原料油罐玻璃鋼內(nèi)浮頂施工新工藝doc

100000m3原料油罐玻璃鋼內(nèi)浮頂施工摘要：中海殼牌南海石化項目五臺100000m3原料油罐設(shè)計采用玻璃鋼內(nèi)浮頂（以下簡稱內(nèi)浮頂），內(nèi)浮頂技術(shù)是荷蘭DMTankSystems公司的專利技術(shù)，已在世界上許多本文從內(nèi)浮頂?shù)闹饕牧闲阅艹霭l(fā)，詳細介紹了用來制作內(nèi)浮頂?shù)闹饕牧?內(nèi)浮頂上下兩層加強玻璃纖維板由玻璃氈和樹脂粘結(jié)而成，中間層是蜂巢板，整體密度只有190kg/m3，內(nèi)浮頂與罐壁之間靠特氟龍（Teflon）密封膠帶和雙層不銹鋼片組成件達到彈性密封。然后從內(nèi)浮頂?shù)氖┕すに嚦霭l(fā)，介紹了內(nèi)浮頂各工序的注意事項，并著重介紹了內(nèi)浮頂?shù)闹谱鞴に嚭透邷毓袒に?。?nèi)浮頂?shù)闹谱鞴に囋敿毥榻B了內(nèi)浮頂?shù)闹饕┕すに嚭妥⒁馐马?，按照?nèi)浮頂從模板鋪設(shè)、玻璃纖維和玻璃氈的磙壓、蜂巢板的鋪設(shè)、表玻璃纖維與玻璃氈的磙壓和噴涂防火樹脂的施工順序?qū)?nèi)浮頂?shù)氖┕すに囘M行了詳細介紹，并說明了樹脂在內(nèi)浮頂各層施工的配合比使用量，又著重強調(diào)了噴涂樹脂和輥輪磙壓方法，具有很強的可操作性和實際應(yīng)用性。內(nèi)浮頂固化工藝是經(jīng)過縮合、閉環(huán)、加成或催化等化學(xué)反應(yīng)，使樹脂發(fā)生不可逆的變化過程。常溫固化是通過添加固化劑來完成的，內(nèi)浮頂高溫固化是為了使樹脂獲得良好的耐熱性和耐腐蝕性，并確保內(nèi)浮頂充分硫化和局部熱應(yīng)力消除，在本文中詳細介紹了內(nèi)浮頂高溫固化工藝和實際操作過程。主題詞：原料油罐、玻璃鋼內(nèi)浮頂、樹脂、應(yīng)力、撓度、施工、固化1概述中海殼牌南海石化項目五臺100000m3原料油罐設(shè)計采用玻璃鋼內(nèi)浮頂，是國內(nèi)第一次引進該項技術(shù)進行施工，具有很大的難度和挑戰(zhàn)性。內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。罐壁罐壁邊緣板內(nèi)浮頂密封裝置液面圖1：內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)示意圖2內(nèi)浮頂材料性能2.1說明內(nèi)浮頂由中間層蜂巢板和加強型玻璃鋼上下面層組成，整體密度只有190kg/m3，不必另外增加浮艙式結(jié)構(gòu)就能漂浮在液面上，同時也能滿足內(nèi)浮頂設(shè)計基本載荷要求。內(nèi)浮頂與罐壁之間靠特氟龍（Teflon）密封膠帶和雙層不銹鋼片組成件達到彈性密封。內(nèi)浮頂共127個支柱均勻分布在原料油罐內(nèi)，每兩個相鄰支柱之間的距離不超過7m。內(nèi)浮頂漂浮在支柱以上時，緊緊貼合在液面之上；而當(dāng)內(nèi)浮頂停留于支柱位置時，內(nèi)浮頂與液面分離，通過通氣孔平衡內(nèi)浮頂上下的油氣壓力，進油時通氣孔排放下面的空氣和油氣，出油時保證不因液面下降而在內(nèi)浮頂下面形成真空。