自支撑式lng储罐的内罐壁板的安装方法
【专利摘要】本发明公开了一种自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法。包括如下步骤：(1)预制若干片所述复合钢结构内罐的壁板，并进行探伤检测；所述壁板的高度为30～40米，弧长为5～10米；所述预制过程中，采用不锈钢或9％Ni钢板与碳钢工卡具进行隔离；(2)首先，在混凝土外罐内吊装、拼接和焊接所述复合钢结构内罐的壁板，形成底圈壁板；然后在所述底圈壁板上继续吊装、拼接和焊接所述复合钢结构内罐的壁板，直至达到预定的高度，即完成所述内罐壁板的安装。本发明涉及的内罐壁板安装方案，是一种适用于该新型储罐复合壁板的现代安装方案，有利于推广该种新型储罐技术工程推广。
【专利说明】自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LNG储罐的内罐壁板的安装方法，具体涉及一种自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法，属于石油天然气领域。
【背景技术】
[0002]大型LNG储罐是整个LNG产业链中的一个非常重要组成部分。自支撑式LNG储罐是一种新型大型LNG储罐结构型式，该新型储罐内罐壁板从上到下通过加密肋片和加强环结构达到能够承受不同高度液压的目的，壁板结构较薄，因此本发明将突破内罐壁厚、焊接难等方面限制，为超大型储罐研发提出了新的思路。
[0003]自支撑式LNG储罐内罐复合结构提高了材料力学利用效率，较大程度的减少了储罐投资成本；内罐结构可在车间或施工现场提前完成大多数预制安装工作，减少了高空焊接安装量，缩短了储罐施工周期。
[0004]为了便于焊接并最大程度的考虑节约板材提高材料力学使用效益，该类型储罐复合结构内罐由主壁板、内侧肋片(间距0.5mX 0.5m,深0.6m)、外侧肋片(间距0.5mX 0.5m,深0.1m)组成。复合结构内罐从上到下通过加后主壁板及内外肋片厚度达到内罐承受不同液位下液压的功能。
[0005]相对于传统常规全容储罐内罐壁板结构，自支撑式LNG储罐复合内罐壁板结构由大量加密肋片和加强环结构组成，因此按照传统预制安装方法将非常繁琐，现场组装量太大，不利于施工安装。因此，为了使得该类型新型储罐技术推广，需要提供一种适用于该新型储罐复合壁板的安装方案。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法，本发明安装方法适用于自支撑式LNG储罐的复合钢结构内罐的现场组装。该自支撑式LNG储罐的内罐从上到下通过加后主壁板及内外肋片厚度达到内罐承受不同液位下液压的功能；内侧肋片直接和-162°C的LNG存储液体接触，外侧肋片到预应力混凝土外罐之间的罐壁环形空间内布置保温材料。
[0007]本发明所提供的自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法，包括如下步骤:
[0008]所述自支撑式LNG储罐的主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内罐；
[0009]所述复合钢结构内罐的壁板包括主壁板和设于所述主壁板上的若干个加强环和若干个加强肋片，所述加强肋片沿所述复合钢结构内罐的周向排列；所述加强肋片包括内侧肋片和外侧肋片；
[0010](I)预制若干片所述复合钢结构内罐的壁板，并进行探伤检测；所述壁板的高度为30?40米，弧长为5?10米；
[0011]所述预制过程中，采用不锈钢或9% Ni钢板与碳钢工卡具进行隔离；
[0012](2)首先，在混凝土外罐内吊装、拼接和焊接所述复合钢结构内罐的壁板，形成底圈壁板；然后在所述底圈壁板上继续吊装、拼接和焊接所述复合钢结构内罐的壁板，直至达到预定的高度，即完成所述内罐壁板的安装。
[0013]上述的安装方法中，步骤(I)中，在所述复合钢结构内罐的壁板的破口以及边缘处涂刷可焊性油漆，如冷镀锌漆。
