loading大型浮顶原油罐罐壁保温结构设计与施工
张毅 张有渝 谢兵 余泽庆 万娟
（中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都，610041） 摘要： 大型浮顶原油罐罐壁保温结构设计和施工影响到油罐操作运行的安全性和节能、经济性。针对四川石化工程10×104 m3浮顶原油罐的工程实践，提出了大型浮顶原油罐罐壁保温结构材料选择和结构设计的要点，介绍了保温结构彩钢压型板在罐壁关键部位施工的原则和方法。工程中保温结构外保护层采用基板热镀锌、正面为聚偏氟乙烯（PVDF）面漆的彩钢压型板，解决了国内首次采用板幅长度达12.67 m的整张彩钢压型板作为大罐保温结构外保护层这一外观整体性要求高、施工难度大的工程问题。
关键词：浮顶原油罐；保温结构；结构设计；施工方法
Abstract: The design and construction of thermal insulation structure for the large-scale floating-roof-original-oil-tanks would affect the tanks’ operation，security and energy conservation directly. To direct at the 10x104 m3 large-scale oil tanks in Sichuan Petrochemical Program, main points were presented on materials chosen and structure design of thermal insulation. Besides, principles and methods were introduced on key parts of the tank wall when thermal insulation construction was carried out. In practice, the outer protection contour plates with hot dipping PVDF cover paint were used. Especially, it’s the first time to use such contour plate, which the longitude of a single piece reaches 12.67m , applied to thermal insulation for such large-scale oil tanks.
Keywords: Floating-roof-original-oil-tanks, Thermal Insulation Structure, Structure Design, Construction Method 文献标识码：B
0 前言
大型钢制原油储罐是石油化工行业非常重要的储运设备[1]。随着近年来我国钢企炼钢技术的突破，大型原油储罐用高强钢板的国产化，和与之匹配的高强钢焊材在国内项目中的成功应用[2]，标志着我国已经全面掌握了大型原油储罐国产化的成套技术，并在多个项目中得到了成功的印证[3], [4]。
原油的密度、粘度、凝固点等物理性质决定了原油储运过程的复杂性，而温度与影响原油流动性的原油粘度、析蜡倾向密切相关，因此大罐保温结构对原油储罐长周期操作运行的安全性、节能和经济性影响深远[5]。由于大型储罐，特别是储存易燃介质原油的10×104 m3浮顶罐，需要配备消防喷淋系统、泡沫灭火系统、各种仪表探头等安全附件，因此通常会在罐壁上设置各种支撑。此外罐体结构固有的诸如抗风圈、加强圈和盘梯等结构支架，以及罐壁上各种规格开口接管，在罐壁上构成了为数众多的不连续性安装障碍，给罐体保温设计和施工带来了很大的困难。
储罐的保温方式众多，但大多数文献[6]以及各设计院和施工单位的技术规格书大都局限于1 000 m3~5×104 m3的储罐保温介绍，本文以四川石化公司原油储备库工程和原油罐区工程10×104 m3大型浮顶原油罐，介绍了“保温棉—金属波形板”保温方式的设计和施工要点。
1 保温结构的设计
四川石化公司原油储备库工程有10台10×104 m3双盘式浮顶原油罐，原油罐区有6台10×104 m3双盘式浮顶原油罐。其设计参数和罐体材质均相同，罐体内径80 m，罐体高度21.8 m，罐壁板自下而上共9圈，罐壁设有盘梯和各类工艺接管开口及人孔，罐壁上部设有两层抗风圈和两层加强圈。
工程建设方对10×104 m3双盘式浮顶原油罐的保温十分重视，对保温结构质量和外观要求很高，并组织进行了调研考察，据此设计方认为10×104 m3原油浮顶罐保温结构设计至少应满足以下要求：
a） 保温结构安全可靠，在各种恶劣的自然环境中能完好无损，并保证其功
能不变。
b） 应能满足原油储存运行中的保温要求，尽量减少热能损耗，做好节能降
耗。
c） 使用寿命达到二十年以上。 d） 结构设计上实现美观整洁。
