10000立方米天然气储罐安装施工组织设计31775.pdf
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1、10000m3LNG 储罐施工组织设计 1 目 录 一、工程概述.2 二、编制依据.2 三、罐体结构简介.2 四、LNG 储罐罐体安装工程施工重点及难点:.4 五、施工程序及材料验收.5(一)、低温罐施工程序:.5(二)主要的施工方法.5 六、施工技术措施.21 七、职业健康安全、环境管理及文明施工要求。.22 八、主要施工机械、措施用料及施工人员计划.23 10000m3LNG 储罐施工组织设计 2 施工组织设计 一、工程概述 本工程为天然气液化厂工程,建设规模为 100104m3/d。工程位于*。本施工方案主要任务为井区天然气液化厂一台 10000m LNG 低温储罐主体施工。工期初步定为
2、*至*二、编制依据 1、大型焊接低压储罐的设计与制造 SY/T0608-2006;2、立式圆筒型低温储罐施工技术规程 SH/T3537-2009 3、钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001;4、立式圆筒型钢制焊接储罐施工及验收规范 GB50128-2005 5、大型焊接低压储罐设计和建造 API620-2002 6、中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司设计的储罐施工图纸。三、罐体结构简介 10000mLNG 储罐结构形式为内罐吊顶、外罐拱顶的双壁单容罐,内罐存储 LNG,外罐仅用来承装保冷材料和闪蒸气体。储罐主要由内罐、外罐、保冷层、平台梯子等组成,内罐底板及壁板主体材料为
3、 06Ni9;吊顶主要材料为 5052-O铝合金板,公称直径 26 米,筒体高度 23 米;外罐主体材料为 16MnDR,公称直径28 米,筒体高度 25.4 米,储罐总高度 30 米;平台扶梯材料为 Q235B,储罐总重约 575 吨(不含保冷层)。内筒壁与外筒壁之间用珠光砂填充绝热,内筒底与外筒底之间采用约 946mm厚泡沫玻璃砖绝热,同时为保证内筒底及泡沫玻璃砖基础均匀受力,在泡沫玻璃砖绝热层下面及其顶部分别铺设 75mm 混凝土和 50mm 厚干砂的找平层。内罐由底板、顶板及 9 带壁板组成,外筒由底板,顶板、及 10 带壁板及梯子栏杆组成。内罐所有对接焊缝均作 100%射线及所有角焊
4、缝 100%渗透检验。储罐结构简图如下:10000m3LNG 储罐施工组织设计 3 内罐底板低温罐结构形式示意图内罐壁板悬浮吊顶外罐壁板外罐底板弹性层填充层底部保冷层内罐支撑圈顶部保冷层拱顶板拱形梁 10000mLNG罐的基本参数见下表:设 计 参 数 内 罐 外 罐 设计压力 kPa.g 29.0/-0.5 工作压力 kPa.g 18 设计温度 -168-31/+50 工作温度 -166.64-23/+38.3 物料名称 LNG 珠光砂+BOG 工作液位 mm 21000 最高设计液位 mm 21600 腐蚀裕量 mm 0 1.0 对接接头系数 1.0 0.85 主要受压元件材料 06Ni9
5、(A553,型)16MnDR 公称直径 mm 26000 28000 筒体高度 mm 23000 25400 筒体厚度 mm 10/8/7 8/10 顶部厚度 mm 8(吊顶甲板、铝板)8 公称液体容积 m3 11000 工作容积 m3 10000 液体总容积 m3 11500 环境温度 最低:-23.0;最高:38.3 10000m3LNG 储罐施工组织设计 4 四、LNG储罐罐体安装工程施工重点及难点:LNG 储罐内罐设计温度为-168,材质为 06Ni9,此材料为国内新型钢种。其内罐的组对和焊接是本工程的重点和难点也是本工程的特点,主要表现为:1、设计结构复杂:本储罐主体结构为双壁双层,
