LNG低温储罐安装施工方案.pdf
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1、广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 1 1.2.3.4.适用范围 本方案适用于广东东莞九丰 LNG 工程两台 80000m3液化天然气储罐的外罐及内罐施工,详细施工内容包括外罐罐底、壁板、拱顶以及内罐罐底、罐壁、内罐铝吊顶的施工.5.编制依据 API 620 大型焊接低压储罐的设计及施工 ASME 规范第卷焊接和钎焊评定 EN146202006 版 中国环球工程公司设计图纸和相关技术资料 6.工程概述 3。1 工程简介 1)广东东莞九丰 LNG 工程施工任务为两台液化天然气低温储罐,储罐形式都为单包容双层金属结构保冷储罐,储存介质为液化天然气,设计规范
2、为API 620,容积为80000m,外罐材质 16MnDR,内罐材质为 06Ni9,内罐顶为铝吊顶;此 LNG 储罐设计参数见表 1,结构参数见表 2.表 1 LNG 储罐设计参数表 内罐 外罐 规范 API 620 10TH。ADD。2002 容积 80000m 物料 种类 液化天然气 蒸发气 密度(Kg/m)440 温度 操作温度()162 环境 设计温度()170/65 环境 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 2 压力 操作压力(Kpa)312 312 设计压力(Kpa)-0。4914。7 最大液位高度 24200mm/表 2 LNG 储罐结
3、构参数表 参数 内罐 外罐 内径 58000mm 60000mm 高度 34320mm 36000mm 罐底结构形式 弓形边缘板+中幅板 边缘板:对接 中幅板以及边缘板与中幅板:搭接 弓形边缘板+中幅板 边缘板:对接 中幅板以及边缘板与中幅板:搭接 罐底板厚度 边缘板 14mm/中幅板 6mm 边缘板 12mm/中幅板 8mm 罐壁板厚度 共 12 圈,自下至上依次为:22mm、20mm、18mm、16mm、14mm、13mm、11mm、9mm、9mm、9mm、9mm、9mm 共 13 圈,自下至上依次为:15 圈 18mm,610 圈 16mm,1113 圈 14mm,加强圈和抗风圈 六圈
4、四圈 承压环/罐壁承压环加罐顶承压环 厚度为 46mm 罐顶板 内置铝吊顶 钢构架加蒙皮结构,球形拱顶,半径为 48000mm,拱顶板厚度 10mm 2)本工程由中国寰球工程公司设计,广东顺业石油化工建设监理有限公司监理,中国石化集团第四建设公司承担安装任务。外罐为素材到货,内罐为半成品(下料、坡口加工完毕)到货.广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 3 3)LNG 储罐外罐下料、切割、滚弧以及内罐壁板的滚弧施工在中石化四公司预制厂进行,外罐的喷砂防腐施工在现场进行。32 工程特点(1)LNG 低温储罐为双层结构,从材料检查验收、预制、组装、焊接、试验、
5、保冷,施工程序多,交叉作业多,施工中一环扣一环,工期紧,任务重。(2)内罐罐壁最小板厚仅为 9mm,焊接时易产生焊接变形,施工中必须采取有效的防变形措施,保证罐体成形良好。(3)内罐为 06Ni9 材质,焊接材料均为镍基焊材,且内罐壁 100RT 检测,因此要求焊工群体素质高,施工前必须提前做好焊工培训考核工作。(4)内外罐材质多,焊接材料品种多,对焊材管理要求严格。(5)本工程为单包容双层金属结构保冷储罐,受内外罐结构影响现场涉及施工工艺 较多,例如外罐采用倒装法施工,而内罐采用罐壁内挂钢平台正装法施工。7.主要工程实物量 主要工程实物量见表3 序号 名称 分项重量(吨)总重量(吨)1 罐底