[0014]上述的安装方法中，步骤(I)中，所述复合钢结构内罐的壁板的滚弧半径为所述复合钢结构内罐的半径的1.125倍。
[0015]以保证滚制完成的壁板塑性变形量不超过3%，同时减小了壁板纵缝组对焊接时的组对应力，减少厚板产生热裂纹的几率。所述壁板滚弧时采用2m的样板检查壁板的弧度，以保证壁板的滚弧的精度。
[0016]上述的安装方法中，步骤(2)中，所述吊装过程中，采用胶皮将吊钩与所述壁板隔离，以防所述壁板的磁化；并且，堆放所述壁板的场地要避免高压电缆及强磁场环境，以免其被磁化。
[0017]上述的安装方法中，步骤(2)中，安装所述底圈壁板前，在组装圆内侧焊接挡板；安装所述底圈壁板时，在所述挡板和所述底圈壁板之间设置组装垫板。
[0018]上述的安装方法中，步骤(2)中，所述吊装步骤之前，调整所述壁板的纵焊缝均匀布置于所述复合钢结构内罐的基准圆上。
[0019]上述的安装方法中，纵焊缝装配时应使用纵焊缝装配专用夹具，以控制接口的间隙和棱角度；环向焊缝装配的夹具为一个有方形孔的槽钢短节，其长度约为1000mm;两种夹具均配合通孔定位挡块、圆锥形销子使用。
[0020]上述的安装方法中，步骤(2)中，在所述底圈壁板上悬挂悬挂式钢平台，如每隔2?3米的距离放置所述悬挂式钢平台，以便工人完成壁板片之间的竖向焊缝焊接。
[0021]本发明自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法具有以下特点:
[0022]I)该复合结构内罐壁板在车间或施工现场预制场地完成大片预制组装，高空安装前完成40%以上安装及探伤检验。
[0023]2)内罐壁板由高度约为30?40m，内罐壁板分割成高度30?40m、弧长5?1m的若干片(3.14XD/(5-10m)片)在车间完成预制。
[0024]3)若干已完成预制初步组装的壁板片在现场完成组装焊接，相当于传统全容罐内罐10多层内罐结构一圈圈组装焊接，可以节省大量现场安装焊接量。
[0025]4)本发明涉及的内罐壁板安装方案，是一种适用于该新型储罐复合壁板的现代安装方案，有利于推广该种新型储罐技术工程推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为自支撑式LNG储罐的结构示意图，
[0027]图中各标记如下:
[0028]I桩基础、2预应力混凝土外罐、3复合内罐结构、4吊顶结构、5罐底保温层、6罐壁保温层、7热角保护系统、8集中式管线、梯子一体化结构、9进料系统、10泵外输系统、11B0G处理系统、12压力安全阀(PSV)、13真空安全阀(VSV)。
[0029]图2为图1所示自支撑式LNG储罐的复合钢结构内罐的结构示意图。
[0030]图3为本发明安装方法中完成预制的若干片壁板示意图。
[0031]图4为本发明安装方法中底圈壁板组装垫板示意图。
[0032]图5为本发明安装方法中底圈壁板支撑示意图。
【具体实施方式】
[0033]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0034]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0035]本实施例以图1所示自支撑式LNG储罐的内罐的安装为例，说明本发明的安装方法。