6、外罐拱顶加内罐吊顶的结构形式,且内外罐底板间设计为非金属隔热层,主要由玻璃砖、水泥环梁、玻璃棉、干砂等组成。在罐壁之间填充珠光砂等保冷材料。这种空间的局限性及以金属与非金属之间交替布置的特点给施工方法的选择、施工程序的安排以及施工机具的使用方面造成一定的影响。所以要求施工方案必须科学、合理、严密、精细。2、内罐材料的特殊性:本工程内罐材料采用 06Ni9 钢,本钢种为铁基镍合金钢,为国内新型的低温钢种。目前国内只有太钢、南钢有生产能力,而有工程使用业绩且批量生产的只有太钢一家。以前 LNG 罐的 06Ni9 板全部采用国外进口材料。本材料对加工方法要求高,一般构件都要求机械加工,特别是焊接坡口
7、的加工。另外母材表面质量要求高,不能出现超标准的机械损伤和敲击、碰撞否则容易被磁化,焊接过程中易产生冷热裂纹、低温韧性下降和焊接电弧磁偏吹。因此在存放、搬运、吊装、移位、组对等过程中应特别注意保护。国内没有与材质相匹配的专用焊条,只能采用国外进口焊条,故对焊接操作要求较高。焊工需经过专门培训和考试。以上特点决定了内罐的组对和焊接为本工程的重点和难点。3、内衬玻璃砖、水泥环梁的施工和防护:因玻璃砖为非金属脆性材料,并且因环境温度超低对玻璃砖及水泥环梁的含水量要求很高(含水量不能超过 3%),所以 100 多吨的内罐要求完全在其上施工,吊装、搬运、组对等工作都要求绝对的保护好它们,且不能增加一点含
8、水量,如何保护和防护也是本工程的重点。4、另外最复杂的结构为外罐拱顶及它所提拉的内罐吊顶,主要受力结构为拱顶梁、抗压圈等需加工后卷制再拼装要求组装胎具量大,两顶的加工零件多,连接型式有焊接、螺栓连接,故对预制精度及安装精度要求高,也是本工程的难点之一。保温层厚度 mm 990 设 计 介 质 密 度 480 产品密度 441.74 10000m3LNG 储罐施工组织设计 5 五、施工程序及材料验收(一)、低温罐施工程序:(二)主要的施工方法 1、施工准备 内罐临时门洞开设 群桅杆提升装置拆除内罐水压试验 封外罐门洞 罐体气密性试验 外罐内壁防腐 封内罐门洞 内罐附件安装 内外罐夹层保冷 罐内清
9、理封孔、塔架平台安装 中间交接 材料验收、复验 基础复测 外罐底板预制 外罐底板铺设焊接、检测 外罐拱顶加强筋预制 压缩环及抗压圈组对焊接、检测 拱顶加强筋安装、焊接、检测 吊顶铺设、焊接、检测、安装 内罐吊顶预制 群桅杆提升装置安装 第 109 圈壁板组对焊接、检测 外罐壁板预制 内罐底板边缘板铺设、焊接、检测 内罐底板中幅板铺设、焊接、检测 内罐群桅杆提升装置安装 玻璃砖及水泥环梁安装 外罐临时门洞开设 群桅杆提升装置拆除内罐第 91 圈壁板安装、焊接、检测 拱顶板安装、焊接、检测 第 81 圈壁板组对焊接、检测 施工准备 10000m3LNG 储罐施工组织设计 6 1.1 技术 a.根据
10、设备制作图纸、规范和工程实施计划,编写施工方案、材料计划、机具计划,进行施工前的准备。b.组织施工作业人员认真熟悉图纸,进行详细的技术交底,了解施工方法、技术要求。c、焊接工艺评定的准备。1.2 施工现场 a.场地布置 b.搭设好临时钢平台 200 一座,并根据方案要求制作安装卡具和器具,所有计量器具应全部调校合格并在有效期内。c、罐基础周围 1m 宽的操作平台塔设 c.卷板机安装 d.临时电源安装 1.3、管理及施工人员进厂(后附施工组织机构图)a.施工人员进厂,焊工培训 b.所有焊工必须持证及现场监理、甲方组织考试合格后方可上岗。2、材料验收 2.1 用于本工程的材料及附件,必须有质量证明