6、 内罐底 154.12 350.38 外罐底 196.26 2 罐壁 内罐壁(含加强圈)705.94 1733。49 外罐壁(含抗风圈、承压环)1027.55 3 罐顶 内罐铝吊顶 48.38 585.79 外罐拱顶 537.41 5材料验收与管理 5.1 材料验收 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 4 1)对到货材料的质量证明材料,应按相关材料标准复核其化学成分和力学性能,低温钢还应有低温冲击试验值。内罐材料的测厚按 ASME规范要求进行。2)低温钢板、钢管、管件和锻件施工前应该对其材料牌号,并进行外观检查,表面不得有裂纹、气泡、缩孔、折叠、夹渣等
7、缺陷,否则应进行消除,缺陷消除处应平滑、无棱角,消除缺陷的深度不应超过材料标准规定的负偏差。3)施工前,应及时做好材料报验工作。5.2 材料管理 低温储罐材料及零部件材质较为特殊、品种规格多、数量大,要保证施工的正常进行,必须抓好材料管理工作,为此将采取如下方法加强材料及零部件的管理工作。1)材料及预制件要做好标识,外罐板材下料后必须进行材料标识移植。设专人负责材料预制件、零部件的清点、检验、验收工作。2)施工现场设计必要的场所,要做到分类摆放,小件要入房,内罐半成品材料要求防护措施,材料要有醒目的标记。3)不锈钢、铝材等施工过程中应避免和碳钢材料接触。6基础验收 6。1 验收要求 储罐安装前
8、应对基础的基础轴线、标高、地脚螺栓、进行复测,并进行中间交接验收,验收要求:(1)基础强度达到设计要求:(2)基础的轴线和标高基准点准确、齐全。(3)沥青砂层表面应平整密实,无突出的隆起、凹陷及贯穿裂纹。6.2基础的水平度检查 基础水平度采用水准仪测量,示意图如下:广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 5 检测要求如下:半径方向测量点间隔 5 米,至少测量 2 点、圆周方向测量点间隔 3米,至少测量8 点。合格标准:在制度壁板位置下基础标高允许偏差符合:每 9m 弧长范围内为3mm,整个圆周6。4mm,其余部分表面平整度控制在13mm 以内。63 基础的
9、直径和方位检查 检查基础的直径以及 0、90、180、270四个方位,基础的直径应不小于设计值。64 地脚螺栓位置检查 地脚螺栓定位后应进行检测,半径方向允差为5mm,顶面间距允差为5mm,地脚螺栓标高允差为-0,+10mm,垂直度允差为3mm。7。施工工序 施工准备 内罐顶组焊 外罐壁承压环组焊 外罐顶板铺设、焊接 液压顶升外罐壁承压环和外罐顶至合适高度安装内外罐顶之间吊挂 液压顶升外罐,依次倒装外罐剩余壁板 基础验收 外罐罐底铺设、组对、焊接、检验 外罐顶结构组焊 外罐罐底大角缝、收缩缝组焊 外罐罐底保冷层施工 罐顶开孔接管安装 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化
10、集团第四建设公司 6 8.主要施工工艺 8.1 施工准备 1)施工现场平整、坚实,运输和施工道路畅通,施工机具进入现场。2)准备好工装卡具,样板和检测计量器具等,所有检测计量器具必须经过校验合格,并有相应标识。3)了解设计采用的标准及施工验收规范,领会设计意图。对施工图汇审所提出的问题及解决方法,以适当的形式进行会签,作为正式文件指导施工。4)施工前技术负责人对作业人员进行技术交底,做好施工前的技术培训。8.2 预制件验收 1)所有预制构件出厂前按设计图纸与标准规范进行检验,并有相应的施工记录和检验报告。对于罐壁板,要同时按放大样、测量拱高、样板三种方法检查.罐壁板用胎具运输,小型预制件采用包
