英买力凝析油外输项目储罐施工顶板变形的预防和处置

杨晶

【摘  要】在油气外输项目中，钢制储罐安装工程往往十分关键，其安装质量对最终的油气外输质量有着十分显著的影响。就目前部分地区的油气外输建设项目来看，储罐焊接施工中出现焊接变形的问题十分常见，因此，在储罐安装工程中，预防与管控储罐焊接变形在其中有着非常关键的意义。论文以英买力凝析油外输改造工程为例，深入分析在储罐施工中产生施工顶板变形的主要因素、原因、预防及应对策略。

【Abstract】In the project of oil and gas outward transport， the installation of steel storage tank is often very important， and its installation quality has a very significant influence on the final quality of oil and gas outward transport. According to the current construction projects of oil and gas transport in some areas， welding deformation is very common in the welding construction of storage tanks. Therefore， in the installation engineering of storage tanks， prevention and control of welding deformation of storage tanks is of very critical significance. Taking Yingmaili condensate export reconstruction project as an example， the paper deeply analyzes the main factors， causes， prevention and countermeasures of roof deformation in the storage tank construction.

【關键词】油气外输;钢制储罐;安装工程;焊接变形;顶板变形

【Keywords】oil and gas outward transport; steel storage tank; installation engineering; welding deformation; roof deformation

【中图分类号】TG404;TE972.1                              【文献标志码】A                                 【文章编号】1673-1069（2020）07-0174-02

1 引言

在很多大型储罐施工中，其施工焊接质量与储罐实际使用质量有着十分密切的联系。但是在焊接作业过程中，储罐局部区域很容易产生不均匀压缩塑性变形，同时在冷却过后产生应力集中引起局部变形现象，对储罐的正常使用带来了十分明显的负面影响。一般来说，储罐施工产生焊接变形的主要类型在于收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形以及角变形五大类型。同时，不同部位所产生的焊接变形现象可能会存在一定的差异性，而合理控制焊接变形可以有效避免应力过于集中以影响储罐正常使用现象[1]。

2 工程概况

2.1 工程简介

为满足塔里木输油系统工艺优化和管理需要，紧邻英买力油气处理厂新建英买力凝析油首站。英买首站包括新建5000m3凝析油储罐2座，2000m3凝析油储罐2座，外输泵房1座，加热炉2台，外输计量阀组1座，并配套相应的辅助设施。

2.2 储罐介绍

在英买力凝析油外输改造工程中，所建设用到的储罐属于拱顶结构，总计4座，其中2座储罐的储存体积为2.0×103m3，另外2座储罐的储存体积为5.0×103m3，这些储罐主体的钢板材质为Q235B，储罐施工主要包括储罐附件、盘梯、栏及平台安装、制作等。

3 储罐顶板变形现象分析

从此次项目中的储罐顶板变形现状来看，主要分为三种情况：其一是在抛丸除锈工序结束后，顶板边缘出现波浪形变形现象，当储罐顶板应用抛丸除锈过后且达到Sa2.5级标准，同时在涂刷底漆完毕之后拼接罐顶板，而此时防腐单位在对储罐施工团队行材料移交过程中发现储罐顶板产生了明显的波浪形变形现象，且这些波浪波峰之间的高度为200～300mm，且总波长在0.2～0.3m，在发现波浪形顶板变形之际，施工团队便不予接受施工;其二为顶板焊接过后出现严重凹陷的情况，导致实际顶板外观质量相对比较差，在这种现象下，顶板上下两层在搭接中存在一定的困难特征，且卡具在下压搭接焊过后产生的变形更为严重，难以达到验收的规范标准要求;其三则属于在顶板处没有焊缝的区域可能会产生凸形变化，形成大小不一的凸包，对顶板外形质量产生一定的负面影响[2]。

4 储罐顶板变形原因分析

4.1 波浪形变形现象

利用抛丸技术在除锈之后发现产生波浪形变形现象，我们在分析中发现可能与钢板材质有一定的关系。由于储罐顶板材质利用热轧卷板剪切而来，同时钢厂需要热连轧车间进行加工，而钢板最初的钢坯在热轧机组作用下会产生卷曲作用，便从中形成钢卷，待自然冷却完毕之后，由于内外面温度存在一定的差异，最初温度甚至达到300℃之高，而外面温度相对较低，内面温度相对较高，此时钢卷边缘的冷却速度属于最快，中间部位却相对比较慢，因此，钢卷边缘在冷却中所用到的时间比较短，在冷却作用下会产生龟背现象，且钢卷上方由于受控作用，下方存在受压作用，其中会产生十分显著的内应力。在剪切钢卷之际由于利用冷轧机组进行剪切，但是由于内部内应力没有得到及时的释放，同时在抛丸除锈过程中也未能将剩余的内应力得以释放出来，导致钢板边缘由于存在较大的内应力，便产生了波浪变形现象，尽管如此，其中的内应力仍旧没有清除干净，依旧残留在其中。