11、书及合格证,并同时对不同批号的材料在现场取样复验。2.2 用于本工程的钢板,必须逐张进行验收,其表面质量应符合现行的相应钢板标准的规定。2.3钢板表面局部减薄量使用钢板测厚进行检测,划痕深度与钢板实际负偏差之和,不应大于相应钢板标准允许负偏差值 2.4内外罐所使用的钢板到货验收除符合现行的相应钢板标准的规定外,必须满足相关技术规格书的要求,当两者出现冲突时按要求高者执行。2.5 06Ni9钢板表面不应存在超标准的机械划伤。06Ni9钢板很容易磁化不能碰撞和敲击,一旦磁化可能导致焊接方面出现困难,所以储存时要远离磁场,必须敲击时可使用铜锤。2.6对合格的材料进行验收,并填写材料验收报告。验收合格
12、的钢材应做好标记,并按品种、材质、规格分类存放。存放过程中应防止产生变形,不得用带棱角的物件垫底。不锈钢材料存放时不能与碳钢材料直接接触,要采取隔离措施。3、储罐预制 3.1底板的预制 按设计图纸下料尺寸划线复核,当复核无误后方可切割下料。10000m3LNG 储罐施工组织设计 7 底板环形板在划线、下料时应将底板外径放大0.1%0.15%,或按照设计规定。以防止底板焊接收缩后直径变小。扇形零件的直边和弧形的边均采用半自动切割机结合手工气割下料。下料后应及时清除氧化物,并将切口打磨干净。中幅板可在现场直接铺设、划线、切割、焊接,为了补偿底板因焊缝的收缩而变小,下料时应将底板直径应放大0.1%0
13、.15%。做好下料记录。内罐由太钢根据图纸尺寸进行加工预制。3.2 拱形梁和加强圈预制 拱形梁预制。拱形梁用钢板下料组对为 H 梁,在现场将其进行预制,预制成形后应用弧形样板进行检查,其间隙不得大于 2mm,放在平台上检查翘曲变形不得超过构件长度的1%,且不大于 4mm。H 型梁的焊接采用手工电弧焊。当产生超过规定的变形时,一定要进行矫正,矫正时应在工装上进行。横向短梁为角钢,按设计图纸尺寸下料,在现场进行制作。连接板应使用切割机下料,需要钻孔的零件应在预制平台上加工。加强圈等弧形构件的预制成型,宜采用冷加工。若采用热煨成型的构件不得有过烧现象。其厚度减薄量不应大于1mm。用弧形样板进行检查时
14、,其间隙不得大于 2mm,放在平台上检查翘曲变形不得超过构件长度的1%,且不大于 4mm。3.3 吊顶预制 悬挂吊顶铝合金部件使用电动圆盘锯切割,无法使用圆盘锯切割的部件使用等离子切割机切割。所有板材下料时应按设计图纸进行。所有的构件均在现场下料制作。吊顶环形板应在现场临时平台上放样下料制作。3.4 拱顶板预制 按设计图纸下料尺寸划线复核,当复核无误后方可切割下料。拱顶板是由两圈扇形零件组装而成的,外圈为40 块,内圈为 20 块,扇形板与扇形板之间的连接方式为搭接。为了保证搭接的宽度,在下料时应取正公差。扇形零件的直边和弧形的边均采用半自动切割机结合手工气割下料。下料后应及时清除氧化物,并将
15、切口打磨干净并同时作好标识。拱顶板是由多圈组成的,在划线、下料时应做好标记,以免安装时出错。10000m3LNG 储罐施工组织设计 8 3.5 储罐壁板预制 内罐壁板为太钢加工的成形板,到现场后检查板的各项尺寸偏差。外罐壁板采用太钢供货的双定尺板料,检查直角度、直线度,如发现直角度和直线度偏差,采用切割方法修正。注:如偏差超出允许范围或在切割过程中发现材料有夹层、材料表面有严重锈蚀等缺陷,应停止使用该材料,并及时要求供货厂家更换。下料后的矩形板的宽度允许偏差为1mm;长度允许偏差为1.5mm 两个对角线允许偏差为2mm;长边的不直度为2mm,并做好下料标记和下料记录。下料后按施工图规定的焊接接