11、装箱或打捆包装运输,并注明预制件的名称、数量等内容。2)预制件按安装时间陆续运抵现场,按部件类别运输存放,有明显的标记。3)存放过程中要铺垫平整,大件采用扁担吊装防止产生变形。内罐底板组焊、检验 内罐壁板底部第一圈板安装 正装法从下至上依次安装内罐壁板,并组装内罐加强圈 LNG 罐附件安装 内外罐临时大门封闭 内罐水压试验及沉降观测 外罐气密试验 罐内保冷、罐外防腐施工 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 7 8。3 外罐罐底的施工 1)基础放线 基础验收合格后,以基础中心点为中心划出四条十字基准线,再划出边缘板安装在位置线。边缘板安装位置圆周线要计入
12、边缘板对接焊缝的收缩量(边缘板每道焊缝按纵向收缩 45mm 计入)。以放大的直径划出安装基准圆.中幅板以中心条块为基准划出安装位置线。2)外罐底板敷设 边缘板之间为带垫板的对接接头,中幅板之间为搭接接头,边缘板与中幅板之间为搭接接头,中幅板的搭宽度为 45mm,边缘板与中幅板的搭接宽度为 60mm,由于采用对接接头且罐底基础为沥青砂,因此设计不要求罐底下表面进行防腐。3)外罐底组对、焊接 中幅板调整好搭接量后进行组对点焊,组对点焊应使两搭接板贴合紧密。搭接接头三层钢板重叠部分,应将上层底板切角。切角长度应为搭接长度的 2 倍,其宽度应为搭接长度的 2/3。在上层底板铺设前,应先焊接上层底板覆盖
13、部分的角焊缝.边缘板对接缝,每 5 块边缘板先组焊成一体,留 5 道收缩缝最后焊接。边缘板对接缝应符合图纸要求,组对错边量1。6mm。对口间隙为410mm(内侧 4mm,外侧 10mm)。4)外罐底的检验 有关无损检测(探伤)的内容见焊接技术方案 检查组对工卡具留下的焊疤是否打磨,有无裂纹以及凹坑,如有必须补焊。焊缝的咬边深度不得大于0.4mm。中幅板以及边缘板的焊缝必须进行 100%真空试验,真空试验压力不得低于53KPa。5)真空试漏方法 a)在罐底焊缝全部焊接完毕且无损检验合格后,清除罐底上的杂物,进行罐底板焊缝的真空试漏。试验负压值不低于53kPa,无渗漏为合格,充水试验完毕后再进行一
14、次复验。b)真空泵和真空箱上各装 1 块真空表,压力表表盘直径不小于 100mm,抽真空值为0.1Mpa,精度为 2。5 级;c)将真空箱扣在涂有肥皂水的焊道上面,通过真空箱上的透明玻璃,观察焊道表面广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 8 是否产生气泡,如有气泡产生做好标记,补焊后再次试漏,直至合格;d)漏点补焊时,先用砂轮机磨削漏点,缺陷全部清除后,采用手工电弧焊焊接工艺进行补焊,每次补焊长度不小于50mm,补焊后重新进行检验。5)罐底真空试漏示意图:8。4 内罐罐底的施工 1)内罐底的结构同外罐底,但内罐底高于外罐底 650mm,内外罐底之间全部为
15、保冷绝热材料(泡沫玻璃及干砂层),内罐边缘板下部为珍珠岩混凝土预制块.内罐底边缘板对接焊缝为双面焊接结构,因此,内罐底边缘板应架高铺设,以便于焊接仰焊位置。2)内罐底边缘板应在外罐罐底珍珠岩混凝土块安装检验合格后安装。3)因两罐底之间的保冷材料的特性(不能沾水),其施工必须采取有效的防水措施。内罐底中幅板应在底部 650厚保冷层施工后进行.4)内罐底板的铺设、组焊、检验的要求与外罐底板相同。8.5外罐罐壁的施工 8。5.1 承压环的组装 外罐壁采用液压顶升法倒装,首先安装罐壁承压环,再安装外罐顶骨架,安装外罐顶板和内罐顶,然后安装顶圈壁板,安装罐顶承压环,依次倒装剩余各圈壁板.(1)罐壁承压环
