全容立式圓筒形LNG 儲(chǔ)罐工程質(zhì)量控制重點(diǎn)分析

金 健

（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津 300450）

0 引言

LNG（液化天然氣）儲(chǔ)罐是LNG 接收站中的重要組成部分，大型LNG 低溫儲(chǔ)罐按結(jié)構(gòu)可分為單容罐、雙容罐、全容罐3 種類型，目前普遍采用的是全容罐的結(jié)構(gòu)類型。其儲(chǔ)罐罐體呈內(nèi)、外兩層結(jié)構(gòu)。外罐罐壁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，上有金屬拱頂，拱頂上部分層澆筑混凝土。儲(chǔ)罐外罐壁內(nèi)側(cè)有一層防潮板（碳鋼材料，通過(guò)預(yù)埋件貼在外罐壁內(nèi)側(cè)并進(jìn)行密封焊接）、約5 m 高角保護(hù)。內(nèi)罐罐底由3 層鋼板及保冷層組成，最下層底板為碳鋼防潮層，中上兩層底板為9%Ni 鋼，防潮板與中間包之間鋪設(shè)泡沫玻璃磚保冷層。內(nèi)罐罐壁為9%Ni 鋼，頂部有鋁合金吊頂，鋁合金吊頂通過(guò)吊桿與外罐拱頂骨架連接，鋁合金頂上部有保冷層，內(nèi)外兩層罐壁間填充珍珠巖保冷材料。罐壁無(wú)管口，所有管線都由罐頂開(kāi)孔與罐內(nèi)連通。由于其材料的多樣性、工藝的復(fù)雜性、技術(shù)的特殊性，所以需對(duì)LNG 儲(chǔ)罐安裝工程施工重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)行分析，提出有效措施，從而達(dá)到提高LNG 儲(chǔ)罐施工質(zhì)量的目標(biāo)。

1 全容立式圓筒形LNG 儲(chǔ)罐工程質(zhì)量控制重點(diǎn)

LNG 儲(chǔ)罐建設(shè)包含樁基施工、混凝土施工、鋼筋施工、管道安裝、設(shè)備安裝、焊接和無(wú)損檢測(cè)等多項(xiàng)專業(yè)，儲(chǔ)罐容量從最初的3 萬(wàn)立方米發(fā)展到27 萬(wàn)立方米，施工難度也逐級(jí)提升，所以質(zhì)量控制顯得尤為關(guān)鍵。為了保證儲(chǔ)罐工程建設(shè)階段的質(zhì)量，在項(xiàng)目施工前期，建立完善的質(zhì)量保證體系，具有滿足開(kāi)工要求的組織機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)文件、場(chǎng)地和物資等條件，各專業(yè)施工前編制符合設(shè)計(jì)文件和標(biāo)準(zhǔn)要求的施工方案并完成審批，施工過(guò)程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行，驗(yàn)收前依照“三檢制度”自檢完成，根據(jù)檢驗(yàn)、試驗(yàn)計(jì)劃完成施工工序或成品的檢測(cè)，并參考其他項(xiàng)目總結(jié)的質(zhì)量控制亮點(diǎn)、質(zhì)量通病及典型案例。

1.1 樁基礎(chǔ)施工控制

LNG 儲(chǔ)罐對(duì)承載力要求較高，特別是對(duì)抗振能力的要求很高，因此設(shè)計(jì)一般選用柱底后注漿的大直徑鉆孔灌注樁，其中鉆進(jìn)成孔是混凝土灌注樁施工中的重要部分，受地質(zhì)情況的影響特別對(duì)于含有流塑狀態(tài)的軟土層，如果成孔質(zhì)量不好，容易發(fā)生塌孔、縮頸、樁孔偏斜及樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)持力層要求等質(zhì)量問(wèn)題。其次鋼筋籠制作前，首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，資料齊全后再按照設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求驗(yàn)收鋼筋的規(guī)格、尺寸和數(shù)量，并按規(guī)定進(jìn)行原材料抽樣復(fù)試和連接試件檢驗(yàn)，合格后方可使用。鋼筋加工過(guò)程中重點(diǎn)監(jiān)控鋼筋加工、鋼筋安裝尺寸、鋼筋焊接等方面。樁基檢測(cè)是檢驗(yàn)樁基位置、缺陷、強(qiáng)度和承載力的重要檢測(cè)，應(yīng)作為關(guān)注的重點(diǎn)。

