不銹鋼固定拱頂儲(chǔ)罐排版優(yōu)化

衛(wèi) 波 張皓斌

1 陜西化建工程有限責(zé)任公司 陜西楊凌 712100；2 華陸工程科技有限責(zé)任公司 陜西西安 710065

儲(chǔ)罐是石油化工行業(yè)不可或缺的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)石化裝置中，且常常以多臺(tái)儲(chǔ)罐組成罐群的形式出現(xiàn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)制作過(guò)程中往往會(huì)使用大量的板材。因此，如何節(jié)約板材是一項(xiàng)有重要研究?jī)r(jià)值的課題。加之近期各類(lèi)原材料的價(jià)格一路上漲，更要求施工技術(shù)人員采取技術(shù)措施優(yōu)化儲(chǔ)罐排版，尤其是不銹鋼儲(chǔ)罐，降低材料損耗率。

1 伴生氣資源循環(huán)利用項(xiàng)目罐群概況

延長(zhǎng)油田伴生氣資源循環(huán)利用項(xiàng)目位于陜西省延安市寶塔區(qū)甘谷驛鎮(zhèn)，其二標(biāo)段聚四氫呋喃（PTMEG）裝置、1,4- 丁二醇（BDO）裝置、甲醛裝置共有47 臺(tái)儲(chǔ)罐。這些儲(chǔ)罐均為不銹鋼固定拱頂儲(chǔ)罐，材質(zhì)有S30408、S31603、S30403 三種，罐體總重760.7t。

2 排版的通用流程、原則及注意事項(xiàng)

排版的通用流程如圖1 所示。

圖1 排版的通用流程

2.1 排版原則

（1）排版前，應(yīng)提前與采購(gòu)單位溝通，確認(rèn)對(duì)方供貨的板材規(guī)格，盡可能要求提供尺寸較大的鋼板，這樣既能減少現(xiàn)場(chǎng)制作儲(chǔ)罐焊接量，又能在一定程度上節(jié)約采購(gòu)時(shí)間和降低板材損耗。

（2）在符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求的前提下，優(yōu)先利用其他儲(chǔ)罐排版余料，避免不看余料直接使用整板下料造成的材料浪費(fèi)。

2.2 注意事項(xiàng)

（1）底板由于焊接變形大，宜以大板為主，中板為輔，對(duì)稱(chēng)布置，盡量減少焊縫數(shù)量和焊縫長(zhǎng)度。

（2）壁板排版宜根據(jù)罐體高度選擇合理的板寬，既要保證環(huán)縫數(shù)量最少，又要避免不合理的板材縱向切割。壁板長(zhǎng)度宜根據(jù)罐體外圓周長(zhǎng)選擇，長(zhǎng)度應(yīng)適宜，過(guò)長(zhǎng)卷制操作繁瑣，過(guò)短則會(huì)增加縱縫焊接工作量和探傷口數(shù)。

（3）頂板排版的瓜皮板數(shù)量及尺寸一般圖紙會(huì)給出，為保證無(wú)誤，要用公式驗(yàn)證；還應(yīng)旋轉(zhuǎn)驗(yàn)證罐頂人孔及接管是否避開(kāi)焊縫，如果避不開(kāi)需重新調(diào)整瓜皮板數(shù)量，直至能避開(kāi)為止；最后，盡量減少單片頂板瓜皮的拼接焊縫，如果必須采用拼接技術(shù)，要避免十字焊縫。

（4）對(duì)每臺(tái)儲(chǔ)罐的底板、壁板、頂板的分片進(jìn)行編號(hào)，設(shè)置編號(hào)規(guī)則如下：底板用d 表示，壁板用b 表示，頂板用t 表示，并在每個(gè)分片上加注儲(chǔ)罐位號(hào)、材質(zhì)、板厚等信息，以避免用錯(cuò)板材。