內(nèi)浮頂通氣孔一般沿內(nèi)浮頂四周均勻布置，其數(shù)量和規(guī)格根據(jù)進出原料油罐介質(zhì)的速度決定。2.2材料性能1）內(nèi)部核心材料——蜂巢板蜂巢板主要作用是用來抵抗剪切變形并增加內(nèi)浮頂?shù)暮穸群蛻T性模量。為了蜂巢板出入原料油罐方便，蜂巢板規(guī)格為2300×600×60mm的長條狀，性能見表1。蜂巢板機械性能表1名稱數(shù)值單位密度80kg/m3抗壓強度1.5N/mm2剪切強度0.5N/mm2彈性剪切模量8N/mm22）表層材料——加強型玻璃鋼主要作用是提高內(nèi)浮頂?shù)臋C械強度，降低固化時的收縮率，增加和調(diào)整內(nèi)浮頂?shù)暮穸?。性能見?。玻璃鋼機械性能表2名稱數(shù)值單位密度1500kg/m3彎曲強度120N/mm2彈性彎曲模量8000N/mm2頂層是兩層450g/m2玻璃氈和一層防火樹脂；底層是兩層600g/m2玻璃氈、一層60g/m2玻璃纖維表面氈（以下簡稱玻璃纖維）和一層石墨樹脂抗靜電層。玻璃氈要求是短切性好，毛絲少，抗靜電性能優(yōu)良，在切割時短切絲不會粘附在刀片上。對玻璃氈的質(zhì)量要求如下：①沿寬度方向面積質(zhì)量均勻；②短切絲在氈面中分布均勻，無大孔眼形成；③具有適中的干氈強度；④優(yōu)良的樹脂浸潤及浸透性。玻璃纖維采用中堿玻璃制成，因為氈薄、玻纖直徑較細，可吸收較多樹脂形成富樹脂層，遮住了玻璃氈的紋路，起到表面修飾作用。3）粘結(jié)材料——樹脂樹脂是溶于苯乙烯溶液的環(huán)氧雙酚A乙烯基樹脂，淡黃色透明液體，無機械雜質(zhì)，屬于中等活性，對酸、堿、鹽有顯著的耐化學(xué)腐蝕性，可承受100℃以下的高溫，極限承受溫度為120℃[1]。適用于制作復(fù)合材料部件，可用于既需要有突出的耐化學(xué)腐蝕性、又需要有良好的機械性能的石油化工領(lǐng)域。2.3荷載根據(jù)英國標(biāo)準(zhǔn)BS-2654內(nèi)浮頂可以承受2760N的動載。根據(jù)美國API650的標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)浮頂在任何位置時可以承受兩個人在內(nèi)浮頂上走動的重量（相當(dāng)于2200N動載）[2]，不會使內(nèi)浮頂受損或液體溢流到內(nèi)浮頂上。在受到局部載荷的條件下，內(nèi)浮頂允許最大下垂度是3%（210mm）。經(jīng)過實際測量，五臺100000m3原料油罐內(nèi)浮頂撓度大多集中在40～50mm之間，最大撓度為53mm。考慮到支柱支撐點（Φ700mm）的影響，測量數(shù)據(jù)遠小于允許最大下垂度。內(nèi)浮頂有足夠強度來滿足使用要求，內(nèi)浮頂在變形很大的情況下才會導(dǎo)致?lián)p壞，安全系數(shù)比較高。3施工準(zhǔn)備所有需要的工具、設(shè)備和各類原材料應(yīng)全部到場，按照平面布置圖擺放到位。壓縮機為樹脂泵和噴槍提供動力源來傳送樹脂，因此要安排專人看守、維護壓縮機，確保壓縮機正常工作。原料油罐內(nèi)焊接工作全部完成，照明和通風(fēng)設(shè)備安裝到位，保證原料油罐內(nèi)照明充足和空氣暢通。