液化天然氣儲罐結構與建造由于全容罐具有更高的安全性，在LNG儲存越來越大型化并且對儲存安全性要求越來越高的今天，全容罐得到更多的采用也是必然的。下面就大型全容罐，特別是近幾年來我國沿海新建LNG接收站廣泛采用的16X10403的全容式儲罐的結構與建造作一介紹。一、全容罐的結構及發展（一）全容罐的結構地上式全容罐一般為平底雙壁圓柱形。與LNG直接接觸的內罐為9%竦鋼，外罐為預應力鋼筋混凝土，罐頂有懸掛式絕熱支撐平臺，內外罐之間用膨脹珍珠巖、彈性玻璃纖維或泡沫玻璃磚等材料絕熱保溫。設計條件⑴內罐設計溫度：-170?+60°C；設計壓力：29kPa（真空1.5kPa）。⑵外罐安全經受6h的外部火災；承受地震加速度0.219；承受風力170m/s；抗滲性：當發生內罐LNG溢出時，外罐混凝土墻至少要保持10cm厚不開裂并保持2MPa以上的平均壓應力。日最大蒸發率^0.05%（質量）。（3）設計標準儲罐的基本設計規范為BS7777。其他相關規范有API620、ACI318、NFPA59A等。內罐（1）板材內罐壁板材料為含竦9%的合金鋼板，如廣東大鵬LNG接收站采用ASTMA553MType1，其化學成分和機械性能見表4-5和表4-6［刃。表4-59%鎳鋼板(ASTMA553MType1)化學成分%CSiMnPSMoNCuCrAiNbVTiCr+MoW0.13::9W0.01W0.005W0.126?:::::W0.32表4-69%鎳鋼板(ASTMA553MType1)機械性能RP0.2%/MPaR/MPamL0/%低溫韌性/-196°CK(J)側膨脹W585690?830W2075min.100ave0.381(m)罐底罐底鋪設兩層9%Ni鋼板，厚度為6mm和5mm。底板外圈為環板，兩層底板中間為保溫層、混凝土層、墊氈(zhan)層和干沙層。罐壁罐壁分層安裝，分層數按板材寬度而定。對于容積16X104m。以上的全容罐一般有10層。最底層壁板厚度24.9mm,最上層壁板厚度12mm。內罐外壁用保溫釘固定絕熱保溫材料。罐頂內罐頂部為懸掛式鋁合金吊頂，以支撐罐頂膨脹珍珠巖保溫層。外罐罐基礎全容罐的基礎應按儲罐建造場地的土壤條件，通過工程地質調查研究后確定。一般可以采用坐基式基礎或架空形基礎。坐基式基礎內罐底板直接坐落在基礎上，為防止罐內液體的低溫使土壤凍脹，坐基式基礎需要配置加熱系統。架空形基礎可以不設加熱系統。罐墻壁全容罐的外罐墻用預應力鋼筋混凝土制成。容積為16X104m3左右的全容罐外罐內徑約80m、墻高約50m。混凝土墻體豎向采用VSL預應力后張束，兩端錨固于混凝土墻底和頂部。墻體環向采用同樣規格的鋼絞線組成的VSL預應力后張束，環向束每束圍繞混凝土墻體半圈，分別錨固于布置成90度的四根豎向扶壁柱上。墻體內置入預埋件以固定防潮襯板及罐頂承壓環。罐頂罐頂蓋為鋼筋混凝土球面穹頂，支承于預應力鋼筋混凝土圓形墻體上。球面穹頂混凝土由H鋼梁、頂板及鋼筋構成加強結構，頂面上設有工作平臺，放置運行控制設備及儀表、閥等。混凝土穹頂內設有碳鋼鋼板內襯，施工時作為模板，使用時可用以防止氣體滲漏。全容式儲罐的發展典型的全容式儲罐由預應力鋼筋混凝土外層罐和9%Ni鋼內層罐組成，罐頂為鋼筋混凝土制成。隨著全容罐需求的不斷增加，儲罐結構設計和材料應用的不斷改進，一方面儲罐的容量越來越大，容積達20X10403的地上全容罐已在建造;另一方面設計和建造技術的發展，儲罐建設費用下降，建造周期縮短。