石化大型储罐利旧施工措施分析

孟祥宇，果海滨，滕文龙

(河北建设集团安装工程有限公司，河北 保定 071000)

1 大型储罐利旧包括的类型

大型储罐利旧包括常压储罐利旧和承压储罐利旧。承压储罐属于压力容器，此类利旧涉及报检，需经当地特种设备检验所检验合格，确定其合规性，过程比较复杂，一般承压储罐的利旧优先考虑降级使用。此次论述主要内容是对常压储罐利旧施工措施进行探讨。

1.1 常压储罐利旧

常压储罐利旧施工和新建储罐相比减少了材料采购程序，节省了材料成本和部分安装施工成本，增加了拆除、环保、安全成本等，需综合考虑后选择是否利旧施工。利旧的目的是为了节省经济成本，若是旧设备的检测实验及评定等费用比较高，再加上项目施工费用及管理费用超过或接近新设备的安装费用，且利旧设备使用寿命较短，在这种情况下不建议进行利旧处理。施工阶段施工步骤大体包括以下内容：

(1)利旧罐体周边附属设施的拆除；

(2)罐体内部残余原料的清理；

(3)罐体的拆除分解处理；

(4)利旧罐体的重新安装。

1.2 承压储罐利旧

大型承压储罐利旧施工步骤和常压罐体利旧施工步骤大体一致，但压力容器利旧施工需考虑报检即满足《固定式压力容器安全技术监察规程》[1]等专业规范。需保证利旧压力设备资料的完整性，包括储罐原有资料和储罐生产过程中实际情况。

(1)储罐原施工竣工图纸、原设计工艺参数、其他相关数据。

(2)储罐在生产使用过程中的技改、检修及关键部件损坏情况等资料。

(3)在使用过程的使用记录(是否超压运行等)。

(4)旧储罐的特种设备检验检测报告书，要求需要定检并提供定检记录。

2 利旧罐体的拆除及运输

石化大型储罐拆除方案实施的重难点在于对罐体内部残余的有毒有害物质的清理。在拆除施工中施工人员安全及对环境的保护问题等也显得愈发重要。主体罐体的拆除工程应严格按照国家相关规范和施工专项方案施工。

2.1 前期准备

施工前首先应根据利旧罐体现场实际老旧情况、周边施工环境和储存原料特性等条件编制相关施工专项方案及废料处置方案。考查现场实际情况，用于研究探讨旧罐体的利用情况，对于过于老旧的部位进行补换，对于已损坏的部位或元部件进行统计计量，及时采购原材料，以保证材料的供应需求以及施工进度；对于周边环境的调查把控，有利于建立安全应急预案和各项专项方案等，以保证施工人员安全，降低施工对环境的影响，减少环境污染；确定储存原料特性，以利于数据检测、趁机清理罐体内附着的残余原料，以应对突然状况的发生，保证施工人员的安全以及施工进度的进行。编制完成后将相关方案报政府部门(消防、住建部等)审批，有必要时组织安排专家论证，待审批合格后方可施工。采购完成防毒防火等防护服及其他保证施工人员安全的物资，并建立有针对性的HSE管理体系。确定相关气体检测机构，保证能实时监测罐内有毒气体、氧气含量、罐内压强、液体含量等指标。储罐拆除过程中危险环节必要时可联系当地政府部门派驻消防车和救护车驻守待命，确保施工人员生命安全。提前采购铺设安全网预防拆除过程中可能发生高处坠物危险。除上述特殊说明的针对石化储罐拆除施工的施工前期准备外，其他施工准备严格按照国家规范和施工方案执行。

2.2 罐体拆除工序及重点施工措施说明

石化大型储罐拆除工序大体分为以下几个部分：外部设施及附属管道拆除；储罐底部沉淀物及残存原料的清理；如有保温先行对保温层进行拆除；罐体本体放散管道及仪表设备等的拆除；如有浮顶先行将其固定或者吊装拆除；罐体顶板拆解；罐体侧板拆解；罐体底板拆解；拆解后的旧板调平取直等。

