不銹鋼固定拱頂儲罐排版優化

衛 波 張皓斌

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

儲罐是石油化工行業不可或缺的設備，廣泛應用于各類石化裝置中，且常常以多臺儲罐組成罐群的形式出現，在施工現場制作過程中往往會使用大量的板材。因此，如何節約板材是一項有重要研究價值的課題。加之近期各類原材料的價格一路上漲，更要求施工技術人員采取技術措施優化儲罐排版，尤其是不銹鋼儲罐，降低材料損耗率。

1 伴生氣資源循環利用項目罐群概況

延長油田伴生氣資源循環利用項目位于陜西省延安市寶塔區甘谷驛鎮，其二標段聚四氫呋喃（PTMEG）裝置、1,4- 丁二醇（BDO）裝置、甲醛裝置共有47 臺儲罐。這些儲罐均為不銹鋼固定拱頂儲罐，材質有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

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，應提前與采購單位溝通，確認對方供貨的板材規格，盡可能要求提供尺寸較大的鋼板，這樣既能減少現場制作儲罐焊接量，又能在一定程度上節約采購時間和降低板材損耗。

（2）在符合規范及設計要求的前提下，優先利用其他儲罐排版余料，避免不看余料直接使用整板下料造成的材料浪費。

2.2 注意事項

（1）底板由于焊接變形大，宜以大板為主，中板為輔，對稱布置，盡量減少焊縫數量和焊縫長度。

（2）壁板排版宜根據罐體高度選擇合理的板寬，既要保證環縫數量最少，又要避免不合理的板材縱向切割。壁板長度宜根據罐體外圓周長選擇，長度應適宜，過長卷制操作繁瑣，過短則會增加縱縫焊接工作量和探傷口數。

（3）頂板排版的瓜皮板數量及尺寸一般圖紙會給出，為保證無誤，要用公式驗證；還應旋轉驗證罐頂人孔及接管是否避開焊縫，如果避不開需重新調整瓜皮板數量，直至能避開為止；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，要避免十字焊縫。

（4）對每臺儲罐的底板、壁板、頂板的分片進行編號，設置編號規則如下：底板用d 表示，壁板用b 表示，頂板用t 表示，并在每個分片上加注儲罐位號、材質、板厚等信息，以避免用錯板材。

（5）單臺儲罐排版完成后，必然存在剩余材料，要將可以繼續使用的剩余材料按照材質、板厚、長寬尺寸進行歸類，建立余料臺賬。在接下來其余儲罐的排版中優先使用余料臺賬中的余料。另外，所有墊板、補強圈和限位卡具用不銹鋼板均使用余料，嚴禁使用整板下料。最后，余料臺賬要及時更新。

（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、人孔要避開罐壁、罐頂焊縫，補強圈盡量避免覆蓋焊縫。

3 底板排版

儲罐底板根據有無弓形邊緣板，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，具體區分如下：

（1）當罐底內徑小于12.5m 時，可不設置弓形邊緣板；

（2）當罐底內徑大于12.5m 時，宜設置弓形邊緣板。

本項目儲罐直徑在2.9～11m 之間，故排版時可不設置弓形邊緣板的排版，且按照設計所有儲罐底板均是對接焊縫，也不用考慮排版的搭接。考慮到焊縫收縮的問題，GB50128- 2014 標準要求，底板排版直徑宜放大0.1%～0.15%。以0401- TK- 101 儲罐為例，其罐底直 徑 5120mm， 罐 底 排 版 直 徑 為 5120 ×1.001=5125mm2。排版時先用大板從中心開始鋪設，向兩邊依次板同方向排列；排到邊緣時，由橫向排列改為縱向排列，詳見圖2。

圖2 橫向排版示意圖

布置縱向排版時，應盡量減少拼接塊和焊口數量，優先選擇本罐底板用料的余料下料。如0401- TK- 101儲罐底板采用的是2m 寬、10m 長的不銹鋼板。為了方便與其余儲罐排版進行區分，依次對底板拼接塊進行編號。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，數量1塊；d2- 4 表示此2# 底板，數量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，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，此余料可以用來制作現場防變形弧板、隔離墊板、支架墊板和補強圈等。

需要注意的是，如果有較大塊的剩余，應建立余料臺賬（表1）。本儲罐的壁板、頂板或其余儲罐的排版要優先采用，避免余料增多，后期無法消耗。

表1 S30408 不銹鋼板材邊角料臺賬

4 壁板排版

壁板的排版相對于底板和頂板來說較簡單，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接焊縫距離不小于300mm；板厚小于12mm 時，罐壁接管開口外緣與罐壁焊縫之間距離不應小于150mm；板厚大于12mm 時，罐壁接管開口外緣與罐壁焊縫之間距離不應小于250mm；各圈壁板的縱向焊縫宜向同一方向逐圈錯開，相鄰兩圈壁板相鄰縱焊縫間距應為板長的1/ 3，且不小于300mm。

另外，設計圖紙中的壁板尺寸可以根據采購到的鋼板規格來調整，但要保證接管不要開在縱縫上。例如，TK- 101 罐高5700mm，圖紙給出的是用1900mm寬的板，但實際板寬規格只有1800mm 和2000mm，這樣就可用2 張2000mm 板和1 張1800mm 板替代。每圈壁板數量不宜過多，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給出尺寸和數量，在頂板排版中，應對頂板的瓜皮展開尺寸進行復核，確保設計放樣準確無誤。最理想化的頂板排版如圖4 所示。

圖4 理想的頂板排版

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

圖5 沿板長方向拼接示意圖

由于不銹鋼板定尺板價格高，所以在頂板的排版過程中很少會出現圖4 的情況，大多數會出現圖5 的情況，而且板長方向還會有剩余。所以實際排版中不能局限于一個儲罐，應該多個儲罐綜合考慮排版。綜合考慮的排版實例如圖6—8 所示。

綜上所述，要想降低材料損耗率，減少施工材料費，在排版中不能局限于一個儲罐的壁板、頂板、底板的排版，而應將不同儲罐底板、頂板、壁板綜合考慮。同時，每個新儲罐的排版要優先利用之前儲罐排版的余料，以此來達到最優排版。

6 總結

本項目的47 臺不銹鋼儲罐，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賬，優先使用余料排版和制作儲罐附件，并在施工中做好材料標識的移植，以及設專人加強不銹鋼余料管理。

圖6 不同儲罐的底板混合排版

圖7 不同儲罐的頂板混合排版

最終，共使用869 塊不銹鋼板，累計重量790.6t；圖紙罐體重量760.4t，板材損耗率為（790.6- 760.4）/ 760.4=3.97%，比規范要求的6%降低了2.03%；節約鋼材2.03%×760.4=15.44t，節省30 余萬元，創造了良好的經濟效益。

圖8 同一規格的儲罐底板與頂板混合排版