16、组装位置线的确定 在边缘板上划出罐壁承压环的安装基准圆线,安装基准圆以下式计算:R=r+N*a/2 罐 底 边 缘板 罐 底 中 幅板 罐壁板 真空箱 真空泵 真 空 箱体 视 镜 玻璃 进气管 密 封 海棉 抽 真 空管 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 9 式中:R:罐壁承压环基准圆内半径数据(mm)r:罐壁承压环图纸内半径 N:罐壁承压环的数量 a:立焊缝焊接收缩量(22.5mm):圆周率(3。1416)(2)在基准圆内侧 50mm 位置划一个检查圆。(3)在罐壁承压环安装基准圆的内侧按每隔 700mm 长度点焊一个 70506 的档板。(4)
17、罐壁承压环的组装 按照图纸的排板要求顺序围板.相邻两块承压环用组对卡具连接,每道纵缝用 2 个组对卡具,组对卡具连接的方帽应在围板前划线焊好;检查罐壁承压环的组对间隙应符合图样规定的要求,错变量不得大于 1.5mm;检查罐壁板的上口水平度,每张罐壁板检查两点,水平度最大和最小值之间不得大于 6mm;检查罐壁板的垂直度,每张承压环检查两点,垂直度的允许值为 3mm;(5)罐顶承压环的组装 罐顶承压环在罐顶骨架、罐顶板以及顶圈壁板安装完毕后进行安装。8。5。2 罐壁板安装 1)顶圈罐壁板在承压环及外罐顶提升后进行围板,罐体提升后,首先在罐壁承压环 的下端点焊挡板,然后进行围板。2)液压顶升设备安装
18、 液压顶升设备的有效提升高度必须大于被提升罐壁板的宽度,液压顶升支柱数量应根据提升的最大重量选取,每个液压顶升设备最大提升重量为 g 吨,液压顶升支柱数量 n按下列公式计算:N=G/g 式中:g-每个顶升支柱的最大提升力,本工程选用 SQD350100SF 型松卡式千斤 顶,单台最大起重能力为 35 吨,提升高度为 3。5 米。G-最大提升重量 n-液压顶升布置数量 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 10 安全系数,通常取 1。2 本工程 LNG 低温储罐外罐倒装施工液压顶升设备选用 35 吨千斤顶,最大提升重量为1613 吨(重量包括外罐壁板抗压环
19、+加强圈+外罐拱顶+内罐铝吊顶),因此使用 60 个液压千斤顶完全满足施工要求;罐壁倒装施工示意图 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 11 液压顶升设备布置示意图 液压顶升设备均布在罐内距罐壁 250mm 的圆周上,每个液压顶沿径向使用89 钢管打两个斜撑以增强液压顶升设备的稳定性.液压顶升设备由于其提升平稳、快捷、安全,已经成为拱顶式大型储罐首选的提升工具.3)胀圈的制作和安装 胀圈采用槽钢滚弧后对扣焊接而成,采用25c 型号槽钢滚弧后对扣焊接,胀圈的外弧应与罐壁的内弧完全一致.胀圈可制作成 810 段,通过 25 吨千斤顶胀紧在罐壁上,在每个提升
20、支柱的两侧胀圈上,均需加设龙门板防止胀圈扭曲和翻转,液压顶升设备通过提升胀圈达到提升罐体的目的.4)顶圈罐壁板的安装尺寸检查 检查罐壁承压环以及顶圈壁板的组对间隙、错边量应符合图样规定的要求;检查罐壁板的上口水平度,每张罐壁板检查两点,任意 9 米范围内水平度偏差不大于3mm,整个圆周水平度最大和最小值之间不得大于9mm;5)顶部第二圈及以下壁板的组装 顶部第二圈及以下壁板的组装在上圈壁板纵缝、环缝焊接并无损检测合格后进行。壁板围在上圈壁板外侧,并进行点焊组对纵缝,留一道纵缝暂不组对,采用液压顶升提罐壁 广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 12 升罐体