16、头形式开坡口,坡口角度的允差为2.5。内罐坡口由太钢厂家直接加工成型。根据外罐的直径,在现场利用卷板机进行卷弧。加工好的壁板应放在壁板胎具架上。壁板的加工顺序为先使用的先加工,以防止成型后的壁板由于存放时间过久而变形。3.6 压缩环及抗压圈采用外协机械加工件。3.7 其它附件预制 其它附件包括储罐接管、罐内配管、扶梯、平台、栏杆、顶部钢结构等。接管的长度应放样确定或按设计规定,接管可在现场下料、装配、焊接。接管的轴线应与法兰面垂直,垂直度应该满足有关规定。法兰密封面上应无划痕、焊瘤等缺陷。施焊时,法兰密封面不得接地,并且用胶带将密封面封闭,以防止焊接飞溅落到密封面上而损伤密封面;不得在法兰面上
17、打火、引弧。对于有探伤要求的焊口,应按规定的比例进行探伤检查。扶梯(包括中间的休息平台)。在预制平台上预制成成品并经过检验合格后安装。扶梯和中间休息平台所属的连接板可用螺栓临时连接(或点焊)在其安装的位置上,以防止丢失。预制好的成品、半成品、零件应编号分类堆放。4、安装 根据储罐直径、高度、重量,以及复杂的罐顶结构型式要求必须在基础平台上预制安装的特点本储罐适于采用群桅杆提升倒装法施工。4.1 基础检验、划线 配合业主、监理公司对土建施工的承台进行表面平整度、轴线方位、中10000m3LNG 储罐施工组织设计 9 心位置及预埋锚件预留位置等的复验。壁板下方基础平面或环梁平面度:罐底环形板部分的
18、基础沿圆周方向每10m 高差不得大于 6mm;整个圆周长度内任意两点的高度差不得大于12mm。锚固件的检查:沿半径方向不能超过 6mm,沿垂直方向不能超过 3mm;在混凝土上面部分的高度允差为 6mm;两相邻的锚固件距离不能超过6mm。检查并复合基础的方位线是否正确。并按土建预留的标记划出储罐的安装方位线及底板的轮廓线。4.2 外罐底板的铺设、焊接、检验 4.2.1 外罐底板的安装,示意图如下:中幅板环形边缘板外罐底板 4.2.2 按图示方位铺设底板的环形边缘板,并将底板直径放大 0.1%0.15%。4.2.3 按图示方位铺设底板的中幅板,铺设时应先铺设中心位置的中幅板,然后向两侧依次铺设,铺
19、设完毕后将安装基准线移植到底板上表面。4.2.4 按焊接工艺和图纸要求焊接中幅板搭接焊缝。4.2.5 对底板焊缝进行真空检漏试验,真空箱绝对压力为 55KPa。4.2.6 中幅板与环形边缘板间的角焊缝应在罐底与罐壁的角焊缝焊接完成后进行。焊工应均匀分布,沿同一方向采用分段退焊或跳焊法施焊。4.2.7 中幅板搭接宽度允许偏差 5mm,搭接间隙不应大于1mm。10000m3LNG 储罐施工组织设计 10 4.2.8 搭接接头三层板重叠部分,应将上层底板切角。切角长度和宽度按图纸要求尺寸切割。在上层底板铺设前,应先焊接被上层底板覆盖部分的角焊缝。4.2.9 罐底中幅板焊接采用手工焊时,宜采用分段退焊
20、法或跳焊法,先焊短焊缝,后焊长焊缝,焊接长焊缝时,由中心向两侧分段退焊。4.2.10 将环形边缘板垫起,先焊接环形边缘板对接缝的反面焊缝,后焊正面焊缝,焊后对焊缝进行打磨至于母材平齐并进行 RT 检验,检验合格后将环形边缘板放下。环形边缘板焊缝宜沿圆周对称隔缝施焊,焊缝外端应加引弧板。4.3 外罐抗压圈、拱顶及吊顶板的安装 4.3.1 在外罐底部环形边缘板上均匀的放置 50 个钢墩,钢墩的高度根据吊杆的长度计算为 800mm(长 300mm宽 300mm高 800mm),钢墩应与罐底板点焊牢固并加斜撑加固,上表面设置压缩环和壁板定位板,压缩环和壁板放在钢墩上安装。待外罐完成后将钢墩拆除。4.3
