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大型立式钢质储罐壁板维修改造技术浅析

发表时间：2021/4/13 来源：《基层建设》2020年第32期作者：袁明

[导读] 摘要：立式圆筒形钢制储罐是石油领域应用最为广泛的储存容器，但因各种因素影响，储罐壁板在使用一定时期后均会产生严重腐蚀，壁板的腐蚀将严重影响到储罐的使用安全。

        山东胜利建设监理股份有限公司山东东营 257000
        摘要：立式圆筒形钢制储罐是石油领域应用最为广泛的储存容器，但因各种因素影响，储罐壁板在使用一定时期后均会产生严重腐蚀，壁板的腐蚀将严重影响到储罐的使用安全。为消除安全隐患，需要对罐壁板腐蚀的部位进行维修改造，不同的改造方案在经济成本、时间成本等方面存在较大差别。本文主要是对换板维修技术与不换板维修技术进行比对说明，旨在推荐不换板维修技术的应用。
        关键词：大型立式储罐壁板维修技术
        1、引言
        油田地面工程中，原油储罐以中小型立式圆筒形储罐为主；而在油田外输储备库、商业储备库中，原油储罐以大型立式圆筒形储罐为主。原油因生产技术的限制不能生产出100%纯度的原油，不可避免的会残留一部分水分，水与原油中的硫化氢等腐蚀性物质形成内腐蚀环境，使储罐内油水界面以下部分形成严重腐蚀；原油中同时存在蜡，蜡的存在限制了原油的流动性，为保障原油的流动性，必须对原油进行加温保温，故原油储罐外壁都会有一层保温结构，保温结构的存在将会吸收一部分雨水、空气中的凝结水等水分，使罐外壁局部长期处于潮湿环境，久而久之该部位发生吸氧氧化腐蚀。无论是内腐蚀还是外腐蚀，当腐蚀程度超过允许的腐蚀余量后，将严重影响储罐的使用安全，必须对罐壁进行维修改造。选择何种形式的维修改造方案（技术），既能保证隐患消除，又能最大限度的节约成本，是储罐壁板维修改造必须考虑的问题。
        2、不同方案的施工技术措施与成本等对比
        2.1整体切除换板维修技术
        整体切除方案在实施时，罐体上部结构会在切割后失去下部结构的约束而发生倾倒，故该技术方案在切割作业实施前，必须先采取措施保证上部结构的稳定：
        底圈壁板整体切割拆除维修，可以按照倒装法的施工技术在上一圈壁板上安装涨圈作为提升受力装置，再在罐底板上沿管壁四周均匀布置抱杆，采用倒链作为提升工具，抱杆安装数量（也即倒链的数量）必须根据罐体上部重量和倒链的额定提升重量通过计算确定；
        其它部位壁板整体切割拆除维修，一种做法是在壁板安装方向的反面安装肋板作为支撑结构，肋板的长度宽于被切割壁板上下各至少1米，肋板的数量必须根据管体上部结构的重量通过计算确定，且间距不宜过大，应控制在3米左右为宜，同时为防止壁板在切割后与其相邻壁板发生变形，可以在肋板间安装水平方向的弧形板；另一种做法是在与被切割壁板上下相邻的壁板内侧安装涨圈，再在涨圈间安装支撑结构，支撑结构的数量根据上部结构的重量通过计算来确定。
        该技术方案实施的成本除了常规的安装焊接成本外，还需要增加被换壁板材料成本、保证上部结构稳定和防止变形的措施成本，同时因需要制作、安装和拆除保证上部结构稳定及防止变形的设施，使得施工周期大大延长，在可采取的技术方案中综合成本最高，故鲜有实际应用案例。也正是因为该技术由以上不利因素的限制，该方案比较适合中小型储罐的维修改造，不适宜大型储罐的维修改造。
        2.2局部切除换板维修技术
        局部切除方案在实施时，逐块切除与安装焊接壁板，上下结构基本上一直处于完整结合状态，无需再采取保证上部结构的措施，但当某一部分壁板被切除后，被切除壁板两侧的壁板会在上部结构重力作用下发生变形，而竖向切割线处罐壁板变形最为严重，故仍需采取必要的措施以解决变形问题，比较有效的措施是在两侧切割线附近及被切割区域安装竖向肋板（也可以先在被切割一层壁板的整体范围内安装防变形肋板），肋板的长度宽于被切割壁板上下各0.5~1米，安装数量根据壁板切割长度来确定，长度较小时可以只安装切割线附近两个肋板，长度较长时宜间隔2~3米安装一个。
        该技术与整体切除技术相比，减少了保证上部结构稳定的措施成本，施工周期也相应缩短，综合成本降低较多，安全风险也相应降低，故实际应用中得到较多应用。