21、至安装高度,组对剩余一道纵缝,焊接完毕后对环缝。6)罐壁抗风圈、加强圈的施工 抗风圈、加强圈安装前,应复测罐壁椭圆度,调整合格后方可安装。抗风圈、加强圈分段预制,划线点焊限位板(利用加强筋板)。组装应在同层壁板纵缝及环缝焊接后并探伤检验合格后进行。抗风圈、加强圈在安装前,按设计文件划出其安装位置线,抗风圈、加强圈离环缝的距离不应小于 150mm,抗风圈、加强圈遇罐壁纵缝处,应开半圆形豁口,豁口两侧 50mm范围内不进行焊接。7)外罐壁与罐底大角缝的施工 外罐大角缝组焊在低圈罐壁板组装焊接后进行,为防止焊接变形在罐内侧用临时支撑加固(L=1 米,10,间距 1。5 米。大角缝的焊接应符合图纸及标
22、准的要求,焊接详见焊接方案。焊接经外观检查合格后进行真空试漏以及气密性试验。8)外罐临时出入门开设 底圈壁板组装后,用于临时出入门的壁板暂不焊接,待出入门加固组装焊接完毕后,开设临时出入门,用于材料及施工机具和人员的出入.出入门的设置方位以及加固措施按施工图纸的要求施工。8。6 内罐壁板施工 8.6.1 内罐壁板使用拖板车送入罐内,放置在胎具上,防止因放置时间过长影响壁板的弧度,前 3 圈内罐壁板可用汽车吊安装,其余壁板用电动葫芦安装,对于 06Ni9 材质内罐壁板的安装,按以下标准工序进行:1)划出内罐壁板安装的内径及向内 100mm 的基准线;2)标出第一圈壁板立焊缝的焊口位置;3)在第一
23、圈壁板下口放置 3mm 垫铁,保持大角缝焊缝根部间距;4)在安装直径上安装第一圈壁板。使用立缝卡具将两相邻壁板固定到位,安装 4 张壁板后,可以开始组焊立焊缝;5)使用斜支杠与壁板间销子将壁板找正,检查垂直度;6)焊缝根焊道使用后退式方法(从顶部向上 1m,然后中间向上 1m 等)来焊接;7)局部抬起板(使用锲形垫铁或螺母),放置 6mm 垫铁,方便底部立焊缝完全焊接同时也防止立焊缝焊接时与边缘板相焊接;广东东莞九丰 LNG 工程两台低温储罐安装施工方案 中国石化集团第四建设公司 13 8)使用 SMAW 工艺进行焊接。通过键板夹具调整控制立缝不齐。从外侧完成焊接,然后清根,再从内侧焊接。焊接
24、完成后,取下6mm 垫铁,重新放上 3mm 垫铁;9)要严格按照焊接工艺评定进行焊接参数的控制;10)在第一圈壁板上安装临时大门处的临时壁板(临时壁板厚度16mm,宽度与正式壁板相同);11)安装第二圈壁板,首先按排版图在首圈壁板上标记出第二圈板的起始位置;12)第二圈壁板至少安装3 张壁板后,使用工装卡具找正立焊缝并点焊;13)在焊接前检查垂直度;14)几何尺寸检查,开始立焊缝焊接;15)组对点焊第一圈环焊缝,取下3mm 垫铁;16)开始第一圈环焊缝焊接;17)完成 4 张壁板的环焊缝焊接后,可以开始安装上一圈壁板;18)在第四圈壁板安装、立缝组对合格后,将壁板与边缘底板找正并组装大角缝。在
25、大角缝开始焊接前,在第一圈壁板及边缘板间安装临时斜支撑,防止焊接时边缘板上翘变形;a)在第四圈壁板立缝点焊后,开始焊接大角缝,焊接应从内侧开始,然后从外侧清根,再进行外侧焊接。b)在内罐壁板安装过程中若不影响施工不需拆除罐壁临时支撑。c)大角缝进行100PT 和真空试漏检验。19)第一圈壁板安装后,立即安装本圈上的加强筋,有助于保证内罐壁的圆度;20)壁板垂直度应1/200H,椭圆度为32mm。8。6。2 内罐壁加强筋安装 1)操作平台布置应便于加强筋安装、焊接及无损检测;2)为了减少高空作业和加快施工速度,在壁板安装前,在单张壁板上安装加强筋,在立缝处预留 1。5m 长的小段不安装,待该圈壁
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