大型钢储罐不锈钢衬里设计与建造

时间：2024-07-28

李强，王霞

(1.江苏扬农化工集团有限公司，江苏扬州225009;2.江苏扬农锦湖化工有限公司，江苏扬州211900)

2012年初江苏扬农化工集团有限公司在宁夏分公司新建一套化工装置，其每年需要原料邻硝基氯苯近2 kt，而其周边没有充足的原料供应必须从千里之外的华东地区采购。由于路途遥远，供应链有中断的风险，为了保证原料的持续供应，稳定生产装置，决定新建一座2 000 m3的邻硝基氯苯储槽来保证生产运行。所盛物料邻硝基氯苯其密度为1 300 kg/m3，凝固点为32℃，易引起中毒。

1 储罐设计

图1 不锈钢衬板规格图(单位:mm)Fig.1 Stainless steel lining board size chart

由于铁离子对原料易造成污染，最终会影响产品品质，所以储罐的罐壁与底板材质选Q235-A，内衬2 mm厚316L不锈钢薄钢板，不锈钢薄钢板选用最普通的2 440 mm×1 220 mm规格标准板，钢板塞焊孔φ6 mm、间距300 mm，如图1所示。罐顶选6 mm厚304不锈钢板制作，拱顶外置碳钢加强筋，储罐接管材质选用316L。储罐直径为15 800 mm，高11 200 mm，拱顶圆半径16 000 mm。罐壁外加热盘管选用DN25无缝钢管(材质20号)，间距200 m，自上而下分6组，管口标记为N1.1～12，每组加热管总长约460 m。储罐内部距离罐底300 mm高设置5根DN250的316L不锈钢内加热管，管口标记为N2.1～10。储罐设计温度70℃，设计压力为常压，其本体的碳钢壁厚根据SH3046—1992《石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范》中规定的0.3法则进行计算，不锈钢衬里参照JB/TQ 267-1981铬镍奥氏体不锈钢塞焊衬里设备技术条件进行设计，储罐总装图如图2所示。

2 储罐不锈钢衬里设计

罐壁的总表面积约560 m2，为了保证衬层的密封性同时为方便焊接与检漏，保证不锈钢衬层焊接密封性，将衬层从上到下分割为5段，每段为一个单独的密封体，在每段的最下部开4个DN15不锈钢检查管口，并标记为N3.1～20，用于排气、抽气等观察检漏之用，衬板之间40 mm搭接，三层衬板重叠的部分最上层需进行切角，衬层施工过程中需要用木锤子不断敲打，保证衬层与罐壁尽量贴合减小间隙，具体结构如图3。罐壁接管与不锈钢衬板焊接采用内补强圈结构，补强圈材质316L，其厚度根据接管大小选6 mm或8 mm，外径按补强圈标准选取，焊接详细结构见图4。罐底与罐壁的不锈钢衬板用L50 mm×50 mm不锈钢角钢进行过渡连接，角钢分别与壁板、底板间断固定焊，底板衬层与不锈钢角钢间断固定焊，壁板不锈钢衬板下部先翻边再与底板不锈钢衬板进行密封连续焊，具体连接如图5所示。

图2 储罐总装图(单位:mm)Fig.2 Tank assembly drawing

图3 罐壁不锈钢衬里焊接示意Fig.3 Tank wall stainless steel lining welding details

图4 储罐接管焊接结构示意Fig.4 Tank structure welding diagram

图5 罐壁与罐底板不锈钢衬里焊接示意Fig.5 Welding details of the tank wall and bottom plate of stainless steel lining

3 储罐不锈钢衬层施工与检验

为了节约费用、提高施工安全性，打破传统的先将储罐建造完毕后，在储罐里面搭脚手架然后进行不锈钢衬板施工的方法，而是在储罐制作过程中同步进行不锈钢衬板的施工。其施工工艺为先建造2圈或3圈壁板，完毕后将罐体内表面焊缝打磨光滑并进行渗透探伤合格后即进行一段衬板施工。每段罐壁不锈钢衬层施工结束后通过检漏孔分别进行正压40 kPa、负压40 kPa保压30 min以上的泄漏与焊接强度试验。因不锈钢与碳钢在80℃时线膨胀系数相差5.31×105mm/(mm·℃)，而本储罐工作时温度比较高，此方法在冷模状态下良好的检验了由异种钢高温时膨胀系数不同造成衬板与本体焊缝开裂的危险工况。每段衬层检验合格后方可进行下圈壁板施工。

其次罐底不锈钢衬板的施工与检验，罐底衬层施工前，先进行罐底板的焊接以及底板焊缝的真空箱检漏，检查合格后方可进行罐底板衬层的施工，罐底板衬层与壁板最下段衬层连为一体，为一个密封体，一起进行正压、负压泄漏与强度试验。

最后盛水试验，储罐全部建造完毕后分步骤向储罐里注满水，对不锈钢衬层整体密闭性进行泄漏检查。