（5）單臺(tái)儲(chǔ)罐排版完成后，必然存在剩余材料，要將可以繼續(xù)使用的剩余材料按照材質(zhì)、板厚、長(zhǎng)寬尺寸進(jìn)行歸類(lèi)，建立余料臺(tái)賬。在接下來(lái)其余儲(chǔ)罐的排版中優(yōu)先使用余料臺(tái)賬中的余料。另外，所有墊板、補(bǔ)強(qiáng)圈和限位卡具用不銹鋼板均使用余料，嚴(yán)禁使用整板下料。最后，余料臺(tái)賬要及時(shí)更新。

（6）要保證最下圈壁板的所有縱縫與底板邊緣的拼接焊縫間距大于300mm。罐壁各接管、人孔要避開(kāi)罐壁、罐頂焊縫，補(bǔ)強(qiáng)圈盡量避免覆蓋焊縫。

3 底板排版

儲(chǔ)罐底板根據(jù)有無(wú)弓形邊緣板，分為中幅板及邊緣板排版，以及中幅板及弓形邊緣板排版兩種，具體區(qū)分如下：

（1）當(dāng)罐底內(nèi)徑小于12.5m 時(shí)，可不設(shè)置弓形邊緣板；

（2）當(dāng)罐底內(nèi)徑大于12.5m 時(shí)，宜設(shè)置弓形邊緣板。

本項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐直徑在2.9～11m 之間，故排版時(shí)可不設(shè)置弓形邊緣板的排版，且按照設(shè)計(jì)所有儲(chǔ)罐底板均是對(duì)接焊縫，也不用考慮排版的搭接。考慮到焊縫收縮的問(wèn)題，GB50128- 2014 標(biāo)準(zhǔn)要求，底板排版直徑宜放大0.1%～0.15%。以0401- TK- 101 儲(chǔ)罐為例，其罐底直 徑 5120mm， 罐 底 排 版 直 徑 為 5120 ×1.001=5125mm2。排版時(shí)先用大板從中心開(kāi)始鋪設(shè)，向兩邊依次板同方向排列；排到邊緣時(shí)，由橫向排列改為縱向排列，詳見(jiàn)圖2。

圖2 橫向排版示意圖

布置縱向排版時(shí)，應(yīng)盡量減少拼接塊和焊口數(shù)量，優(yōu)先選擇本罐底板用料的余料下料。如0401- TK- 101儲(chǔ)罐底板采用的是2m 寬、10m 長(zhǎng)的不銹鋼板。為了方便與其余儲(chǔ)罐排版進(jìn)行區(qū)分，依次對(duì)底板拼接塊進(jìn)行編號(hào)。如圖2 中d1- 1 下料完畢后，d2- 4 及d3- 2 的下料采用本張鋼板的余料（d1- 1 表示此1# 底板，數(shù)量1塊；d2- 4 表示此2# 底板，數(shù)量4 塊，其余同理）。排版如圖3 所示。

圖3 縱向排版示意圖

由圖3 可見(jiàn)，用2m×10m 的板下料，此罐底板少下一塊d3- 2，可用此罐的壁板余料下得；底板下料完后，剩余0.44m×2.16m 的余料，此余料可以用來(lái)制作現(xiàn)場(chǎng)防變形弧板、隔離墊板、支架墊板和補(bǔ)強(qiáng)圈等。

需要注意的是，如果有較大塊的剩余，應(yīng)建立余料臺(tái)賬（表1）。本儲(chǔ)罐的壁板、頂板或其余儲(chǔ)罐的排版要優(yōu)先采用，避免余料增多，后期無(wú)法消耗。

表1 S30408 不銹鋼板材邊角料臺(tái)賬

4 壁板排版

壁板的排版相對(duì)于底板和頂板來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單，在排與壁板焊縫的距離要大于300mm；最上圈壁板縱縫與包邊角鋼對(duì)接焊縫距離不小于300mm；板厚小于12mm 時(shí)，罐壁接管開(kāi)口外緣與罐壁焊縫之間距離不應(yīng)小于150mm；板厚大于12mm 時(shí)，罐壁接管開(kāi)口外緣與罐壁焊縫之間距離不應(yīng)小于250mm；各圈壁板的縱向焊縫宜向同一方向逐圈錯(cuò)開(kāi)，相鄰兩圈壁板相鄰縱焊縫間距應(yīng)為板長(zhǎng)的1/ 3，且不小于300mm。

