5×104m3原油儲罐改造成內浮頂柴油罐的作業方法

摘要：本文分析某油庫將原油罐改造成內浮頂柴油罐過程中存在的缺陷，針對基礎沉降和不均勻沉降，橢圓度，垂直度和水平度、底板的腐蝕情況及罐體各部的鋼板測厚檢測及分析結果。對罐基礎找平、罐體改造及罐體部分壁板更換等施工順序及要領進行闡述，為后續儲罐的改造提供了作業依據。

關鍵詞：浮頂罐施工要領作業

1.0前言

某油庫1989年施工，1990年投入使用，為原油儲存、輸運的供應基地。陳山油庫擁有9座原油儲罐，其中10×104m3油罐1座，5×104m3油罐6座，總容量達40×104m3。為了減少原油中轉的運輸成本，減輕成品油公路、鐵路運輸壓力并減少或消滅運輸過程中易發生的不安全事故，將富余的2座5×104m3外浮頂原油儲罐改造成內浮頂柴油罐，作為某成品油管道工程的配套油罐。

2.0原油儲罐基本情況

2.1原油罐基本情況

5#、6#罐為利舊改造外浮頂原油儲罐，儲罐直徑60m，罐壁高19.35m，公稱容積5.5×104m3，計算容積4.9255×104m3。

儲罐罐壁板厚度10-34mm，罐底邊緣板厚度在14mm左右，中幅板厚度在8mm，浮頂板厚度采用5mm。

罐壁板從罐體底部至頂部共11圈，其中上部3圈壁板及底板中的中幅板和浮頂板采用普通壓力容器鋼板（Q235-B），下部8圈罐壁板和底板中的邊緣板采用高強度壓力容器鋼板（16MnR）。

2.2 地基情況

2臺外浮頂罐基礎分別坐落在基巖頂面標高-41～-45m（5#罐）和-30～-48m（6#罐）。由于地質條件的差異，原設計分別采用不同樁長，正方形布置，根據軟土分布的厚度采用15.3-18.5m不同樁長，來加固飽和軟土層，以便于油罐基礎均勻沉降，為了加強地基的穩定性，在油罐基礎外加設三排立體護樁，每臺油罐加固直徑為70m，并在兩臺罐基礎之間加設屏蔽樁。

3.0儲罐檢測及分析結論

通過對原油儲罐儲罐基礎沉降與不均勻沉降、罐壁橢圓度、罐體垂直度及水平度進行全面檢測并校核，評價其改造成柴油內浮頂罐的可行性。

3.1儲罐基礎沉降檢測與分析

1）沉降與不均勻沉降較嚴重

從上例表中不難看到罐基礎產生沉降和不均勻沉降較嚴重。5#罐罐基礎平均沉降量798.12mm，平均點間相差43.57mm；6#罐基礎總沉降量較大達869.57mm，平均點間高差較小為32.61mm，6#罐基礎沉降情況略比5#罐均勻些，但基礎的穩定性比5#罐要差些。

2）罐基礎頂點變形顯著

從圖表-1明顯看到5#罐基礎產生的不均勻沉降，東點沉降量較少，西點沉降量較大，構成一個從東到西的斜坡，從點號1至點號7`區域范圍的基礎頂變形成馬鞍形。

5#罐的平面傾斜（任意直徑方向）能滿足規范要求，非傾斜（罐周邊不均勻沉降）值超過規范規定。6#罐的平面傾斜（任意直徑方向）能滿足規范要求，而非傾斜，其點號是“3`”與點號“3”、“4”間的差值較大，因此2臺罐基礎必須進行找平糾偏處理，在處理基礎的同時，結合網殼頂蓋安裝，將儲罐壁的上口半徑，也即橢圓度，垂直度，一并處理。

3.2罐壁橢圓度、罐體垂直度與水平度檢測

1）橢圓度：5#罐橢圓度±極限偏差分別為-440mm和-248mm，6#罐橢圓度±極限偏差分別為+181mm和-51mm，均超出規范規定的±50mm要求。

2）罐體垂直度：5#罐罐體垂直度±極限偏差為+130mm到-220mm，6#罐±極限偏差為+75mm到-100mm.兩儲罐罐體垂直度都超過規范規定的50mm要求。