根据上述要求，经过分析筛选，决定内部保温层采用高温玻璃纤维棉板，外部保护层采用彩钢压型板，为了保证使用寿命达到二十年以上，并考虑材料的价格因素，因此选用了热镀锌基板的彩钢压型板，其正面为聚偏氟乙烯（PVDF）面漆。彩钢板为白色，宽度为1 000 mm，厚度为0.7 mm，为保证彩钢板卷及其加工后的压型板质量，我们在相关国家标准的基础上编制了本工程用的彩钢压型板技术条件，对彩钢板卷的基板，彩钢板卷表面质量、彩层色差、光泽度、彩钢压型板尺寸偏差等方面内容作出了规定。
本工程在10×104 m3浮顶原油罐保温结构设计上的特点是自罐底至第二层加强圈的彩钢压型板为板幅长度达12.67 m的一张整板，中间无横向接缝，大大提高了保温结构的安全可靠性和全罐的美观。根据我们对国内现有10×104
m3罐的考察，整板板幅长度达到12.67 m的彩钢压型板用于10×104 m3浮顶原油罐罐壁保温结构上尚属国内首创，是第一次设计和施工安装，在设计和压型加工、安装施工方案上都作了比较细致的考虑，而且在四川石化工程现场安装施工上取得了成功，安装质量和外观效果很好。
保温结构分为内部保温层和外部彩钢压型板保护层，相关文献也曾介绍过该种保温方式的结构组成和施工要点[7]。内部保温层采用的高温玻璃纤维棉板，根据本工程的地理位置和介质条件、工艺流程设计要求的保温厚度为50 mm高温玻璃纤维棉板，单张规格为1 200 mm×600 mm，平均厚度为50 mm，密度约为48 kg/m3，分圈层铺装于预焊在罐壁上的相邻两圈承重角钢之间，并以镀锌钢带横向固定。保温层外铺装彩钢压型板，环向以自攻螺钉固定于各圈承重角钢之上，彩钢压型板搭接棱处以抽芯铆钉固定，铆钉的间距应保证压型板的安装牢固可靠，但又要考虑其美观、整洁。
彩钢压型板的尺寸和波型选择应考虑国内生产的彩钢板卷的规格，现有彩钢压型机的型式、规格，压型板吊装、运输和安装中的刚度要求及使用寿命、美观等因素，本工程确定的彩钢压型板板幅宽度为840 mm，波距为210 mm，波高为25 mm，板厚0.7 mm，最大板幅长12.67 m。压型板的这些尺寸参数，经过压型加工，吊装运输和安装施工的实践，证明完全满足设计所考虑的上述因素的要求，16台10×104 m3原油浮顶罐保温结构安装质量很好，外形美观整洁。
2 保温结构的安装
2.1 保温施工的总体要求
为了保证保温结构的安装施工质量，特别是板幅长度达12.67 m的压型板的安装施工质量和外形美观，必须在彩钢压型板的每一个环节上有严格细致的技术要求，包括彩钢板的压型、吊装运输和安装施工，这些技术要求至少应有以下内容：
a） 压型板成型时必须满足其尺寸偏差和外形要求，表面不被污染划伤，板边
不出现变形。
b） 压型板的吊装运输必须保证不变形和其它损伤，难点在于板幅长达12.67
m的压型板。
c） 压型板在罐壁上的安装直接影响到保温结构的美观整洁，因此要求安装时
全罐压型板的上下边缘必须整齐划一，铆钉位置应上下均成一直线，左右应在同一高度上。
d） 压型板安装属高空作业，应做到人身安全。
e） 板幅长达12.67 m的压型板应减少或避免横向接缝，即便是在罐壁盘梯处
也应做到此要求。
f） 压型板拼接时必须上板压下板，避免雨水污物流入[8]。
10×104 m3罐保温结构安装施工的主要难点在于板幅长达12.67 m的压型板在罐体附件众多、结构支撑复杂、特别是罐壁盘梯处的吊装就位，在此安装中会出现很多需要拼板和贴补的地方。为了保证板幅长达12.67 m的压型板安装的吊装就位和开孔、盘梯处的拼接，召开了多次专题会议进行方案研究，并由施工方编制了详细的施工方案组织实施。在保证罐体保温结构牢靠的同时，又要保证保温结构整体效果的美观，因此拼板和贴补的总体思路是：
a） 尽量使用整板，开槽（开孔）尽可能小。
b） 相邻开槽（开孔）部位间距太小则采用整体贴补，减少小规格补贴板的使用，尽量减少拼接横缝的数量。 2.2 罐体开口接管处的安装
罐体开口接管通常可以划分为DN500~DN600的大开孔和DN50~DN300的开孔。由于开孔越大，贴补越困难，必须优先考虑大开孔的贴补，因此在保温安装之前，需要按照罐体接管开口方位图进行排板，优先考虑大开孔的拼板。
单个开口接管相对于固定规格的彩钢压型板来说，可以归纳为如图1所示的三种相对位置。对于图示的位置Ⅰ而言，压型板的搭接位置位于接管横截面中心线附近；位置Ⅱ的接管整体处于单张压型板宽度范围以内；位置Ⅲ的接管与位置Ⅰ的区别在于接管大部分处于单张压型板板幅以内。
图1 开口接管与单张彩钢压型板的相对安装位置
针对上述三种情况，拼板方式可以采用如下图2所示的方式：
图2 开口接管处的彩钢压型板拼板方式
注：箭头代表拼板合拢方向
对于成排布置的较为特殊的加热器开口，拼板方式可以参照上述结构Ⅱ的方式，采用整体上下合拢的方式，将拼接缝预留在成排接管中心连线处。如图3所示：
图3 加热器接管处的彩钢压型板拼板方式
注：箭头代表拼板合拢方向
对于搅拌器开口而言，直径大结构复杂（设有6个沿接管圆周均布的支耳），保温施工难度相当大，因此，原则上在施工开始之前的排板，要重点考虑搅拌器开口处的安装，尽量做到对保温过程中的难点全面把握。 2.3 罐体附件支撑支架的贴补
罐壁附件纵向和环向支撑众多，而支撑均为角钢，因此难免需要在整板上横