1.2 承臺(tái)施工控制

LNG 儲(chǔ)罐的承臺(tái)厚度及面積較大，對(duì)各項(xiàng)資源的需求量較大，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注測(cè)量放線、鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力管固定、模板支護(hù)、混凝土建筑等是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。如施工過(guò)程質(zhì)量控制不當(dāng)，承臺(tái)易發(fā)生裂紋、蜂窩麻面、孔洞、強(qiáng)度不足等問(wèn)題。

1.3 罐壁施工控制

在LNG 儲(chǔ)罐罐壁施工中，根據(jù)設(shè)計(jì)高度將儲(chǔ)罐分成多個(gè)施工層，每個(gè)施工層應(yīng)做好測(cè)量放線、罐壁鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力波紋管安裝、預(yù)埋件安裝、模板安裝和混凝土澆筑等工序。

1.4 罐頂施工控制

LNG 儲(chǔ)罐穹頂混凝土澆筑同承臺(tái)、罐壁澆筑相同，屬于大體積混凝土施工，在施工過(guò)程中同樣要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)溫度裂縫的控制。

1.5 預(yù)應(yīng)力施工控制

LNG 儲(chǔ)罐外罐設(shè)計(jì)一般為后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼束布置在承臺(tái)和罐壁內(nèi)。預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的順序進(jìn)行，控制要點(diǎn)包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束控制、預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉和預(yù)應(yīng)力灌漿控制。

1.6 內(nèi)罐施工控制

LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)罐與低溫液態(tài)LNG 直接接觸，是整座儲(chǔ)罐的核心，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注9%Ni 鋼的原材料、鋼板加工、焊接、儲(chǔ)罐安裝幾何尺寸、儲(chǔ)罐壓力試驗(yàn)等。

1.7 氣頂升控制

LNG 儲(chǔ)罐氣頂升是個(gè)LNG 儲(chǔ)罐建造中的重點(diǎn)之一，要做好氣頂升前的質(zhì)量控制、氣頂升過(guò)程的質(zhì)量控制、拱頂和承壓圈之間焊接的質(zhì)量控制、施工安全控制、氣頂升工具的檢查、人員的控制、電源的控制和氣壓頂升的控制等。

2 LNG 儲(chǔ)罐工程質(zhì)量控制措施

2.1 樁基礎(chǔ)施工控制

成孔垂直精度是混凝土灌注樁順利施工的重要條件，否則會(huì)造成鋼筋籠和導(dǎo)管無(wú)法下放。隱私鉆機(jī)就位時(shí)必須平正、穩(wěn)固，鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)操作人員應(yīng)隨時(shí)注意垂直控制儀表，以控制鉆桿垂直度，保證孔垂直度偏差不大于1%。當(dāng)孔深接近設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行清孔并檢查孔深、孔徑。導(dǎo)管安裝完畢后，應(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿指標(biāo)和孔底沉渣厚度，如超出要求則應(yīng)進(jìn)行2 次清孔。鋼筋籠制作前，應(yīng)對(duì)鋼筋、焊材、套筒進(jìn)行驗(yàn)收，并進(jìn)行原材料的復(fù)驗(yàn)和鋼筋連接試驗(yàn)，合格后方可使用。鋼筋籠支座過(guò)程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件要求，控制鋼筋間距、鋼筋焊接長(zhǎng)度、套筒露絲長(zhǎng)度、焊接質(zhì)量等控制點(diǎn)。LNG 樁基施工完成后，要進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)、鉆心檢測(cè)和靜壓試驗(yàn)等，檢測(cè)施工質(zhì)量。