3）罐體水平度：5#、6#罐包邊角鋼處的水平度極限最大偏差分別為265mm、140mm，均超出規范規定的不大于罐壁高度的0.5%（即97mm）的要求。

3.3罐板檢測與校核

3.3.1罐壁板

5#罐的第一圈壁板，測點編號1-2（B）、1-12（B）、1-14（B），及6#罐的第一圈壁板，測點編號1-24（A），這些壁板厚度不符合設計最小厚度的要求，需更換這些罐壁板滿足設計要求的厚度。其余罐壁板（第二至第十一圈）的全部測點的壁厚均符合設計最小厚度的要求，可以不作更換處理。

3.3.2罐底與浮艙底板、頂板

5#、6#罐的浮艙底板及單盤板的厚度分別在5mm和4.5mm以上，均能滿足規范規定的最小厚度4.5mm（不包括腐蝕余量）的要求，也可滿足設計規定的最小厚度4.0mm（不包括腐蝕余量）的要求，不作任何處理。

3.4網殼技術的選擇

設計計算采用非線性大搭度理站，使計算結果和實際工況相符。中國建筑科學研究院又對三種雙向子午線網殼中型模型進行加載試驗。直至網殼發生整體失穩破壞，測試數據顯示，理論計算結果與實測數據非常吻合，驗證了計算理論，計算程序的正確性。因此選擇鋼制雙向子午線網殼結構做儲罐固定頂蓋的受力構件。

4.0儲罐改造

4.1儲罐改造后的設計使用年限

影響儲罐使用年限的因素很多，有內在因素的影響，如材料的質量、儲罐本身的強度、剛度、塑性、韌性和制造安裝過程中存在的缺陷大小、數量多少，缺陷性質和所處位置等。也有外界因素的影響，如風載、雪載、地震、地質條件，操作使用、維護，以及儲存柴油中腐蝕物的含量、種類和周邊大氣中有害物（如靠海邊大氣中算霧）含量等的影響。

若都不考慮儲罐內在的缺陷，和外界因素的影響，單從儲存介質對金屬材料的腐蝕速率考慮，按SH3046-92《石油化工立式園筒形鋼制焊接儲罐設計規范》罐壁板設計厚度計算公式：

式中：t1儲存介質時的設計厚度（mm）。

D_Dd_____

H：計算的罐壁底邊至罐壁頂端（當設有溢流口時，后至溢流口下沿）的垂直距離m；

D：儲罐內直徑m；

[ D_Dd__________

C1：鋼板的厚度負偏差mm；

C2：腐蝕容量mm。

在正常操作工程條件下，腐蝕率按0.225mm計算，根據5#、6#罐實測的壁厚，其底圈壁板平均厚度為34.286mm，按上式計算移到底圈壁板所需的厚度為28.6mm。按此推算5#、6#儲罐使用年限不少於15年。

4.2罐基礎找平糾偏實施要領

基礎找平糾偏是決定浮頂罐改為內浮頂罐在改造、制作安裝后，儲罐的各項指標能否達到規范規定的要求，投入運行后是能否正常安全運行，也是對改造技術方案的選擇，判斷的考驗，為此，要詳細，周密地編制實施方案。

基礎找平糾偏采用頂升找平糾偏方法，其實施要領包括：均勻布置千斤頂位置，明確前期準備工作，罐體頂升、墊鐵安放、罐體檢查、灌填瀝青砂（包括環梁部位二次灌漿）儲罐充水基礎沉降觀測，驗收與中間交接等。

4.3罐體改造主要施工順序和要領

5#、6#罐已歷過長期儲存原油，現將原外浮頂罐改造為內浮頂形式，改造后儲存介質改為成品柴油，因此對罐體本身，罐體內外附件有較多的改動，在整個改造過程中按下列施工順序和要領進行。