[0036]首先详细说明该自支撑式LNG储罐的结构:图1所示自支撑式LNG储罐，包括储罐主体，该储罐主体包括混凝土外罐2和套设于该混凝土外罐2内的复合钢结构内罐3 ;其中，混凝土外罐2包括刚性固定连接的混凝土承台(图中未示)、混凝土罐壁(图中未示)和混凝土罐顶(图中未示)，且该混凝土承台固定连接于桩基础I上，该混凝土承台用来传送与分配混凝土罐壁、混凝土罐顶以及液重等荷载到桩基础I上。如图2所示，在复合钢结构内罐3的薄壁板14上设有多个加强肋片15和加强环16，其中加强肋片15沿复合钢结构内罐3的周向均匀排列。在混凝土罐壁外设有4个沿其周向均匀布置的扶壁柱(图中未示)，且在混凝土罐壁外还设有钢筋束(图中未示)，其锚固在扶壁柱上。在混凝土承台的上表面、混凝土罐壁的内侧和混凝土罐顶的内侧均设有衬里钢板，可用来保证储罐主体的气密性，并可以承受各种工况荷载。在混凝土罐顶与复合钢结构内罐3的开口端之间设有吊顶板4，其材质为铝合金或不锈钢，在其上设有保温层，以使混凝土罐顶的温度不会冷却到低于它的设计温度以防止结冰现象发生，同时使BOG蒸发量得到控制；所述保温层的材料可选择为玻璃棉或膨胀珍珠岩材料，安装需考虑保冷材料长期使用后因自重产生压缩致使保冷厚度降低的影响。
[0037]在混凝土外罐的罐底上设有罐底保温层5，主要作用在于保持LNG蒸发低于特定的限度、保护储罐外部非低温部件，使其处于所要求的环境温度下，并防止和尽可能减少储罐外部表面的水蒸气冷凝和结冰；该罐底保温层5 —般为具有一定承压能力的泡沫玻璃砖材料，通常由几层泡沫玻璃砖构成，泡沫玻璃砖层间交错布置，避免存在贯穿缝隙导致降低保冷效果。泡沫玻璃砖上、下层均铺一层防潮的浙青毡缓冲层使得上下层泡沫玻璃砖都能达到最佳抗压强度和长久使用过程中不出现裂纹。在混凝土罐壁与复合钢结构内罐3的罐壁之间设有罐壁保温层6。在混凝土罐壁的内表面上设有TCP热角保护系统7，用于LNG泄漏时保护混凝土外罐2的底部墙体和承台以避免低温损坏，其由9% Ni 二层底板、竖板和背部泡沫玻璃砖保温材料构成。
[0038]混凝土外罐2的罐顶与LNG进料管路9相连通，当来船LNG密度小于罐内储存LNG密度时，也可从底部进料，采用此种进料模式主要是为了防止储罐内部出现分层，通过控制进料位置使卸载LNG与储罐内部LNG进行充分的混合。混凝土外罐2的罐顶与LNG外输系统10相连通，用于LNG的外输，其中该LNG外输系统包括潜液式离心泵(图中未示)、泵井(图中未示)和外输管路(图中未示)，且潜液式离心泵设于泵井中，外输管路与泵井相连接，用于输送LNG。
[0039]该LNG储罐还包括BOG压缩系统11，该储罐内BOG蒸发气体的产生主要是由于外界能量的输入造成，如泵运转、外界热量的导入、大气压的变化、环境的影响及LNG进料时造成罐内LNG体积的变化等原因产生，BOG产生过量将导致储罐压力的升高，此时为了维持储罐正常的压力范围，需要适当的开启BOG压缩机以排除过量的BOG蒸发气体。
[0040]该LNG储罐还包括设于其罐顶上的压力安全阀12和真空安全阀13，除能为储罐提供压力保护外，也可在储罐产生超压和负压情况时提供一定的保护。
[0041]该储罐内的泵井、进料管线和罐内梯子通过支架连接在一起，形成了如图1中所示的罐内管线、梯子整体连接结构8,这样重量荷载传递到混凝土穹顶由混凝土顶承受,下部通过预埋件连接到内罐底部避免泵运行时大的振动。
[0042]上述自支撑式LNG储罐的复合钢结构内罐3的安装方法，包括如下步骤:
[0043]1、车间(或施工现场预制场地)预制
[0044]将复合钢结构内罐3的壁板整体(即包括薄壁板14以及设置于其上的多个加强肋片15和加强环16)分隔成高度为30?40米、弧长为5?10米的若干片，如图3所示，并在车间完成预制，并进行探伤检测。
[0045]各片壁板预制完成后，在破口及附近边缘2cm处涂刷可焊性油漆冷镀锌漆。壁板滚弧半径按内壁半径的1.125倍进行确定，保证滚制完成的壁板塑性变形量不超过3%，同时减小了壁板纵缝组对焊接时的组对应力，减少厚板产生热裂纹的几率。壁板滚弧时采用2米的样板检查壁板弧度，保证壁板的滚弧的精度。
[0046]为了减小高空焊接量，每一片壁板外肋、内肋及加强环在预制场地完成焊接及探伤检验。
[0047]复合钢结构内罐3的壁板材料均为9% Ni钢材料，为防止壁板预制过程被磁化，切害I]、滚弧和堆放过程中采用不锈钢或9% Ni钢板与碳钢工卡具进行隔离。吊装壁板时为采用胶皮将吊钩和9%钢壁板进行隔离，以防壁板磁化。堆放壁板的场地要避免高压电缆及强磁场环境，以免9%钢壁板被磁化。