各類防護用具、設(shè)備按照施工人數(shù)和使用消耗量準(zhǔn)備充足，保證每個人進入原料油罐內(nèi)時都能正常佩帶。4模板安裝模板表面應(yīng)均勻平整，無明顯氣泡、無裂紋、無纖維裸露和分層等缺陷。模板用臨時支柱支撐，支撐高度比內(nèi)浮頂支柱高100mm。內(nèi)浮頂?shù)氖┕ぶ谱魅吭谀０迳线M行。臨時支柱安裝就位后使用水平儀進行找正找平，確保安裝桁條和模板后整臺罐的模板平整度偏差在±5mm之內(nèi)。模板與罐壁的預(yù)留距離要盡量小，確保邊緣板的安裝穩(wěn)定，并且內(nèi)浮頂邊緣板與罐壁的距離偏差一定要控制在±15mm之內(nèi)。內(nèi)浮頂人孔和其它開孔根據(jù)圖紙在安裝模板時直接預(yù)留。5內(nèi)浮頂制作工藝5.1內(nèi)浮頂制作模板安裝完畢找正找平后，開始進行內(nèi)浮頂?shù)闹谱?。?nèi)浮頂?shù)闹谱靼凑障冗吘壈搴髲膬蓚?cè)向中間的方法，依照底層（600g/m2玻璃氈）、中間層（蜂巢板）、頂層（450g/m2玻璃氈）的施工順序交叉進行。施工步驟如下：①將模板清理干凈，所有模板對接縫和損壞處用膠帶粘貼隔離保護，防止樹脂滲漏，損壞模板。②把摻有石墨和的樹脂均勻涂覆在模板上，厚度為0.02mm，每次施工寬度為1500mm。石墨的作用是內(nèi)浮頂約45min左右樹脂層干結(jié)后，即可以進行玻璃纖維的施工。③將玻璃纖維（60g/m2）平整鋪設(shè)在干結(jié)的樹脂層上，均勻噴涂一層樹脂，用毛刷輥輪多次磙壓壓平，不應(yīng)有皺折和破損。④然后立即（時間不長于20min）分層鋪設(shè)兩層玻璃氈（600g/m2）。噴涂樹脂時要均勻，并迅速用毛刷輥輪磙平，使樹脂充分浸潤玻璃氈，防止樹脂聚結(jié)起皺，用鋼齒輪輥輪均勻、充分擠壓玻璃氈之間的空氣，防止起泡、分層，影響內(nèi)浮頂?shù)膹姸?。⑤底層施工一定面積后，開始粘結(jié)蜂巢板。在底層玻璃鋼上均勻噴涂一層樹脂后，立即把蜂巢板粘貼到底層玻璃鋼上，并用重物壓緊，直到樹脂凝固而且蜂巢板與底層玻璃鋼貼合緊密。⑥蜂巢板與底層玻璃鋼粘貼養(yǎng)護至少24少時以上后，在蜂巢板上均勻噴涂一層樹脂，立即（時間不長于20min）分層鋪設(shè)兩層玻璃氈（450g/m2）。噴涂樹脂時要均勻，并迅速用毛刷輥輪磙平，使樹脂充分浸潤玻璃氈，防止樹脂聚結(jié)起皺，然后用鋼齒輪輥輪均勻、充分擠壓玻璃氈之間的空氣，防止起泡、分層，影響內(nèi)浮頂?shù)膹姸取＂咴趦?nèi)浮頂密封件和其它附件全部施工完畢后，在頂層玻璃鋼上噴涂一層防火樹脂。內(nèi)浮頂?shù)闹谱鹘Y(jié)構(gòu)圖如圖4所示。玻璃氈（玻璃氈（600g/m2）玻璃氈（450g/m2）蜂巢板玻璃氈（600g/m2）玻璃氈（450g/m2）頂層：防火樹脂（上表面）——底層：石墨+樹脂（下表面）玻璃纖維（60g/m2）圖4：內(nèi)浮頂?shù)闹谱鹘Y(jié)構(gòu)圖內(nèi)浮頂?shù)乃虚_孔部位、邊緣板位置和主要承重位置要根據(jù)需要增加玻璃氈的層數(shù)，一般增加3層450g/m2玻璃氈，確保內(nèi)浮頂?shù)某兄睾褪軓娏r不被破壞。