止 焊缝出现冷、热裂纹，减少或防止磁偏吹的工艺措施如下。 选用较小的线能量与较低的层间温度，以减少高温区停留时间和增加冷却速度。同时增加焊接层数，通过后续 焊道的回火作用，促使逆转奥氏体转化以提高低温韧性。 减少焊接接头残余应力，不强力组装及采取合理的焊接顺序，采用对称、同步施焊减少拘束应力以控制冷裂的 产生。 焊口表面清洁，去除水、油污及有机物，在大气湿度超过90%时停止施焊，在大气温度低于0时预热到手感 温度，焊材严格烘干，以避免氢气的积累，防止氢裂纹的产 采用较小线能量，较细的焊丝，控制合理的坡口间隙，彻底打磨弧坑消除火口热裂纹。 手工焊采用交流电源横焊埋弧，自动焊采用交流方波电源，解决9%Ni钢焊接的磁化问题，在运输、安装过程 中控制一切对9%Ni钢板产生剩磁的因素。

三、关键工序监督检查要点及实施 钢罐顶在地面组装后，其顶板外缘边与混凝土外罐内壁之间距离仅有几毫米，因此对混凝土外罐内壁的直径和 垂直度要求很严格，如果在混凝土浇捣中出现局部胀模导致 的凸鼓量超过罐顶板外缘与内壁间隙量时，将会造成罐顶吹 升受阻，所以必须认真复核混凝土内筒的几何尺寸，包括不 同高度处截面直径以及各方位80条母线的垂直度，组织做好 土建与安装工序交接和验收工作。 一组平衡装置的钢索，上端与顶部吊架U型卡扣系结固定，然后引下，通过罐顶φ25mm开孔穿入罐顶主橼上 固定的单滑车和直径对侧对称位置的单滑车，最后向下与罐 底地锚系结。顶部吊架钢索系结点共20个在圆周上均布，其 各点应处于同一半径上且与下部顶板开孔处于垂直线上，这 样在罐顶气升过程中张紧的钢索起到轨道作用。所以罐顶开 孔点位置是通过由30m标高的顶部吊架钢索系结点吊锤而获 得的。为了确保吊点位置准确，监理人员监控重点如下。 复核顶部吊架系结点位置是否准确。 吊锤测量时风力必须小于四级。 吊锤采用铅质制作保证足够重量。 吊锤操作应有经验的人员实施。 平衡钢索的预紧力应控制在约，以保证20 组平衡装置都能共同起到作用，钢索预紧采用花兰螺栓及手 拉葫芦调整，预紧张拉力用谐振频率方法检查F=17~18次/ 10s，即用力打击钢索使其振动然后测定10s内振动次数在 17~18次。

监理人员对已预紧钢索逐根复核并同时对水平段 钢索的挠度值进行比较。 平衡钢索的终端与地锚系结，每组地锚用四只M16化学螺栓固定，对全部80只化学螺栓逐根进行拉拔试验，其 拉拔力均大于46.1kN，对个别不满足要求的化学螺栓拔除后 换位重新植入。监理人员全程进行监控。 密封装置制作在现场进行，采用PVC玻璃纤维布中间夹钢丝网用胶水粘合而成，玻璃纤维布拉伸强度值，通过 抽样试验符合规定值，胶水采用502胶，其粘接性能应良好 （在制作中曾发现有一批胶性能低劣，监理指令停止使用）。 密封装置固定在罐顶边缘采用3.2mm焊条弯曲制成双头钉焊于顶板上，双头钉穿过PVC布后板平。密封布在 受空气内压作用时贴紧外罐，罐顶气升中产生摩擦力使双头 卡处于受拉状态，且密封布脱落引起气封失效后果不堪设 想，所以对密封装置固定可靠性能的检查十分重要，在监理 人员建议下为了保证安装牢固，在使用双头卡的同时外加一