王雄偉 張忠富 孫 峰

海工英派爾工程有限公司 山東青島 266061

大型LNG罐罐體試驗(yàn)

王雄偉 張忠富 孫 峰

海工英派爾工程有限公司 山東青島 266061

大型LNG儲(chǔ)罐罐體采用雙殼層懸浮吊頂結(jié)構(gòu)，罐體試驗(yàn)的方法及程序與常規(guī)儲(chǔ)罐有所不同，結(jié)合具體項(xiàng)目從試驗(yàn)準(zhǔn)備，注水和排水，沉降觀測(cè)，氣密試驗(yàn)，負(fù)壓試驗(yàn)，泵柱試驗(yàn)幾個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹試壓要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。通過(guò)嚴(yán)格的試驗(yàn)，消除質(zhì)量缺陷，以達(dá)到安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

LNG儲(chǔ)罐 充水試驗(yàn) 氣密 負(fù)壓

LNG接收站主要功能是儲(chǔ)存液態(tài)的LNG和將LNG氣化為天然氣并輸送給用戶，一般由LNG卸船、儲(chǔ)存、蒸發(fā)氣處理、LNG再氣化四個(gè)主要工藝系統(tǒng)組成。LNG儲(chǔ)罐是LNG儲(chǔ)存工藝系統(tǒng)中的核心設(shè)備，具有技術(shù)難度大，施工工期長(zhǎng)（2～3年），工程投資高（約占接收站直接費(fèi)用的30%）等特點(diǎn)。根據(jù)我國(guó)大型LNG罐的應(yīng)用實(shí)踐，主要以雙殼層懸浮吊頂?shù)娜莨逓橹?，?nèi)外罐均可承載冷液，正常情況冷液儲(chǔ)存在內(nèi)罐，當(dāng)內(nèi)罐發(fā)生泄漏時(shí)，預(yù)應(yīng)力砼外罐能起到攔截，儲(chǔ)存冷液的作用。由于儲(chǔ)存介質(zhì)和結(jié)構(gòu)的特殊性，LNG罐的罐體檢驗(yàn)作為驗(yàn)證施工質(zhì)量，保證安全運(yùn)行的重要手段和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在施工過(guò)程中得到極大的關(guān)注。本文以某接收站2臺(tái)16萬(wàn)m3儲(chǔ)罐為例，簡(jiǎn)要介紹LNG儲(chǔ)罐的罐體試驗(yàn)過(guò)程。

1 工程概況

儲(chǔ)罐外徑82000mm，設(shè)計(jì)高度50942mm，內(nèi)罐直徑80000mm，設(shè)計(jì)高度37827mm，根據(jù)EN14620的要求，外罐進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，最大測(cè)試壓力為363mmbar.g；內(nèi)罐進(jìn)行充水試驗(yàn)，測(cè)試水位高度22179mm，最大液位高度37325mm。

2 試驗(yàn)方法及程序

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采用EN14620-2006“儲(chǔ)存最低溫度達(dá)-165℃的液化氣的立式平底圓筒型金屬罐的設(shè)計(jì)和建造規(guī)范 ”。水壓試驗(yàn)使用消防用水，水質(zhì)必須符合API620Q8.3所述水質(zhì)要求，PH在6～8.3之間，溫度在15～50℃之間，氯離子含量低于25PPM。在罐外安裝臨時(shí)管道，用一臺(tái)增壓泵于注水，罐內(nèi)設(shè)兩臺(tái)潛水泵排水，兩周左右完成注水高度22179mm，注水完成后進(jìn)行1d時(shí)間的沉降觀測(cè)。試驗(yàn)合格后用臨時(shí)管道將水倒到另一臺(tái)罐進(jìn)行試驗(yàn)。所有試驗(yàn)完成后將水排放到指定地點(diǎn)。大致試驗(yàn)程序（見(jiàn)圖1)。

3 試驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）完成內(nèi)罐壁板和罐底所有焊縫檢查，包括目視檢查，射線拍片，液體滲透檢查真空箱試驗(yàn)等；內(nèi)罐的管道，附件安裝焊接，檢測(cè)完畢；