儲罐內罐材料9%Ni鋼板的制造、焊接、檢驗技術進步迅速：日本已可制造50mm厚度的鋼板；焊縫NDE檢驗采用可記錄數據的AUT方法，比現用的RT檢驗在安全性、質量可靠性、縮短檢驗時間等方面優點明顯。預應力外罐材料采用60MPa高強度混凝土，是通常混凝土強度的1.5倍，減少壁厚30%左右，從而減少了施工工作量。增加9%Ni鋼內罐壁板的寬度達到4.3m，減少圈數，既減少了焊接和檢驗工作量，也提高了板材整體性能及尺寸度的一致性。混凝土外罐壁應用液壓提升裝置，滑模施工，提高勞動生產率，縮短工期。采用多參數控制混凝土質量。對原料質量、含水率、攪拌器載荷值等參數實時檢測，及時調配。提高預制化程度，對鋼結構部分盡可能分塊預制，現場拼裝以減少現場安裝、焊接工作量。二、全容罐的建造(一)外罐建造墻體澆筑外罐墻體澆筑是混凝土工作量最大的部分。按照通常鋼筋混凝土施工程序，在布置鋼筋，安裝預應力護套、預埋件和模板后，進行混凝土澆筑、養護。對于近40m高的墻體，需要分層從下至上逐層澆筑。安裝承壓環在澆筑最上層墻體前，安裝承壓環。在按照承壓環結構分段預制，預埋螺栓焊接完成后，吊裝于罐壁頂部組裝焊接，檢驗合格后進行混凝土澆筑。氣升罐頂儲罐頂部是鋼結構的半球形拱頂，采用大型圓柱形儲罐慣用的壓縮空氣吹升法施工，可以減少高空作業工作量，所需施工機具和設備少，對施工進度和安全有利。罐頂結構在罐底預制完成后與罐壁密封，為防止氣升過程的傾斜、偏移，罐頂上均布平衡鋼索，一端固定在罐底中心，另一端固定于承壓環上。使用鼓風機鼓風，在空氣壓力下，罐頂勻速、平穩升起。罐頂到位后，與預埋于墻體的頂部承壓環固定、焊接。罐頂建造罐頂為球面結構，H型鋼作為鋼梁，頂部鋪碳鋼板，頂板上焊接預埋螺栓，升頂后固定于澆筑在混凝土罐壁頂部的承壓環上。同時在罐底預制鋁合金吊頂，吊頂桿用螺栓連接于罐頂鋼梁上，然后將預制好的鋁合金吊頂提升與吊頂桿連接。氣升前，將罐頂上的人孔、接管、電纜托架等附件一塊安裝上去，以減少高空作業工作量。布鋼筋完成后，分兩次澆筑混凝土。罐壁預應力張拉混凝土墻體澆筑、養護完成后，將鋼絞線穿進預埋于墻體的護套中，豎向鋼絞線兩端錨于混凝土墻底部及頂部;墻體環向的鋼絞線每束圍繞混凝土墻體半圈，分別錨固于布置成90度的四根豎向扶壁柱上。用液壓設備拉伸到設計應力后，固定兩端，進行水泥灌漿。（二）內罐建造罐底內罐底部有兩層底板，均為9%竦鋼。按照從下而上、由內而外、由四周到中間的順序施工。先進行第二層罐底環板安裝、焊接完成后，進行底板鋪設。焊縫搭接采用手工焊，為防止變形，應注意焊接順序：環板一橫向焊縫一縱向焊縫一環板與邊緣板焊縫一邊緣板之間焊縫一邊緣板與中心板焊縫。罐壁內罐罐壁的施工由下而上，逐層安裝和焊接。每層板的卷制、坡口準備應預先加工完成。現場吊裝采用吊車和罐頂電動絞車。第一層壁板安裝時，要確定在環板的準確位置，可以用專用卡具及輔助工具以調整位置保證組裝質量。底板與壁板角焊縫的焊接，至少應安裝完第三層壁板及第1?2層壁板焊縫全部焊完后方可進行。保溫液化天然氣的低溫特性要求儲罐必須具有完善的保溫隔熱性能，以防止外界熱量的漏入，確保儲罐的日蒸發率控制在0.05%以內。通常在內罐和外罐之間的環形空間填充膨脹珍珠巖。內層罐壁的外側安裝彈性玻璃纖維保溫毯，保溫毯為珍珠巖提供彈性，克服儲罐因溫度變化而產生的收縮，防止珍珠巖的沉降。保溫毯還對儲罐惰化處理過程中，吹掃氣體的流動有利。為了防止儲罐罐頂的熱泄漏，在吊頂上安裝保溫材料，鋪設厚度1.2m的膨脹珍珠巖。氣密性試驗合格后，進行內頂保溫層的安裝及夾層珍珠巖的填充。