底部沉积物及残余原料上部液体含油量较少可直接送至化工企业进行生化处理[2]。下部的油污及其他沉积物用煤粉混合可送至焦炉等设备回炉处理。其他残余物质按照环保和消防部门的要求进行危废处理，产生的废水废气经检测部门检测达到排放标准后方可排放。

施工拆解罐体侧板的过程中，要提前做好侧板内壁的清污及相关监控工作。储罐在拆除过程中，可采取注入一定高度的水作为隔离层，避免罐体切割过程中飞落的火花引燃罐底易燃物质。

采用核算合格的起重设备对罐体顶板和侧板进行吊装拆解，当采用两台起重设备抬吊时，每台起重设备的吊装载荷不得超过其额定载荷起重能力的80%。吊装前对设备顶板原有吊耳进行结构强度评估，对侧板拆解时应设置临时吊耳。利旧吊耳和临时吊耳须符合HG/T 21574—2018规范要求。

考虑保障钢板二次利用的质量，在切割时需在原有焊缝处切割拆除，切割设备应尽量使用等离子切割机(切割缝小，板材完整度好)。拆解时应按照图纸或者方案对拆解材料进行标识，重点标注好设备管口方位，避免安装时出现错误。拆解钢板时能整体拆解的尽量整体拆解，减少安装时焊接工程量进而降低成本。

钢板拆解后应在干燥密闭空间保存，防止因降雨降雪或其他环境因素导致钢板腐蚀。钢板摆放要合理有序，方便清点的同时也可以为运输工作提供便利，钢板吊装拆解轻起轻放，防止因人为问题造成二次伤害。

2.3 材料运输

设备拆解后的材料在运输过程中要做好防护，并提供切实可行且规范的运输方案。应妥善保管好钢板，不可直接进行露天运输，要及时应对降雨降雪等突发情况，做好钢板运输的防腐蚀工作。此次运输不可避免的发生运输材料超长超宽，应提前和政府相关部门沟通，确定运输路线和运输时间，保障运输效率。

3 利旧储罐的焊接组装重点控制措施

利旧储罐和新建储罐的施工区别在于利旧储罐的施工更加注重图纸和施工现场实际情况相结合。因此需要建立设计单位、施工单位、建设单位、监理单位的联合分队，让施工现场和设计方案能够统一，并对发现的难题能够高效地解决和实施。因化工设备的焊接对技术要求比较高，所以要对施工人员进行前期筛选。首先保证焊接工作人员必须经过国家考试，拥有资格证书。其次要对施工人员的技术进行专业摸底。在具体的焊接工作开始之前还要对施工人员进行专业技术和安全意识培训，并进行应急预案的演练，合格后方可上岗。利旧储罐和新建储罐相同的焊接安装措施不作赘述，对于不同的焊接安装措施做以下几方面的说明。

3.1 焊前重点控制措施

为保证再建储罐的质量以及方便运输，对利旧罐体侧板板材运输前一般都要进行调直处理。调直处理不仅便于对旧板材进行打坡口处理，还方便采用坡口机施工保证坡口质量。施工焊接前要按照设计图纸要求，重新对利旧板材进行序列排布，并按图纸采购完成短缺材料(补板材料)。在大型储罐焊接工作开始之前，现场工作人员需要对焊接所涉及的材料进行检查，包括旧罐体的拆解部件以及新采购的替换钢板和部件。对材料的外观、尺寸以及焊接口等进行逐一检查，如果发现钢板部件本身有损坏情况需要及时进行处理，避免对焊接工作造成影响。若有特殊的部件应单独存放，在专门的位置设置提示，确保在材料急需时第一时间能运用，保证施工进度的正常进行。

除了罐体主体材料外，焊条、焊丝、焊机和保护气体等焊接材料也需要提前进行准备和检查。在选择焊接材料之前，首先要进行材料供应商的资质和信用评价，若与其建立合作关系，供应商必须保证焊接材料的质量，并且保证供货应满足施工进度要求。在材料进场时现场工作人员需对进场材料进行抽样检查，保证焊接材料的质量。