4.3.1罐體清洗

首先打開浮頂上面單盤人孔和所有浮艙人孔，用高壓消防水或用其它方式，對罐壁、罐底、浮盤下表面進行沖洗，當沖洗基本完成后，拆除一次密封，二次密封設施，使儲罐內的氣體流通，用鼓風機向罐內送風，同時對罐內可進行徹底清洗。待清洗完成后，對罐內浮艙內的氣體進行取樣分析，安全部門確認已無可燃性氣體，已達到允許范圍內，方可進入罐內進行施工。罐體內部徹底清洗是保證罐體改造的重要安全措施之一。

4.3.2拆除罐內外各類附件

罐內外的各類附件較多，凡是影響改造施工的或需要更換的或改造后不需要的，都必須一一清理拆除，如：中央排水裝置中的集水坑、罐外保溫層、導流板、防水板、拆除與罐體連接的所有管線。待底圈罐壁板抗風圈、頂圈罐壁先后拆除后，可拆除罐頂平臺、扶手和轉動浮梯等。

抗風圈拆除前，應對抗風圈按順序做好分段號碼標記，沿著原來抗風圈的分段位置，逐段切割下來，吊到地面上，并按順序編號放好，對切割下來的分段抗風圈部件，必需采取防變形的措施，以防復位安裝時增加施工困難。

罐壁板拆除時，先沿著欲更換的罐壁板的環向焊縫逐張切割開，但每張板縫留之處（每處均50mm），無切段，然后再沿每道縱焊縫連接處，用吊車將該板吊下，在切割時，為了防止切割后壁板向里外倒，要采取必要的安全措施。

4.4罐體部分壁板更換施工順序和要領

罐體部分壁板更換主要有底圈罐壁板、頂圈壁板，還包括底板（若需方更換部分），待頂圈罐壁板更換完成后，將抗風圈安裝復位，再安裝網殼頂蓋，其施工順序一般從下往上展開，其施工順序和要領如下：

更換底板（需要時）—更換底圈罐壁板—帶芯人孔安裝—更換中圈部位罐壁板（需要時）—更換頂圈罐壁板—安裝復位抗風圈—錐板安裝—網殼架安裝—網殼架提升安裝—蒙皮板安裝—罐頂平臺、拉桿、盤梯復位北更換—罐內外拆下的部件。管線、儀表等復位或更新安裝—儲罐內外防腐處理—總體試驗。

更換底圈罐壁板時，更換的罐壁板在切割前應先用工字鋼將第二圈罐壁板支撐起來，待工字鋼加固好以后，進行切割第一張更換的壁板，安裝點焊好第一張壁板后，再進行切割第二張更換的壁板。在安裝底圈罐壁板前，在罐底板上畫同油罐的內圓，并在罐底板上每隔一米焊接一切擋板以防罐壁板的焊接變形。離底圈罐壁板2.34mm，連同更換壁板后的帶芯人孔一并進行熱處理。

頂圈罐壁板更換安裝時，對切割后的環縫上邊面進行修口，找準上口水平度和橢圓度，以及罐壁的總垂直度，當符合安裝要求后，方可安裝頂圈罐壁板。

為使罐壁上口橢圓度達到規范要求，將原有的包邊角鋼割掉，在頂圈罐壁增設一圈壁板（500*10mm）補強板，然后利用抗風圈與錐板的鋼度將罐壁上口糾圓橢圓度達到規范要求。

5.0結束語

通過對某油庫2臺5萬m3外浮頂罐改造為內浮頂柴油罐過程中儲罐存在的缺陷，提出修復及改造方案，并對罐基礎找平、罐體改造及罐體部分壁板更換等施工順序及要領進行闡述，為后續儲罐的改造提供了作業依據。

參考文獻

[1]GB50128-2005立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工及驗收規范；

[2]SH3046-92石油化工立式圓筒形鋼制焊接儲罐設計規范；

[3]SH3068-95石油化工企業鋼儲罐地基與基礎設計規范；

[4]徐至鈞、許朝銓、沈珠江編著：大型儲罐基礎設計與地建處理中國石化出版社，1999.11。

作者簡介

李玉杏（1966），男，1989畢業，MBA，高級工程師，長期從事石化技術及管理工作。