首先在內罐壁外包一層纖維玻璃棉，包扎好后用專用加熱設備加熱到900%，然后從頂部往下裝填珍珠巖，分層裝填，分層夯實，直至到頂。最后進行頂部甲板珍珠巖的鋪設。在進行珍珠巖灌注時要注意防潮。儲罐底部保溫層采用泡沫玻璃磚。這是因為罐底保溫材料除了保溫性能外，還要求有足夠的機械強度以承受上部的液體載荷。（三）9%鐐鋼的焊接對于9%竦鋼的焊接是內罐建造的主要工作量，由于9%竦鋼對磁性很敏感，為避免現場焊接時產生電弧偏吹，要求出廠鋼材殘余磁含量不超過50高斯，同時現場施工時遠離強磁場，并準備消磁設備。對于焊縫的焊接:對接焊縫，厚度大于14.7mm的壁板采用雙面坡口，厚度小于14.7mm的壁板采用單面坡口；環向焊縫采用背面焊劑保護埋弧自動焊；其他焊縫采用手工電弧焊工藝。焊材的選用除滿足機械性能要求外，更重要的是焊縫金屬線膨脹系數要與9%竦鋼接近，以避免焊縫受熱循環在低溫服役時產生應力集中而疲勞破壞。資料表明，手工焊工藝的AWSA5.11M/ENiCrMo-6；伊薩OK92.55焊條及埋弧焊工藝的AWSA5.14/A5.14MERNiCrMo-4，法國BtihlerThyssenThemanitNimoC276焊絲，匹配EN760/SAFB255ACH5/Marathon104焊劑，線膨脹系數最接近母材，并按照設計要求及BSENISO15614標準進行焊接工藝評定。所要求的焊材化學成分見表4-7[2]表4-7焊材合金成分及機械性能焊材名稱合金成分PMI/%拉伸性能(焊縫金屬)NiCrMoRP0.2%/MPaR/MPamL0/%ENiCrMo-648?739.5?202.5?lO.540061135ERNiCrMo-440?6512?19.512.5?18.532048935焊材名稱低溫韌性/-196CVe(J)側膨脹/mmENiCrMo-650ave.38minO.381minERNiCrMo-450ave.38min0.381min9%竦鋼的焊接性能良好，對冷裂紋的敏感性很低。為保證焊縫的高強度及低溫韌性，焊接時要嚴格控制焊接參數，特別是預熱、層間溫度和熱輸入。通常厚度小于50mm的板材無需預熱，焊前溫度高于10°C即可。層間溫度控制在150C以下，以避免焊縫熱影響區韌性的下降，同時焊縫金屬屬于奧氏體材料可避免熱裂紋的產生。熱輸入的控制是保證焊縫機械性能的關鍵，在1?3kJ/mm范圍，采用直焊道技術，特別是立焊不能擺動過寬。焊縫返修對焊縫性能產生不利影響，因此返修操作應按照返修程序的要求進行，并且相同位置的返修僅限一次。后續工作檢驗儲罐的檢驗工作主要是圍繞焊縫進行的。按照相關標準，儲罐需要進行包括卵、RT、PMI和真空試驗等項必要的檢驗。訂檢驗按照EN571-1的標準，對罐底環板焊縫、壁板與環板焊縫的根部焊道和蓋面焊道、罐壁板焊縫進行檢驗。RT檢驗按照BS7777標準，對內罐所有9%竦鋼壁板與環板的對接焊縫進行射線探傷(RT)。要求焊縫100%檢驗。真空試驗按照BS7777標準，為了確保焊縫的氣密性，對儲罐的所有焊道進行100%的真空試驗。環板對接焊縫需要在水壓試驗前、后檢驗兩次。PMI檢驗對每條焊縫抽檢一點，進行焊縫合金成分鑒定(PMI)，確認焊縫金屬的Ni、Cr、Mo含量在規定的范圍內。試驗水壓試驗內罐充水，進行盛水試驗，在空罐、1/4、1/2、3/4液位高度和盛滿水時分別進行基礎沉降、環向位移、徑向位移和傾斜的測量。水壓試驗完成后，對罐底板搭接焊縫、環板的對接焊縫及罐壁板與環板的T型焊縫進行第二次真空檢驗。氣壓試驗內罐盛水試漏合格后，將外罐開口大門復位合