大型低温常压LPG储罐现场安装工法

中国化学工程总公司建设继续教育用培训教材之一大型低温常压LPG储罐现场安装工法

二000年十月

目录1．概述

2．工艺原理

3．特点

4．适用范围

5．安装施工

6．机具设备与劳动组织

7．质量要求

8．主要安全措施

9．效益分析

10．工程实例

大型低温设备常压LPG储罐现场安装工法

1.概述

石油液化气(简称LPG)特性除易燃性外,还用一特性即可液化性.液化条件有两种:一是常温下加压后能以液态存在；二是在常压时在低温下也能以液态存在。采用常温下加压储存是使用压力卧罐或球罐,受压力影响,为安全考虑,储罐容量不能太大,几十吨、几百吨至千吨。使用低温常压方法储存石油液化气（LPG）是国际上先进方法，其特点是可以经济的大容量储存液化气。因为是常压，便可以建造大型立式圆柱型钢储罐，采用罐外保冷方法，大容量储存，单台可储存数万吨低温液化气。国内目前最大储罐可储存40，000吨。

使用地上式圆筒型拱顶双层金属结构（即双壁、双顶、双底）储罐是储存方法之一。内罐为平底、平吊顶，用于储存介质；外罐为平底拱顶，用作保冷保护罐。储罐保冷结构为内罐壁顶的外侧贴玻璃棉，内外罐壁之间填膨胀珍珠岩颗粒，内罐底和外罐底之间衬垫水泥珍珠岩保冷材料。储罐内壁钢板具用良好的耐低温性能，能承受低温状态下介质的静压和罐体自重。

还有一种形式是单壳罐，罐外保冷层用金属片保护，或单层罐外建造

一个水泥罐作保冷保护罐。

本工法是按双壳钢罐编写。施工验收按照美国国家标准API620（“大型焊接低压储罐设计和建造”）和ASME有关要求。储罐结构和技术参数见表1和图1。

2．工艺原理与程序

储罐特点：直径大、拱顶高、双层壁与外拱顶。如何又快、又好、又经济安装罐顶是一个难题。本工法介绍的是采用正装法同时安装内外罐壁板（即内外罐壁交叉着层层加高）采用气顶法安装罐顶，即在罐内底板上将罐顶组装成一体（外罐顶板、顶结构、内罐吊顶），再用气顶法单独将罐顶整体沿着内罐壁顶升到罐顶部，再与内外罐壁在高空连接。这是一种安装新工艺。

气顶需用的气体压力由下列式子计算：

P=（Q+f）/S （毫米水柱）

式中：P为气体压力，单位毫米水柱；

Q为被气顶部件总重量（罐顶整体与工装组件重量），单位吨；

S为被气顶部件横截面积，单位平方米；

f为气升时存在的摩擦力（密封件与壁板、钢丝绳与滑轮等产生摩擦力），f值是经验数值，与气升结构有关，f值Q值相比很小，一般取Q值1%～3%，单位吨。

由于罐直径很大，所以S值也很大，即使数百吨的罐顶，需要气压也很小，一般大风量鼓风机额定风压达到360毫米水柱，就可以实现将大重

量罐顶气升起来的目的。

LPG储罐的安装采用内外壁板交替正装，埋弧自动焊焊接环缝；手工电弧焊焊接纵缝，当内罐壁板安装至第四层，外罐壁板安装至第五层时，开始在罐内安装顶部刚结构与顶板，进行内外罐底板之间的保冷，安装内罐底板与吊顶板。当内外罐其余壁板与外罐壁上部承压圈安装完成后，采用气升法将顶结构连同顶板、吊顶板气升至顶部，与承压圈连接再完成附件安装。进行压力试验与完成内

表1 40000吨低温常压LPG储罐主要技术参数

底板

t6.4（A516Gr.60）底板

t6.4（A283Gr.C）

边缘板边缘板t8.0（A537Cl.2）t6.4（a283Gr.C）

图1储罐结构

外壁板之间与吊顶板上的保冷，最后充氮、表面油漆。LPG储罐安装工艺流程图见图2。

3．特点

3．1本工法采用预制厂深度预制，交叉作业施工，现场省时省工省力。

3．2本工法罐壁采用正装法，重要的壁板对接缝可以使用自动焊。

3．3本工法采用气升法仅单独气升大型双罐顶。

3，4本工法能保证低温钢焊接质量，同时便于全面质量控制。

3．5本工法施工作业面大，设备、机具利用率高。

4．适用范围

本工法适用于大型焊接双壳金属储罐、大型冷藏产品低压储罐、大型立式园筒形钢制焊接油罐正装法施工。

其中气升罐顶法是大型拱顶罐安装拱顶最佳方法。

5．安装施工

5．1焊接工艺评定

根据APl620第4．6条对所焊板材的焊接工艺(WPS)进行焊接工艺评定(PQR)，评定程序与标准按ASME第1X篇中规定进行。

5．1．1材料的认定

图2．双壳金属低温常压LPG储罐主要安装工艺流程图

注：以上施工程序可根据实际情况作适当的变更

根据罐体使用参数，内罐壁板采用A537c1．2，A516Gr.60，外罐壁板采用A283Gr.C，内罐板厚为6．4—27．6mm不等，外罐板厚为4．8—42mm不等。按ASME标准A537c1．2属P1和G3，A516Gr.60属Pl和G1，这些钢材的技术指标必须符合APl620．2和附录R中R．2的要求，按钢厂的钢材质量证明书对钢材进行验收，必要时尚应进行复验。焊接材料需符合ASME第二卷C篇中的要求。

5．1．2焊接方法与焊接材料的确定

选用焊接方法应根据罐体结构、尺寸、材质、组装方法与利于保证质量提高效益等因素确定，再根据图纸要求、主体材质和焊接方法确定焊接材料。

内罐钢材A537C1．2，A516Gr.60，属铁素体型低温钢，供货状态为调质，通过加入细化晶粒的合金元素以与采用热处理方法来提高低温韧性。焊接时，如果选用过大的焊接线能量，高温停留时间过长，冷却速度减慢，至使焊接热影响区的组织和性能发生不良影响，原有的热处理效果受到损害，过热区晶粒长大，导致低温韧性的下降。根据低温钢的特性，在选择焊接方法时除考虑经济、效率外，应考虑选择的焊接方法的线能量不能过大并能加以调节，故现场对于环缝选用埋弧自动焊(SAW)，用较细焊丝、小规范、多焊道，纵缝选用手工电弧焊(SMAW)。