（2）除臨時(shí)施工洞口外，砼外罐的預(yù)應(yīng)力拉伸完成；

（3）儲(chǔ)罐內(nèi)部清理干凈，注水前打開(kāi)內(nèi)外罐人孔，保持內(nèi)外空氣暢通；

（4）排水用的潛水泵，集水槽就位，給水排水系統(tǒng)調(diào)試完(如圖 2)；

（5）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選定穩(wěn)定的沉降觀測(cè)點(diǎn)；

（6）完成技術(shù)交底和人員培訓(xùn)。

4 注水

注水管線選用DN150～200碳鋼管，通過(guò)拱頂上的管線將水注入罐內(nèi)，注水管線設(shè)置增壓泵一臺(tái)，流量Q=160m3，揚(yáng)程H=80m，主水管底端是一個(gè)噴淋管口，從頂部落到底板上，不會(huì)對(duì)底板或焊縫造成傷害。注水過(guò)程應(yīng)按照?qǐng)D2的要求對(duì)注水高度和時(shí)間進(jìn)行控制，同時(shí)測(cè)量水流速度，最大流速使儲(chǔ)罐液位不超過(guò)0.9m/d。注水水位達(dá)到1/4,1/2,4/4以及達(dá)到水位測(cè)試高度時(shí)分別進(jìn)行測(cè)量和觀測(cè)，每隔4h跟蹤觀看內(nèi)罐底板四周邊緣和內(nèi)罐壁板，有無(wú)明顯變形及滲水、漏水現(xiàn)象，并隨著注水水位升高對(duì)檢查過(guò)的部位迂回檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停止注水并降低水位至泄漏點(diǎn)以下，按照規(guī)定進(jìn)行漏點(diǎn)修補(bǔ)，經(jīng)檢查合格后再繼續(xù)注水。注水檢查時(shí)間（見(jiàn)圖3）。

當(dāng)充水到設(shè)計(jì)最高液位并保持48h或者沉降已經(jīng)穩(wěn)定后，可保持更長(zhǎng)時(shí)間，內(nèi)罐無(wú)滲漏，罐體無(wú)異常變形才為合格。

5 沉降觀測(cè)

外罐周?chē)贾?4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，注水過(guò)程和排水過(guò)程按照設(shè)計(jì)文件對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的觀測(cè)，時(shí)間次數(shù)按照以下要求：注水之前-注水至25%-注水至50%-注水至75%-注水至100%-排水至75%-排水至50%-排水至25%-排水0結(jié)束。各個(gè)控制點(diǎn)測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)，內(nèi)罐沉降數(shù)據(jù)分析基于外罐沉降數(shù)據(jù)，內(nèi)罐相對(duì)于外罐的最大沉降許可偏差為10mm。

6 氣密試驗(yàn)

內(nèi)罐為敞頂式，空氣壓力作用于外罐上，達(dá)到圖2相應(yīng)液位后，將罐頂出口管全部封堵，用空氣壓縮機(jī)（操作壓力應(yīng)大于2MPa）向罐內(nèi)充壓壓縮空氣，試驗(yàn)壓力為1.25倍設(shè)計(jì)壓力。壓縮機(jī)以10mbar/h速率緩慢平穩(wěn)地增加到300mbar，同時(shí)檢查內(nèi)罐體錨固板和基礎(chǔ)是否被提升，檢查合格后繼續(xù)增加壓力到測(cè)試363mbar。

由于充氣需較長(zhǎng)時(shí)間，有可能一天不能完成，則允許儲(chǔ)罐隔夜處于壓力狀態(tài)下。這時(shí)應(yīng)連續(xù)監(jiān)控儲(chǔ)罐壓力，如有必要，應(yīng)充進(jìn)空氣或放氣，使儲(chǔ)罐壓力為正壓，且小于等于設(shè)計(jì)壓力。升壓曲線（見(jiàn)圖3)。根據(jù)EN14620要求，達(dá)到試驗(yàn)壓力后至少要保持30min以上，本項(xiàng)目要求穩(wěn)壓1h，然后降到設(shè)計(jì)壓力。對(duì)罐頂所有接管口的焊縫進(jìn)行目測(cè)檢查并通過(guò)噴灑洗衣粉液檢查罐頂、補(bǔ)強(qiáng)板以及接管處的泄露情況，如發(fā)現(xiàn)泄漏，則進(jìn)行標(biāo)識(shí)，在泄壓后返修。升壓過(guò)程中氣密試驗(yàn)程序（見(jiàn)圖4）。氣壓試驗(yàn)同時(shí)，通過(guò)開(kāi)啟關(guān)閉隔離閥，使壓力放散閥開(kāi)啟，記錄開(kāi)啟關(guān)閉壓力，試驗(yàn)成功后將適用的隔離閥常開(kāi)。