21、.2 外罐抗压圈的安装 4.3.2.1 在外罐压缩环安装完成后,即可安装抗压圈。4.3.2.2 在压缩环上安装时采用临时支架固定,每块压缩环安装三个临时支架,安装的角度同压缩环与抗压圈的夹角相同。4.3.2.3 将抗压环逐块吊装就位,如图所示。4.3.2.4 按焊接方案和图纸要求焊接抗压圈间的对接焊缝,并进行检测。压缩环抗压圈临时支架 10000m3LNG 储罐施工组织设计 11 4.3.2.5 按焊接方案和图纸要求焊接压缩环与抗压圈之间的角焊缝,并检查焊缝高度。4.3.2.6 焊接完毕后,拆除临时支架,并将焊点打磨平。有凹陷之处应焊平后再打磨。4.3.3 拱顶的安装 4.3.3.1 在安装拱
22、顶加强筋之前先安装拱顶中心加强筋,中心加强筋采用汽车吊配合提升,当中心加强筋提升到预定高度时,在下方安装 6 根1596 的临时支撑,将中心加强筋托住,以便安装纵向筋。4.3.3.2 纵向筋为单根安装,横向筋待纵向筋安装完成后进行。4.3.3.3 按焊接方案和图纸要求施焊抗压环和拱顶纵向筋的焊缝。4.3.3.4 待拱顶纵向及横向筋焊接全部结束并检查合格后,方可拆除临时支撑。4.3.3.5 以上工作完成后进行环形轨道安装,然后安装外罐第 109 圈壁板,最后铺设拱顶板。4.3.3.6 装配顶部的接管、人孔、平台、栏杆等附件。4.3.4 吊顶板的安装 4.3.4.1 吊顶在外罐底板上铺设。4.3.
23、4.2 吊顶板的铺设:首先铺设中间的一条中幅板,然后向两侧依次铺设。4.3.4.3 安装、焊接内罐吊顶上的吊杆加强圈。4.3.4.4 使用群桅杆提升装置调整拱顶与吊顶的预定高度。使之与吊顶板与外罐内顶的距离一致时,安装吊顶与拱顶间的吊杆。4.4 壁板的安装 4.4.1 壁板的安装采用群桅杆提升法施工,主要由群桅柱、电动倒链、胀圈等组成(见示意图如下),群桅柱及倒链的选择计算如下:外罐总重为 301.3t,最大起吊重量为 283t,桅杆选用 48 根2196 的无缝钢管制作,高度为 6m,单根桅杆最大受力为 G=283/48cos5=6.5T10T70%=7T(按 70%考虑),所以选用 10t
24、 倒链,桅杆底部垫板用 45045010 的钢板,3 根斜撑采用80808 的角钢连接,平衡绳采用13.5mm 的钢丝绳拉紧,平衡绳调节螺栓采用花兰螺栓 CO 型 M24。10000m3LNG 储罐施工组织设计 12 图 1、群桅杆提升装置示意图 4.4.2 由上到下依次安装第 81 圈壁板,壁板纵焊缝的安装方位按设计规定。加强圈的安装按图纸要求的位置随筒体进行。4.4.3 焊接壁板与环形板之间的角焊缝,焊后进行 PT 检测。4.4.4 在外罐壁板上按设计图纸预留一个临时大门,方便内罐材料和施工人员进出。待内罐施工彻底结束后,封外罐门洞。4.4.5 安装允许偏差见 4.8.4 条。4.4.6
25、在外罐施工完成后,对外罐内壁所有施工部位进行全面检查、清理、确认罐内壁所有施工均符合设计要求后方可开始内罐的安装。4.5 内罐的安装 4.5.1 内罐底板施工前先进行底部保冷层施工,保冷层施工见专业施工方案 4.5.2 内罐底板安装 4.5.2.1 待底部保冷层及干砂找平层结束后,铺设内罐底板。铺设时应注意对干砂找平层的保护。4.5.2.2 先铺设内罐底部环形边缘板,并将直径放大 0.1%0.15%。4.5.2.3 将环形边缘板垫起,先焊接环形边缘板对接缝的反面焊缝,后焊正面焊缝,焊后对焊缝进行打磨至于母材平齐并进行 RT 检验,检验合格后将环形板放下。4.5.2.4 铺设中幅板时,应先铺设最
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