螺旋濕式儲(chǔ)氣罐殼板厚度的探討

摘 要

摘要：分析了螺旋濕式儲(chǔ)氣罐殼板厚度過(guò)薄的問(wèn)題，提出了增加厚度的建議。關(guān)鍵詞：低壓儲(chǔ)氣罐；螺旋濕式儲(chǔ)氣罐；殼板厚度；腐蝕Discussion on Shell Thickness of Spirally-guided Water
摘要：分析了螺旋濕式儲(chǔ)氣罐殼板厚度過(guò)薄的問(wèn)題，提出了增加厚度的建議。
關(guān)鍵詞：低壓儲(chǔ)氣罐；螺旋濕式儲(chǔ)氣罐；殼板厚度；腐蝕
Discussion on Shell Thickness of Spirally-guided Water-sealed Gasholder
LI Hong-zhi，HUANG Chao-kun
Abstract：The issue of excessively thin shell thickness for spirally-guided water-sealed gasholder is analyzed，and the suggestion to increase the thickness is put forward.
Key words：low-pressure gasholder；spirally-guided water-sealed gasholder；shell thickness；corrosion
1 概述
   我公司相繼建成了3×104m3和5×104m3兩臺(tái)濕式螺旋導(dǎo)軌儲(chǔ)氣罐，筆者作為業(yè)主方工程施工現(xiàn)場(chǎng)管理代表，參與了儲(chǔ)氣罐的整個(gè)建造過(guò)程。施工過(guò)程中基本上按原設(shè)計(jì)圖紙施工，也考慮到生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)際需要，作了個(gè)別的修改。如水槽外壁最低處增設(shè)一個(gè)DN 200mm的放水閥，便于今后檢修時(shí)放水之用；在鐘罩頂部四周增設(shè)4個(gè)DN 100mm的放氣閥，以便試升降時(shí)提高塔節(jié)下降速度及投產(chǎn)、檢修置換放散氣體之用。為了施工工藝上的方便，還采取了一些措施，如水槽底邊環(huán)板與環(huán)梁基礎(chǔ)平面接觸處，設(shè)計(jì)上用砂墊層調(diào)整標(biāo)高，但砂子的流動(dòng)性大、標(biāo)高不易控制，故用100mm×150mm鋼墊板取代砂層，鋼墊板沿圓周方向間隔2m擺放，墊板高度通過(guò)測(cè)量調(diào)整在一個(gè)標(biāo)高上，以此來(lái)保證第一帶水槽壁板及塔節(jié)墊梁的放置水平度。本文主要探討儲(chǔ)氣罐殼板(包括鐘罩頂板及塔身菱形側(cè)壁板)的厚度問(wèn)題。
2 存在的問(wèn)題
   設(shè)計(jì)圖紙上的菱形側(cè)壁板(包括鐘罩頂板)厚度均為3mm，從強(qiáng)度來(lái)看，完全沒(méi)有問(wèn)題；從節(jié)省鋼材和投資費(fèi)用的設(shè)計(jì)思想來(lái)講也合理[1]，但存在一些問(wèn)題：
    ① 從施工工藝實(shí)踐出發(fā)，側(cè)壁板過(guò)薄，施工過(guò)程中變形大。可以想象，如此大板幅的薄板，拼裝在一個(gè)中空立體框架上，要保證鋼板不平度＞30mm，的確有一定難度。
   ② 根據(jù)化工部HG 20517—92《鋼制低壓濕式氣柜》的規(guī)定[2]，以5×104m3低壓濕式螺旋導(dǎo)軌儲(chǔ)氣罐為例，塔節(jié)壁板計(jì)算壁厚為0.877mm，壁厚附加量為1.22mm，設(shè)計(jì)厚度為2.097mm?？梢?jiàn)，通常設(shè)計(jì)的厚度為3mm的側(cè)壁板從強(qiáng)度上看是足夠的。在實(shí)際工程中，低壓濕式儲(chǔ)氣罐的破壞及報(bào)廢以腐蝕破壞為主，國(guó)內(nèi)大部分的低壓濕式儲(chǔ)氣罐在8～15年內(nèi)大多因多處腐蝕破壞而報(bào)廢，而腐蝕點(diǎn)大多在側(cè)壁板的焊縫處及頂板上[3～6]。如此嚴(yán)重的腐蝕破壞，與水封的環(huán)境及所儲(chǔ)存的氣體的腐蝕性相關(guān)，氣體腐蝕性越強(qiáng)，儲(chǔ)氣罐的使用年限越短。而焊縫是腐蝕最嚴(yán)重的部位，這是由于施工中在焊接完畢后焊縫處破壞的底漆是用手動(dòng)鋼刷或機(jī)械除銹后補(bǔ)的，其除銹等級(jí)只有St3級(jí)，再加上貼角焊縫的最大高度是3mm，施工中焊縫高度常常不夠，也就不可避免地出現(xiàn)先于3mm厚側(cè)壁板腐蝕的情況。
