大型LNG罐罐体试验

2012-12-23王雄伟张忠富

石油化工建设 2012年2期

关键词：潜水泵罐体液位

王雄伟张忠富孙峰

海工英派尔工程有限公司山东青岛 266061

大型LNG罐罐体试验

王雄伟张忠富孙峰

海工英派尔工程有限公司山东青岛 266061

大型LNG储罐罐体采用双壳层悬浮吊顶结构，罐体试验的方法及程序与常规储罐有所不同，结合具体项目从试验准备，注水和排水，沉降观测，气密试验，负压试验，泵柱试验几个方面简要介绍试压要求，试验数据等。通过严格的试验，消除质量缺陷，以达到安全稳定运行的目的。

LNG储罐充水试验气密负压

LNG接收站主要功能是储存液态的LNG和将LNG气化为天然气并输送给用户，一般由LNG卸船、储存、蒸发气处理、LNG再气化四个主要工艺系统组成。LNG储罐是LNG储存工艺系统中的核心设备，具有技术难度大，施工工期长（2～3年），工程投资高（约占接收站直接费用的30%）等特点。根据我国大型LNG罐的应用实践，主要以双壳层悬浮吊顶的全容罐为主，内外罐均可承载冷液，正常情况冷液储存在内罐，当内罐发生泄漏时，预应力砼外罐能起到拦截，储存冷液的作用。由于储存介质和结构的特殊性，LNG罐的罐体检验作为验证施工质量，保证安全运行的重要手段和关键环节，在施工过程中得到极大的关注。本文以某接收站2台16万m3储罐为例，简要介绍LNG储罐的罐体试验过程。

1 工程概况

储罐外径82000mm，设计高度50942mm，内罐直径80000mm，设计高度37827mm，根据EN14620的要求，外罐进行气密性试验，最大测试压力为363mmbar.g；内罐进行充水试验，测试水位高度22179mm，最大液位高度37325mm。

2 试验方法及程序

试验标准采用EN14620-2006“储存最低温度达-165℃的液化气的立式平底圆筒型金属罐的设计和建造规范 ”。水压试验使用消防用水，水质必须符合API620Q8.3所述水质要求，PH在6～8.3之间，温度在15～50℃之间，氯离子含量低于25PPM。在罐外安装临时管道，用一台增压泵于注水，罐内设两台潜水泵排水，两周左右完成注水高度22179mm，注水完成后进行1d时间的沉降观测。试验合格后用临时管道将水倒到另一台罐进行试验。所有试验完成后将水排放到指定地点。大致试验程序（见图1)。

3 试验准备

（1）完成内罐壁板和罐底所有焊缝检查，包括目视检查，射线拍片，液体渗透检查真空箱试验等；内罐的管道，附件安装焊接，检测完毕；

（2）除临时施工洞口外，砼外罐的预应力拉伸完成；

（3）储罐内部清理干净，注水前打开内外罐人孔，保持内外空气畅通；

（4）排水用的潜水泵，集水槽就位，给水排水系统调试完(如图 2)；

（5）根据现场情况，选定稳定的沉降观测点；

（6）完成技术交底和人员培训。

4 注水

注水管线选用DN150～200碳钢管，通过拱顶上的管线将水注入罐内，注水管线设置增压泵一台，流量Q=160m3，扬程H=80m，主水管底端是一个喷淋管口，从顶部落到底板上，不会对底板或焊缝造成伤害。注水过程应按照图2的要求对注水高度和时间进行控制，同时测量水流速度，最大流速使储罐液位不超过0.9m/d。注水水位达到1/4,1/2,4/4以及达到水位测试高度时分别进行测量和观测，每隔4h跟踪观看内罐底板四周边缘和内罐壁板，有无明显变形及渗水、漏水现象，并随着注水水位升高对检查过的部位迂回检查。当发现异常情况，立即停止注水并降低水位至泄漏点以下，按照规定进行漏点修补，经检查合格后再继续注水。注水检查时间（见图3）。

当充水到设计最高液位并保持48h或者沉降已经稳定后，可保持更长时间，内罐无渗漏，罐体无异常变形才为合格。

5 沉降观测

外罐周围布置24个测量点，注水过程和排水过程按照设计文件对观测点进行系统的观测，时间次数按照以下要求：注水之前-注水至25%-注水至50%-注水至75%-注水至100%-排水至75%-排水至50%-排水至25%-排水0结束。各个控制点测量并记录数据，内罐沉降数据分析基于外罐沉降数据，内罐相对于外罐的最大沉降许可偏差为10mm。

6 气密试验

内罐为敞顶式，空气压力作用于外罐上，达到图2相应液位后，将罐顶出口管全部封堵，用空气压缩机（操作压力应大于2MPa）向罐内充压压缩空气，试验压力为1.25倍设计压力。压缩机以10mbar/h速率缓慢平稳地增加到300mbar，同时检查内罐体锚固板和基础是否被提升，检查合格后继续增加压力到测试363mbar。

由于充气需较长时间，有可能一天不能完成，则允许储罐隔夜处于压力状态下。这时应连续监控储罐压力，如有必要，应充进空气或放气，使储罐压力为正压，且小于等于设计压力。升压曲线（见图3)。根据EN14620要求，达到试验压力后至少要保持30min以上，本项目要求稳压1h，然后降到设计压力。对罐顶所有接管口的焊缝进行目测检查并通过喷洒洗衣粉液检查罐顶、补强板以及接管处的泄露情况，如发现泄漏，则进行标识，在泄压后返修。升压过程中气密试验程序（见图4）。气压试验同时，通过开启关闭隔离阀，使压力放散阀开启，记录开启关闭压力，试验成功后将适用的隔离阀常开。

7 排水

由于LNG储罐所有接管口均设置在罐顶上，因此试验用水只能从罐顶接管口中排出。注意在注水前就要对排水功能进行测试，并且在注水初期（水位1m左右时）再次对排水系统进行测试，以确保排水功能正常。

本工程采用2台潜水泵排水，排水速度不得超过1.5m/h，排水过程打开人孔，使罐内外不会产生负压。由于潜水泵吸水口处有约1m深的水不能抽出，故用潜水泵将剩水抽入集水槽中，再用泵抽出。潜水泵抽不出的水用真空泵吸入集水槽中，真空泵吸不出的水，再用大功率吸尘器吸干。排水期间进行罐内壁清洗，利用注水前放入的橡皮筏在排水时人工清洗罐壁或用高压水枪清理。

8 负压试验

根据EN14620的要求，需要进行LNG储罐的负压试验，负压试验必须在内罐处于一定液位时进行，防止负压对二层底板及热角保护系统造成破坏。试验达到设计规定压力后即可停止，无需保持一定时间。负压可以通过排水或使用射吸等方式得到。本项目在水位达到图2的液位时进行试验，采用机械抽真空法，将罐封闭，用机械方法将储罐内空气缓慢抽出，将联通各真空放散阀的各隔离阀打开。依次逐个检查真空放散阀的开启。压力试验完毕后，选择适用的真空放散阀，将其隔离阀常开。

9 泵柱试验

注水前应把泵柱商（压力表和进水管外）所有管口用盲法兰和临时垫片进行密封，内罐排水即将完成时，通过潜水泵缓慢平稳地给泵柱注水，试验压力达到1.8MPa时停止注水并保持60min，同时对泵柱焊缝及法兰进行检查，无泄漏为合格。通过放空阀泄压至0.1Mpa再次检验焊缝及法兰，当所有检查项目合格后，压力降到0并排除泵柱剩余水量，完成试验。