7 排水

由于LNG儲(chǔ)罐所有接管口均設(shè)置在罐頂上，因此試驗(yàn)用水只能從罐頂接管口中排出。注意在注水前就要對(duì)排水功能進(jìn)行測(cè)試，并且在注水初期（水位1m左右時(shí)）再次對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以確保排水功能正常。

本工程采用2臺(tái)潛水泵排水，排水速度不得超過(guò)1.5m/h，排水過(guò)程打開(kāi)人孔，使罐內(nèi)外不會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。由于潛水泵吸水口處有約1m深的水不能抽出，故用潛水泵將剩水抽入集水槽中，再用泵抽出。潛水泵抽不出的水用真空泵吸入集水槽中，真空泵吸不出的水，再用大功率吸塵器吸干。排水期間進(jìn)行罐內(nèi)壁清洗，利用注水前放入的橡皮筏在排水時(shí)人工清洗罐壁或用高壓水槍清理。

8 負(fù)壓試驗(yàn)

根據(jù)EN14620的要求，需要進(jìn)行LNG儲(chǔ)罐的負(fù)壓試驗(yàn)，負(fù)壓試驗(yàn)必須在內(nèi)罐處于一定液位時(shí)進(jìn)行，防止負(fù)壓對(duì)二層底板及熱角保護(hù)系統(tǒng)造成破壞。試驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定壓力后即可停止，無(wú)需保持一定時(shí)間。負(fù)壓可以通過(guò)排水或使用射吸等方式得到。本項(xiàng)目在水位達(dá)到圖2的液位時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，采用機(jī)械抽真空法，將罐封閉，用機(jī)械方法將儲(chǔ)罐內(nèi)空氣緩慢抽出，將聯(lián)通各真空放散閥的各隔離閥打開(kāi)。依次逐個(gè)檢查真空放散閥的開(kāi)啟。壓力試驗(yàn)完畢后，選擇適用的真空放散閥，將其隔離閥常開(kāi)。

9 泵柱試驗(yàn)

注水前應(yīng)把泵柱商（壓力表和進(jìn)水管外）所有管口用盲法蘭和臨時(shí)墊片進(jìn)行密封，內(nèi)罐排水即將完成時(shí)，通過(guò)潛水泵緩慢平穩(wěn)地給泵柱注水，試驗(yàn)壓力達(dá)到1.8MPa時(shí)停止注水并保持60min，同時(shí)對(duì)泵柱焊縫及法蘭進(jìn)行檢查，無(wú)泄漏為合格。通過(guò)放空閥泄壓至0.1Mpa再次檢驗(yàn)焊縫及法蘭，當(dāng)所有檢查項(xiàng)目合格后，壓力降到0并排除泵柱剩余水量，完成試驗(yàn)。

10 試驗(yàn)后的收尾工作

拆除試驗(yàn)用的設(shè)備和管線，除凈罐內(nèi)積水并清掃，向罐內(nèi)吹送壓縮空氣使其盡快干燥。水壓試驗(yàn)后，按照規(guī)范要求，再次對(duì)內(nèi)罐底板進(jìn)行真空箱檢測(cè)。

LNG罐體試驗(yàn)用水量達(dá)10余萬(wàn)m3，耗時(shí)在3周以上，是接收站項(xiàng)目管理上的關(guān)鍵線路及機(jī)械竣工前的首要環(huán)節(jié)，是儲(chǔ)罐投用前的綜合檢驗(yàn)手段，通過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)，消除質(zhì)量隱患，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

TE821

B

1672-9323（2012）02-0069-02

2012-12-06）