[0048]9% Ni钢板的切割采用机械切割或火焰切割，若采用火焰切割，机械切割掉热影响区和表面硬化层。壁板预制时需要指定合理的坡口形式和钝边尺寸，减少焊缝的融合比，保证环焊缝不产生热裂纹。
[0049]2、站场组装、安装
[0050]若干片已完成预制初步组装的壁板片(高度为30?40m、弧长为5?1m)在现场完成组装焊接，主要使用汽车吊(25T以上)配合组装，前面几片壁板主要使用汽车吊和拱顶环形轨道上的电动葫芦配合吊装。
[0051]其中，底圈壁板(最底层的壁板)组装前，在组装圆内侧焊上挡板，挡板与组装圆间留出组装垫板厚度。组装底圈壁板时，在壁板与档板间加组装垫板，如图4所示。
[0052]按设计方位在基准圆周线找出各壁板对接缝(即纵焊缝)定位点，使壁板的纵缝均匀分布在基准圆上，从基准壁板开始吊装壁板。
[0053]纵焊缝装配时应使用纵焊缝装配专用夹具，以控制接口的间隙和棱角度；环向焊缝装配的夹具为一个有方形孔的槽钢短节，其长度约为1000_;两种夹具均配合通孔定位挡块、圆锥形销子使用。
[0054]为了保证壁板的组装质量，在罐壁内侧增支撑固定，如图5所示。
[0055]为了保证壁板安装质量，在底圈壁板每2?3米高位置处悬挂悬挂式钢平台，以便工人完成壁板片之间的竖向焊缝焊接。
【权利要求】
1.一种自支撑式LNG储罐的内罐壁板的安装方法，包括如下步骤: 所述自支撑式LNG储罐的主体包括混凝土外罐和套设于所述混凝土外罐内的复合钢结构内罐； 所述复合钢结构内罐的壁板包括主壁板和设于所述主壁板上的若干个加强环和若干个加强肋片，所述加强肋片沿所述复合钢结构内罐的周向排列；所述加强肋片包括内侧肋片和外侧肋片； (1)预制若干片所述复合钢结构内罐的壁板，并进行探伤检测；所述壁板的高度为30?40米，弧长为5?10米； 所述预制过程中，采用不锈钢或9% Ni钢板与碳钢工卡具进行隔离； (2)首先，在混凝土外罐内吊装、拼接和焊接所述复合钢结构内罐的壁板，形成底圈壁板；然后在所述底圈壁板上继续吊装、拼接和焊接所述复合钢结构内罐的壁板，直至达到预定的高度，即完成所述内罐壁板的安装。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于:步骤(I)中，在所述复合钢结构内罐的壁板的破口以及边缘处涂刷可焊性油漆。
3.根据权利要求1或2所述的安装方法，其特征在于:步骤(I)中，所述复合钢结构内罐的壁板的滚弧半径为所述复合钢结构内罐的半径的1.125倍。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的安装方法，其特征在于:步骤(2)中，所述吊装过程中，采用胶皮将吊钩与所述壁板隔离。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的安装方法，其特征在于:步骤(2)中，安装所述底圈壁板前，在组装圆内侧焊接挡板；安装所述底圈壁板时，在所述挡板和所述底圈壁板之间设置组装垫板。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的安装方法，其特征在于:步骤(2)中，所述吊装步骤之前，调整所述壁板的纵焊缝均匀布置于所述复合钢结构内罐的基准圆上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的安装方法，其特征在于:步骤(2)中，在所述底圈壁板上悬挂悬挂式钢平台。
【文档编号】F17C1/00GK104456059SQ201410562258
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】张超, 毕晓星, 彭延建, 扬帆, 陈锐莹, 陈团海, 黄欢 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油气电集团有限责任公司