    ③ 施工中焊縫變形問(wèn)題。由于塔節(jié)的側(cè)壁板很薄，在導(dǎo)軌、立柱與壁板有雙面焊縫處的焊接變形很大，施工中對(duì)施工單位的焊接方案、順序、技能要求太高[1]。
    過(guò)去通常認(rèn)為，儲(chǔ)氣罐使用壽命的長(zhǎng)短取決于防腐質(zhì)量[7～9]。其實(shí)設(shè)計(jì)中儲(chǔ)氣罐殼板本身就比較薄，不應(yīng)當(dāng)把儲(chǔ)氣罐壽命長(zhǎng)短完全歸結(jié)于防腐質(zhì)量。工程業(yè)主方主觀上都要求完美的防腐質(zhì)量，然而實(shí)際情況往往不能如愿以?xún)敗＠?，施工單位個(gè)別操作工人沒(méi)有嚴(yán)格按技術(shù)文件中要求的標(biāo)準(zhǔn)去實(shí)施涂刷防腐漆，工廠制作的許多部件在運(yùn)輸搬挪過(guò)程中遭受磕、撞、磨等等。在施工過(guò)程中各種情況和環(huán)境十分復(fù)雜，很難保證達(dá)到理想的防腐狀態(tài)，這些情況又很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使只有一點(diǎn)一線，也都將不同程度地危及到儲(chǔ)氣罐本體。作為儲(chǔ)氣容器，氣密性是關(guān)鍵問(wèn)題，尤其在一些要害部位如罐頂邊環(huán)板與頂板的搭接焊縫和軌道墊板與側(cè)壁板的搭接焊縫，更容易出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而釀成大禍。有一起事故和教訓(xùn)我們應(yīng)當(dāng)牢記，在20世紀(jì)80年代，安徽馬鞍山鋼鐵廠的15×104m3高爐煤氣螺旋濕式儲(chǔ)氣罐，就是由于儲(chǔ)氣罐鐘罩頂架、頂邊環(huán)包邊角鋼、頂板連接處焊縫出現(xiàn)問(wèn)題，引發(fā)了災(zāi)難性事故，致使該儲(chǔ)氣罐毀于一旦。筆者曾作為業(yè)內(nèi)同行參與了國(guó)家冶金系統(tǒng)組織的事故分析，目睹了事故現(xiàn)場(chǎng)，其狀慘不忍睹，教訓(xùn)極為沉痛。
3 建議
    有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，在干燥的氣候條件下，普通碳素鋼的銹蝕深度每年不超過(guò)0.01mm，但在濕度較大的沿海地區(qū)和化工生產(chǎn)區(qū)，尤其像我公司的復(fù)興路儲(chǔ)配站，地處邯鋼焦化廠北側(cè)，屬于較為典型的化工重影響區(qū)，空氣中含硫量偏高，碳素鋼的銹蝕深度每年可能達(dá)到0.1～0.2mm。調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料表明，國(guó)內(nèi)許多儲(chǔ)氣罐在5～10年內(nèi)就銹蝕得很?chē)?yán)重。因此，筆者建議，將儲(chǔ)氣罐殼板厚度增加到4mm，即使處于防腐條件不利的情況下，儲(chǔ)氣罐使用壽命足可延長(zhǎng)約10年左右。
    從螺旋濕式儲(chǔ)氣罐構(gòu)造角度來(lái)看，儲(chǔ)氣罐殼板厚度的增加，相應(yīng)地影響儲(chǔ)氣罐的壓力及掛圈水封的高度[10、11]。以3×104m3儲(chǔ)氣罐為例：原設(shè)計(jì)中，儲(chǔ)氣罐殼板總質(zhì)量為82.94t，儲(chǔ)氣罐殼板厚度更改為4mm后，總質(zhì)量變?yōu)?10.59t，則儲(chǔ)氣罐最大壓力由原先的2254Pa變?yōu)?464Pa，兩者相差210Pa，相應(yīng)的塔間水封液面就要發(fā)生變化。這時(shí)要調(diào)整溢流孔的開(kāi)孔位置以保證水封能夠封住氣體。
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(本文作者：李鴻志 黃朝鯤 邯鄲市煤氣公司 河北邯鄲 056001)