4.2 焊缝凹陷现象

顶板焊缝出现凹陷变形现象的主要原因在于顶板存在一定的内应力没有及时释放出来，而在焊接热作用下这些内应力会逐渐被释放出来，但是由于抛丸除锈过程中，钢板边缘会产生一定的变形现象，而在这种变形现象与内应力释放的共同作用下，钢板焊接区域会产生明显的凹陷变形现象，这些凹陷变形现象普遍呈现了不规则的无序性变化特征。

4.3 无焊缝区域变形现象

即便是无焊缝区域也会产生一定的变形现象，在分析中发现这类变形所产生的主要原因在于顶板下方存在钢网壳结构。因为在这种钢网壳结构中，其中的网壳拉杆会以三角形现象特征进行排列，而这些拉杆中心部位会有一个突起支点，该支点高度一般约为5cm，而钢网壳结构可以借助这些支点来接触顶板，但是由于支点数量比较少，且分布存在一定的稀疏特征，而顶板厚度仅有5mm左右，在重力作用下，部分无支点区域便会存在一定的塌陷现象，导致即便是无焊缝区域，也有可能会产生区域变形现象。

5 针对顶板变形的应对措施

事实上，在项目储罐施工中发现，这些储罐材料在进入施工现场之际，其结构以及形态均已经无法进行改变，没有办法从材质以及设计等方面解决储罐变形现象。因此，我们在研究中认为，要解决储罐变形问题，需要关注顶板防腐工作，针对施工步骤、细节以及顶板形变带来的负面影响等进行充分的分析，确保能够有效减少顶板变形程度。因此，在针对顶板变形中，可根据如上所述三种变形问题进行针对性处理。

5.1 波浪形变形现象

为了能够有效削减因为抛丸除锈过后所出现的波浪形变形现象，可以采用控制抛丸能量的方法，即降低抛丸除锈等级，但这样会对顶板防腐质量带来一定的负面影响，且在顶板防腐底漆涂刷中多應用环氧富锌底漆，但是由于防腐质量不足，底漆在涂刷过程中与钢板材料之间的附着力会明显不足。因此，经仔细斟酌与友好协商过后与防腐等单位一致决定可以将底漆材料进行更换以达到满足施工标准条件，而底漆材料可换成低表面处理环氧底漆，而储罐顶板在抛丸除锈中的等级分布在Sa1以及Sa2之间，此时顶板在抛丸除锈过后所产生的形变则会得到显著控制，同时还能够使防腐质量满足施工标准要求，该处理策略应用效果较为良好。

5.2 焊缝凹陷现象

焊缝凹陷变形现象需要从焊接工序进行着手，如可以重新选择焊接方法、调节焊接电流或对焊接顺序、方向进行调整等措施。在焊接时，对顶板边缘以点焊固定点进行固定，同时先以焊接中心部位作为定位板，沿着中心向四周扩散开，以进行焊接，扩散焊接时以横向或竖向焊接为主，由外向内形成长边焊缝，由内向外形成短边焊缝，边缘焊缝以圆周形进行焊接，在边缘焊缝过程中，焊工人员需要分别以对称的方位分别进行焊接，可以从同一个方向进行分段式焊接，也可以利用反变形、刚性固定以及焊缝锤击等方式合理控制焊缝凹陷变形现象。

5.3 无焊缝区域变形现象

待顶板焊接工序结束后，由于焊缝区域所存在的凹陷变形逐渐消除，而此时储罐顶板刚度会显著增加，这时候顶板部分区域在无网壳支点的情况下，其凹陷变形现象将十分少见，同时储罐顶板凹凸度误差大小也愈渐满足相关要求，部分区域的凹凸现象在没有达到标准要求的情况下，可以在其中对其焊接临时固定点，在电动葫芦的帮助下将其固定在相应位置，以减少凹凸变形现象。

6 结语

本文以英买力凝析油外输改造工程为例，深入分析其中储罐顶板变形的主要变形现象以及变形原因，并提出针对性解决对策，确保得以有效减少储罐顶板变形现象，对于提高储罐应用质量而言具有十分重要的意义。

【参考文献】

【1】王天艺.SUS304储罐焊接施工中的变形控制[J].炼油与化工，2011（04）：37-40.

【2】曹勇.大型储罐施工过程中的变形及控制[J].中国化工贸易，2018，10（02）：175.