2.2 承臺(tái)施工控制

承臺(tái)施工中應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力管束的安裝，安裝時(shí)應(yīng)采用工具將波紋管固定在鋼筋支架或拉筋上，待承臺(tái)上下層鋼筋綁扎完成后，精調(diào)整波紋管的位置，將其固定在上下層鋼筋網(wǎng)片上，確定波紋管在混凝土澆筑過(guò)程中不會(huì)位移，波紋管安裝完成后，應(yīng)進(jìn)行通球測(cè)試。在大體積混凝土施工過(guò)程中應(yīng)使用正確的配合比、控制澆筑和養(yǎng)護(hù)溫度，采用分層分區(qū)澆筑的方法，減少混凝土承臺(tái)產(chǎn)生缺陷。

2.3 罐壁施工控制

預(yù)應(yīng)力波紋管的連接和鉚座有的安裝方式與承臺(tái)一樣，安裝過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制水平預(yù)應(yīng)力波紋管和豎向預(yù)應(yīng)力波紋管的水平度、垂直度、安裝的位置、標(biāo)高及牢固程度，并注意預(yù)應(yīng)力波紋管的熱縮膠套的接口是否粘結(jié)緊固。模板系統(tǒng)的質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)成型后的效果有重要影響，LNG 儲(chǔ)罐施工時(shí)，在綜合考慮施工進(jìn)度、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其他相關(guān)因素后，一般選擇定性的DOKA 模板爬升系統(tǒng)。DOKA 模板組裝前，首先應(yīng)對(duì)模板材料的質(zhì)量進(jìn)行檢查，以保證組裝的精確性和混凝土的觀感質(zhì)量，還應(yīng)保證模板的密封，特別是模板下端口必須貼緊混凝土面，以免漏漿。在混凝土澆筑過(guò)程中，防止產(chǎn)生冷裂紋。混凝土振搗嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，嚴(yán)防漏振或過(guò)振，保證滬寧圖振搗密實(shí)又不產(chǎn)生離析。在進(jìn)行上層混凝土澆筑過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)下層混凝土的2 次振搗，以提高混凝土的密實(shí)度。

2.4 罐頂施工控制

混凝土穹頂施工時(shí)由鋼結(jié)構(gòu)穹頂作為穹頂混凝土施工底模，施工時(shí)需對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)進(jìn)行充氣保壓，使鋼結(jié)構(gòu)穹頂獲得足夠的支撐。穹頂施工主要工序包括穹頂鋼筋綁扎、預(yù)埋件安裝和混凝土澆筑。鋼筋支座、安裝應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求進(jìn)行，鋼筋保護(hù)層厚度必須滿足設(shè)計(jì)要求，預(yù)埋件的位置、標(biāo)高應(yīng)準(zhǔn)確并固定牢固，嚴(yán)禁鋼筋與預(yù)埋件的穹頂管口、噴嘴和附著于管口和噴嘴的預(yù)埋鋼板接觸。

2.5 預(yù)應(yīng)力施工控制

預(yù)應(yīng)力施工的主要工序包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束、張拉和灌漿等工序，在預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿束之前，應(yīng)對(duì)鋼絞線的外觀和各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢查確認(rèn)，同時(shí)檢查施工平臺(tái)的穩(wěn)定性和穿束機(jī)的良好性。拆除錨座上的保護(hù)模板，用高壓空氣進(jìn)行通管，清除波紋管內(nèi)的水、灰塵及沙子等雜物，并對(duì)錨座口做好標(biāo)記。穿束完成后安裝錨環(huán)和夾片，并對(duì)露出來(lái)的鋼絞線進(jìn)行保護(hù)，做好穿線記錄。在預(yù)應(yīng)力鋼絞線正式張拉之前，需要在2 個(gè)預(yù)應(yīng)力束上進(jìn)行足尺摩擦實(shí)驗(yàn)，已驗(yàn)證孔道與鋼絞束的摩擦因數(shù)與設(shè)計(jì)取值一致，如果偏差較大應(yīng)采取措施。預(yù)應(yīng)力灌漿前，應(yīng)對(duì)孔道進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，對(duì)灌漿管路和閥門(mén)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，合格方可灌漿。鋼絞線穿入孔道后應(yīng)盡快進(jìn)行張拉和灌漿，灌漿前應(yīng)檢查儲(chǔ)存池內(nèi)的灌漿料體積，確保其可以足夠注滿一根波紋管孔道。

