螺旋湿式储气罐壳板厚度的探讨_工程实践

摘要

摘要：分析了螺旋湿式储气罐壳板厚度过薄的问题，提出了增加厚度的建议。关键词：低压储气罐；螺旋湿式储气罐；壳板厚度；腐蚀Discussion on Shell Thickness of Spirally-guided Water

摘要：分析了螺旋湿式储气罐壳板厚度过薄的问题，提出了增加厚度的建议。

关键词：低压储气罐；螺旋湿式储气罐；壳板厚度；腐蚀

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

我公司相继建成了3×10⁴m³和5×10⁴m³两台湿式螺旋导轨储气罐，笔者作为业主方工程施工现场管理代表，参与了储气罐的整个建造过程。施工过程中基本上按原设计图纸施工，也考虑到生产运行的实际需要，作了个别的修改。如水槽外壁最低处增设一个DN 200mm的放水阀，便于今后检修时放水之用；在钟罩顶部四周增设4个DN 100mm的放气阀，以便试升降时提高塔节下降速度及投产、检修置换放散气体之用。为了施工工艺上的方便，还采取了一些措施，如水槽底边环板与环梁基础平面接触处，设计上用砂垫层调整标高，但砂子的流动性大、标高不易控制，故用100mm×150mm钢垫板取代砂层，钢垫板沿圆周方向间隔2m摆放，垫板高度通过测量调整在一个标高上，以此来保证第一带水槽壁板及塔节垫梁的放置水平度。本文主要探讨储气罐壳板(包括钟罩顶板及塔身菱形侧壁板)的厚度问题。

2 存在的问题

设计图纸上的菱形侧壁板(包括钟罩顶板)厚度均为3mm，从强度来看，完全没有问题；从节省钢材和投资费用的设计思想来讲也合理^[1]，但存在一些问题：

① 从施工工艺实践出发，侧壁板过薄，施工过程中变形大。可以想象，如此大板幅的薄板，拼装在一个中空立体框架上，要保证钢板不平度＞30mm，的确有一定难度。

② 根据化工部HG 20517—92《钢制低压湿式气柜》的规定^[2]，以5×10⁴m³低压湿式螺旋导轨储气罐为例，塔节壁板计算壁厚为0.877mm，壁厚附加量为1.22mm，设计厚度为2.097mm。可见，通常设计的厚度为3mm的侧壁板从强度上看是足够的。在实际工程中，低压湿式储气罐的破坏及报废以腐蚀破坏为主，国内大部分的低压湿式储气罐在8～15年内大多因多处腐蚀破坏而报废，而腐蚀点大多在侧壁板的焊缝处及顶板上^[3～6]。如此严重的腐蚀破坏，与水封的环境及所储存的气体的腐蚀性相关，气体腐蚀性越强，储气罐的使用年限越短。而焊缝是腐蚀最严重的部位，这是由于施工中在焊接完毕后焊缝处破坏的底漆是用手动钢刷或机械除锈后补的，其除锈等级只有St₃级，再加上贴角焊缝的最大高度是3mm，施工中焊缝高度常常不够，也就不可避免地出现先于3mm厚侧壁板腐蚀的情况。

③ 施工中焊缝变形问题。由于塔节的侧壁板很薄，在导轨、立柱与壁板有双面焊缝处的焊接变形很大，施工中对施工单位的焊接方案、顺序、技能要求太高^[1]。

过去通常认为，储气罐使用寿命的长短取决于防腐质量^[7～9]。其实设计中储气罐壳板本身就比较薄，不应当把储气罐寿命长短完全归结于防腐质量。工程业主方主观上都要求完美的防腐质量，然而实际情况往往不能如愿以偿。例如，施工单位个别操作工人没有严格按技术文件中要求的标准去实施涂刷防腐漆，工厂制作的许多部件在运输搬挪过程中遭受磕、撞、磨等等。在施工过程中各种情况和环境十分复杂，很难保证达到理想的防腐状态，这些情况又很难及时发现，即使只有一点一线，也都将不同程度地危及到储气罐本体。作为储气容器，气密性是关键问题，尤其在一些要害部位如罐顶边环板与顶板的搭接焊缝和轨道垫板与侧壁板的搭接焊缝，更容易出现问题，进而酿成大祸。有一起事故和教训我们应当牢记，在20世纪80年代，安徽马鞍山钢铁厂的15×10⁴m³高炉煤气螺旋湿式储气罐，就是由于储气罐钟罩顶架、顶边环包边角钢、顶板连接处焊缝出现问题，引发了灾难性事故，致使该储气罐毁于一旦。笔者曾作为业内同行参与了国家冶金系统组织的事故分析，目睹了事故现场，其状惨不忍睹，教训极为沉痛。

3 建议

有关统计资料显示，在干燥的气候条件下，普通碳素钢的锈蚀深度每年不超过0.01mm，但在湿度较大的沿海地区和化工生产区，尤其像我公司的复兴路储配站，地处邯钢焦化厂北侧，属于较为典型的化工重影响区，空气中含硫量偏高，碳素钢的锈蚀深度每年可能达到0.1～0.2mm。调查统计资料表明，国内许多储气罐在5～10年内就锈蚀得很严重。因此，笔者建议，将储气罐壳板厚度增加到4mm，即使处于防腐条件不利的情况下，储气罐使用寿命足可延长约10年左右。

从螺旋湿式储气罐构造角度来看，储气罐壳板厚度的增加，相应地影响储气罐的压力及挂圈水封的高度^[10、11]。以3×10⁴m³储气罐为例：原设计中，储气罐壳板总质量为82.94t，储气罐壳板厚度更改为4mm后，总质量变为110.59t，则储气罐最大压力由原先的2254Pa变为2464Pa，两者相差210Pa，相应的塔间水封液面就要发生变化。这时要调整溢流孔的开孔位置以保证水封能够封住气体。

参考文献：

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(本文作者：李鸿志黄朝鲲邯郸市煤气公司河北邯郸 056001)