在大型储罐焊接工作中，焊接设备的选用与焊接质量息息相关，为保证焊接缝隙的接触性，焊接设备一般采用直流电焊机。在焊接工作开始之前，要对焊接设备进行严格筛选和检查。考虑效率和质量等因素，焊接方法可采用向下焊且双面焊接。原则上应选择高质量、高性能的焊接设备，但也要根据实际情况进行合理选择，前提是焊接设备能够保证焊接质量，在此前提下选择焊接效率较高的设备，避免后期出现问题。就目前焊接工作的情况来看，我国化工设备的焊接工作中最常选择的设备为手工电弧焊机和钨极氩弧焊机，性能情况较为优秀，能满足大多数的焊接需求。罐体焊接也可考虑二氧化碳保护焊，此焊接方法焊接速度快、成型好，但对环境条件要求较高，一般在密闭工厂或环境风速2 m/s以下的条件下可考虑。

焊接技术的本质，就是通过加热设备的局部区域，来使焊接材料在受热的过程中慢慢变形，从而可以自由的伸缩和膨胀，最后对受热变形区域进行调整，使之在冷却凝固后能够起到粘结效果，从而完成焊接。在焊接的实际操作中，也可以采取一些得力措施来进一步提高焊接质量，如：焊接前预热能够提升材料焊接区域的柔韧性和塑性，降低材料硬度，有利于焊接工作的完成；焊后热处理能够通过强化焊接区域的塑性，放缓材料的冷却速率，来提高焊接质量，多用于淬硬性倾向更大的焊接设备。若需要焊接的部件尺寸较厚，且刚度较大，焊接时应进行后热处理。焊接过程中如果操作难度较大或危险性较大，则要进行惰性气体的保护，保证焊接施工安全。

利旧储罐焊接前还要进行焊接工艺的准备工作[4]。根据材料、工艺、结构及使用条件，确定其焊接工艺性以及焊接试验内容和方法，分析抗冷、热裂纹及抗脆性转变能力，对焊条直径、药皮、焊接速度、焊接电流、电弧电压等形成焊接性能影响图，综合考虑后选取合适的焊接工艺。有现成焊接工艺评定可覆盖利旧储罐板材焊接的，可直接采用此评定编制焊接工艺规程，指导施工，如没有合适的焊接工艺评定需重新进行评定。对旧板和新板进行焊接需进行焊接工艺评定，以保证焊接质量。

石化类储罐利旧和普通储罐利旧不同，利旧焊接时可能出现残余有毒物质挥发等危害人员身体健康等问题。因此要对焊工进行专业培训，辨识危险避免伤害。对焊接人员也要进行焊接前考核，保证利旧罐体的焊接质量。

3.2 大型储罐焊接过程中质量的把控

首先，对于焊接技术的控制。在大型储罐的焊接过程中，焊接技术对于焊接质量的影响最为密切，要保证焊接质量，必须对施工人员的焊接技术进行严格把控，要求在焊接过程中，施工人员必须严格遵守焊接要求，不能出现施工人员主观意识的改变；其次，选择的焊接方式也会对焊接质量有着很大的影响，就目前的焊接工作来说，最常用的焊接方式有平焊、立焊以及横焊等，需要对不同的焊接工作及焊接部位进行合理的选择。上述几种焊接方式各有不同的优缺点，需谨慎选择焊接方式以及与之匹配的设备，才能呈现出更好的焊接效果[3]。

在焊接过程中，要对焊接电源的情况进行检查，必须保证电源方式和电弧电压等都在可控范围之内，以保证焊接质量。除对电源的把控之外，还要求现场人员时刻关注焊缝情况，做好焊前的清理工作以及焊接完成后的检查工作，检查焊接质量是否合格。包括外观和内部都不能有损伤，若发现有焊接质量不合格的情况，必须马上进行返修，避免对之后的工作造成不可控的危害，以此保证施工进度的正常进行。