另外，設(shè)計(jì)圖紙中的壁板尺寸可以根據(jù)采購(gòu)到的鋼板規(guī)格來(lái)調(diào)整，但要保證接管不要開(kāi)在縱縫上。例如，TK- 101 罐高5700mm，圖紙給出的是用1900mm寬的板，但實(shí)際板寬規(guī)格只有1800mm 和2000mm，這樣就可用2 張2000mm 板和1 張1800mm 板替代。每圈壁板數(shù)量不宜過(guò)多，以減少焊接工作量；但也不宜太少，以免增加卷板工作難度。壁板排版宜考慮儲(chǔ)罐直徑，以中徑放樣，并考慮焊接收縮量。

5 頂板排版

由于頂板的瓜皮圖紙通常會(huì)給出尺寸和數(shù)量，在頂板排版中，應(yīng)對(duì)頂板的瓜皮展開(kāi)尺寸進(jìn)行復(fù)核，確保設(shè)計(jì)放樣準(zhǔn)確無(wú)誤。最理想化的頂板排版如圖4 所示。

圖4 理想的頂板排版

但是實(shí)際施工過(guò)程中，由于不銹鋼板尺寸和罐頂尺寸的限制，很難做到此種優(yōu)化排版。在通過(guò)改變鋼板尺寸和頂板瓜皮數(shù)量不能做到此優(yōu)化排版時(shí)，就必須采取鋼板的拼接。拼接時(shí)可采用改變板寬拼接和改變板長(zhǎng)拼接，本項(xiàng)目由于儲(chǔ)罐較小，故均采用沿板長(zhǎng)方向拼接，如圖5 所示。

圖5 沿板長(zhǎng)方向拼接示意圖

由于不銹鋼板定尺板價(jià)格高，所以在頂板的排版過(guò)程中很少會(huì)出現(xiàn)圖4 的情況，大多數(shù)會(huì)出現(xiàn)圖5 的情況，而且板長(zhǎng)方向還會(huì)有剩余。所以實(shí)際排版中不能局限于一個(gè)儲(chǔ)罐，應(yīng)該多個(gè)儲(chǔ)罐綜合考慮排版。綜合考慮的排版實(shí)例如圖6—8 所示。

綜上所述，要想降低材料損耗率，減少施工材料費(fèi)，在排版中不能局限于一個(gè)儲(chǔ)罐的壁板、頂板、底板的排版，而應(yīng)將不同儲(chǔ)罐底板、頂板、壁板綜合考慮。同時(shí)，每個(gè)新儲(chǔ)罐的排版要優(yōu)先利用之前儲(chǔ)罐排版的余料，以此來(lái)達(dá)到最優(yōu)排版。

6 總結(jié)

本項(xiàng)目的47 臺(tái)不銹鋼儲(chǔ)罐，除采用以上混合排版的方法之外，還建立了不銹鋼板材余料臺(tái)賬，優(yōu)先使用余料排版和制作儲(chǔ)罐附件，并在施工中做好材料標(biāo)識(shí)的移植，以及設(shè)專(zhuān)人加強(qiáng)不銹鋼余料管理。

圖6 不同儲(chǔ)罐的底板混合排版

圖7 不同儲(chǔ)罐的頂板混合排版

最終，共使用869 塊不銹鋼板，累計(jì)重量790.6t；圖紙罐體重量760.4t，板材損耗率為（790.6- 760.4）/ 760.4=3.97%，比規(guī)范要求的6%降低了2.03%；節(jié)約鋼材2.03%×760.4=15.44t，節(jié)省30 余萬(wàn)元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖8 同一規(guī)格的儲(chǔ)罐底板與頂板混合排版