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也正是由于该技术改善了整体切除技术的不利影响，其不但可以在中小型储罐维修改造中应用，也可以在大型储罐中得到应用。
        2.3“打补丁”不换板维修技术
        “打补丁”施工时只需将锈蚀部位表面清理干净重新刷涂防腐漆，再采用比锈蚀最大宽度两侧各宽出50mm~100mm的钢板贴焊在原罐壁板上，就如同给储罐打上了补丁。该技术方案在钢板使用上，无需采用和原罐壁板相同宽度的钢板，与壁板切除维修改造技术相比，可以较大量的节约钢板的使用量，从而降低物资采购成本；小块钢板的使用，可以选用小型起重设备甚至可以取消起重设备的使用，从而降低机械设备的使用成本；“打补丁”施工，仅需考虑焊接热变形的影响，在变形控制上可以通过施工工艺、方法来实现，减少了切割换板技术方案中因切割等产生变形的控制措施的投入，大大降低了施工措施成本；同时，该方案因工程量、措施等的减少，可以大大缩短施工工期，降低施工作业安全风险。
        该技术方案可以在各种类型立式储罐维修改造中应用，但采用该方案进行维修后，储罐外形美观受到较大的影响，故该方案在采用外侧“打补丁”时，最适合带有外保温储罐的壁板维修改造；在采用内侧“打补丁”时，不适合于浮顶罐（含内浮顶罐）的壁板维修改造。
        2.4堆焊不换板维修技术
        堆焊维修壁板腐蚀部位时，首先需将锈蚀部位表面清理干净，再采用与原罐壁材质相当或略高于原罐壁材质的焊条将锈蚀部位堆焊填充起来，焊接完成后再对焊接层表面进行打磨修理，对局部凹坑进行二次堆焊填充和表面打磨处理，最终使堆焊修复部位与周边罐壁相齐平。
        该技术方案在施工过程中主要发生的成本是焊接人员工资及焊材等费用，其优点在“打补丁”技术方案的基础上，节省了钢板的使用、取消了施工起重等大型施工机械设备的使用，在众多修复方案中，成本最低、耗时最短、施工最方便，可以适用于各类立式储罐的维修改造。但考虑到焊接过程会产生大量的热，钢板在受热后会发生焊接热变形，在实际应用中该技术不适合大中型储罐上部厚度较薄层壁板的维修改造，也不适合整体壁厚较小的小型储罐壁板的维修改造。
        3.结论
        通过以上技术方案的简介和对比，不换板修复改造技术成本均较低，特别是堆焊维修技术，相对与其他技术可以最大限度的实现降低成本、缩短工期、降低施工安全风险的效果；“打补丁”维修技术成本较低，也可以实现维修改造施工，但是该技术影响储罐外形整体美观程度。
        在实际工程应用中，现场情况等存在诸多差异，单单依靠某一种技术不可能完全实现维修储罐壁板腐蚀问题，在实际应用中应结合工程实际和各方案的优势，形成最优的组合方案，以更完善的技术方案来解决现场问题。
        结束语
        根据上文内容及工程实践，我们可以知道石油储罐的腐蚀一般集中发生在特定部位，既然腐蚀部位根据实际使用得到较明确的结论，我们是否可以思考采用某种防腐技术来加强易腐蚀部位的抗腐蚀性。但目前钢质立式储罐外壁板防腐仍采用传统防腐技术，外腐蚀部位完成修复改造后，仍避免不了氧化腐蚀环境与罐壁板接触，使用一定时间后易接触水分或水分不易蒸发的部位仍然会发生吸氧氧化腐蚀。因此，我们可以考虑在罐外壁已发生腐蚀的部位可以借鉴目前内壁抗腐蚀防腐技术，如采用玻璃钢对易腐蚀部位进行防腐加强，使罐体内外抗腐蚀能力达到一个更高的水平，大大延长储罐使用寿命和降低储罐运行维护成本。
        参考文献
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        [2]大型常压储罐在用检验技术与策略[J].赵彦修,项军杰,王十,邢述.中国特种设备安全. 2014(06).
        [3]常压储罐检验检测技术[J].李光海.无损检测. 2010(07).