焊接时经常出现的情况是气孔问题，气孔会对储罐造成不良影响，所以气孔的预防则成为质量把控的重点之一。焊接过程中气孔问题受很多因素影响，比如设备材料的选用、焊接方式的选择以及施工环境因素的影响等。要对影响气孔生成的因素进行严格把控，做出合理的调整，减少气孔的出现，保证焊接的施工质量。

3.3 大型储罐焊接过程中重点控制措施

利旧储罐安装方法一般采用脚手架正装法，脚手架随罐壁板升高而逐层搭设[4]。大型利旧储罐一般具有体积大、板材薄、刚性较差、焊缝数量多的特性，焊接中易产生较大焊接变形，因此施工过程注意焊接顺序的合理性，可以有效减小和控制储罐的焊接变形。焊接时上下板纵向焊口要相互错开，且距离符合规范要求，严禁出现十字交叉焊缝。焊接过程中通过调节焊接电压、焊接电流、焊接速度，对焊接线能量(q=UI/V)进行控制，确保焊接作业的均匀性。

施工过程中应建立三级检查制度，即焊工的自检，焊工之间的互检，项目部专职质量检验人员的专检。且在施工过程中项目部应建立临时质量监察小组，不定时对焊接工作进行随机抽查检测，对焊接质量进行管控，若发现质量问题应及时记录及整改。利旧储罐施工受现场实际情况影响很大，因此施工质量重点应放在第一步自检上，实施自我控制、自我把关，发现问题应及时与设计单位协商，消除异常因素，从源头消除施工质量隐患，防止质量问题影响整个项目。

3.4 大型储罐焊接后实验检测

大型储罐焊接后应进行统一标准的检查措施，对焊缝的外观、致密性、强度以及内部损伤情况等进行检查。

首先，应对焊缝的外观进行检查，可以用肉眼观察，也可以用低倍放大镜观察焊缝表面状态，检查是否存在咬边、气孔、夹渣或存在裂纹等问题，对于焊缝的余高、焊瘤以及凹陷等情况，可以用焊缝检验尺进行检验。

在焊接工作完成后，还应该进行致密性检测，可选用气密性实验、氨气实验或煤油实验等来检查罐体的致密性。致密性实验之后，可通过水压试验来检测罐体的强度，保证罐体强度满足设计要求。最后通过射线探伤法、超声波探伤法等进行焊缝内部的探伤。

3.5 大型储罐其他施工注意事项

工程资料要按施工进度编制，注意利旧板材材质单，如无法找寻到原件，需提前安排相关检测公司对利旧板材进行检测试验并提供符合规定的检测报告，合格后方可施工。

在大型罐体焊接的具体工作中，由于焊接需求的多样化，对焊接设备的种类及数量要求也比较多，在进行焊接工作中需建立焊接设备使用台账，对焊接设备的使用情况进行记录，做好焊接设备的维护和管理。定期对焊接设备进行各种参数的检测，保证焊接设备满足焊接需求。

大型储罐的利旧时应对原罐体防腐进行清除，待焊接完成后再次进行防腐处理，保证罐体的使用寿命满足施工设计要求。

焊接过程中需要建立安全生产责任制度，责任到人，保证现场工作人员各尽其职。现场需配备专职安全员，日常对施工现场进行检查，并编写安全生产日志，及时确定现场是否有重大危险源，编写应急预案并进行三级交底，从而杜绝安全事故。

4 结语

石化工业已成为化学工业中的基础工业，在国家经济发展中占有非常重要的地位。近年来响应国家碳中和、碳达标等政策，号召老旧石化生产企业越来越多的向新型石化生产企业转型。对于石化大型储罐这样比较典型的装置是建厂标配，对于旧储罐再利用的情况会越来越普遍。怎样做好大型储罐再利用和资源经济的合理再利用，需要相关部门制定出相关施工标准和规范，并依照国家标准、规范严格考核施工单位利旧设备的施工，以保障安全合理地进行利旧和改造，进一步保证装置和施工人员的安全。

本文有针对性地对石化大型储罐利旧施工提出了相关建议及应对措施，以期为其他同类储罐的利旧施工提供借鉴。