2.6 內(nèi)罐施工控制

LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)罐焊接是儲(chǔ)罐建造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，焊接接頭性能直接關(guān)系到儲(chǔ)罐的密封性與安全性。9%Ni 鋼的焊接技術(shù)含量高、焊接難度大，可能出現(xiàn)冷裂紋、熱裂紋、低溫韌性降低以及母材磁化引起的磁偏吹等缺陷。罐內(nèi)壁板安裝后需對(duì)罐體垂直度、直徑、上口水平度、橢圓度、安裝記錄等進(jìn)行檢查驗(yàn)收，還要關(guān)注儲(chǔ)罐水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)結(jié)果。

2.7 氣頂升控制

應(yīng)選擇天氣較好的時(shí)間進(jìn)行氣頂升工作，氣頂升前應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，氣壓頂升采用市電和發(fā)電機(jī)結(jié)合的供電方式，確保頂升過(guò)程的動(dòng)力保證。氣頂升開(kāi)始時(shí)，安排檢查小組通過(guò)安全通道進(jìn)入罐內(nèi)檢查拱頂?shù)拿芊狻⑵胶庖约按_認(rèn)拱頂是否與邊緣立柱僅只是重力連接。當(dāng)拱頂吹升至200 mm 時(shí)，保持拱頂懸停，通過(guò)預(yù)先準(zhǔn)備好的鋼筋調(diào)整拱頂平衡，檢查小組確定罐內(nèi)密封、平衡等沒(méi)問(wèn)題后撤出罐內(nèi)。氣壓升頂過(guò)程中，嚴(yán)格控制頂升速度，防止速度過(guò)大拱頂發(fā)生偏轉(zhuǎn)和傾斜。通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)拱頂?shù)捻斏俣群蛢A斜度進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)氣壓頂升速度和傾斜度隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。氣頂升前對(duì)拱頂上的與承壓圈接觸部位進(jìn)行除銹、除漆、除油污、除濕，所有參與承壓圈與拱頂之間焊縫焊接的焊工都必須考試合格，焊接前應(yīng)檢查組裝質(zhì)量，使用歐姆卡調(diào)整組對(duì)間隙，清除焊道兩側(cè)20 mm 范圍內(nèi)的泥沙、鐵銹、水分和油污，并充分干燥。焊接材料為E7018，在焊條使用前0.5 h打開(kāi)真空包裝，將其放入焊條桶中。焊接時(shí)安排24 名焊工均布，按照同一方向同時(shí)分段焊接，焊接參數(shù)必須按照WPS 的要求，焊腳尺寸為6 mm，焊接2 遍，錯(cuò)開(kāi)層間接頭，引弧和熄弧都應(yīng)在坡口內(nèi)焊道上，定位焊長(zhǎng)度不少于50 mm，間距300～400 mm，焊接完成后及時(shí)清除焊縫表面的溶渣、殘留物和焊接飛濺物，所有焊縫經(jīng)過(guò)質(zhì)檢員目視檢測(cè)合格后做真空箱檢測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

LNG 儲(chǔ)罐建造過(guò)程必須按照設(shè)計(jì)文件、合同技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)進(jìn)行施工，并且重點(diǎn)控制儲(chǔ)罐樁基施工、承臺(tái)施工、罐壁施工、穹頂施工、內(nèi)罐施工的施工質(zhì)量。建立完善的質(zhì)量管理制度，編制同步的工程資料，保證LNG 儲(chǔ)罐建造的工程質(zhì)量與運(yùn)營(yíng)安全。