促進劑與固化劑分別加入樹脂中，要充分攪拌均勻，絕不允許與樹脂未攪拌均勻的促進劑與固化劑互相接觸，否則會因化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生危險。在用樹脂噴涂罐壁邊緣的內(nèi)浮頂時，應(yīng)采用橡膠紙來保護罐壁，避免樹脂飛濺到罐壁上。每一層樹脂和玻璃氈磙壓完畢，應(yīng)立即用丙酮清洗輥輪和其它工具，防止樹脂硬化后粘結(jié)。玻璃鋼內(nèi)浮頂粘結(jié)一定時間后，用丙酮擦拭檢驗，以擦拭無明顯痕跡、無化學(xué)反應(yīng)為合格。固化完全的內(nèi)浮頂涂層用丙酮擦洗時不會發(fā)粘。樹脂是由碳氫化合物構(gòu)成的有機聚合物，具有可燃性，因此內(nèi)浮頂表層制作過程中，需要添加阻燃劑，使內(nèi)浮頂表層達到一定的阻燃要求。5.2樹脂配合比的選用樹脂的使用量必須嚴格控制，過多過少都會嚴重影響內(nèi)浮頂?shù)馁|(zhì)量。使用量過少會使內(nèi)浮頂粘結(jié)不牢固，達不到要求的機械強度；使用量過多會使內(nèi)浮頂脆性增大。樹脂的使用量應(yīng)根據(jù)具體的施工情況嚴格控制，表3是一臺100000m3原料油罐各層內(nèi)浮頂施工樹脂配比使用量，偏差量不應(yīng)超過2%樹脂使用量一覽表表3名稱單位用量總數(shù)量石墨底層1.2kg/m26638kg玻璃纖維0.25kg/m21450kg玻璃氈（600g/m2）2.6kg/m215080kg玻璃纖（450g/m2）1.9kg/m211020kg蜂巢板底層1.5kg/m28146kg蜂巢板頂層1.2kg/m26517kg防火樹脂0.9kg/m25000kg6模板拆除內(nèi)浮頂蜂巢板全部施工完畢并養(yǎng)護24h后，可以開始從內(nèi)浮頂人孔附近的中線1.5m處拆除支撐和模板，也可以在內(nèi)浮頂全部施工完畢后拆除。模板的拆除按照內(nèi)浮頂支撐的安裝順序，沿圓周方向從四周環(huán)饒向中間循序進行，使用液壓千斤頂將整個內(nèi)浮頂降低并放到支撐墊板上。7內(nèi)浮頂高溫固化7.1高溫固化方案樹脂固化是經(jīng)過縮合、閉環(huán)、加成或催化等化學(xué)反應(yīng)，使樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，常溫固化是通過添加固化劑來完成的。內(nèi)浮頂制作時會產(chǎn)生高放熱導(dǎo)致常溫固化期間的過熱現(xiàn)象，并因為熱應(yīng)力和應(yīng)變作用產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。室溫下固化一個月的內(nèi)浮頂苯乙烯的含量在3%左右，內(nèi)浮頂高溫固化后，苯乙烯的含量可以減少至0.2%左右。內(nèi)浮頂高溫固化是為了使樹脂獲得良好的耐熱性和耐腐蝕性，并確保內(nèi)浮頂充分硫化和應(yīng)力消除[3]。固化溫度為80～100℃，固化時間不少于12h。固化時一定要控制固化溫度不要超過120℃內(nèi)浮頂高溫固化前后要進行巴氏硬度試驗，具體硬度數(shù)據(jù)見表4。內(nèi)浮頂巴氏硬度表4固化時間巴氏硬度室溫固化24h后15～257天之后30～35高溫固化后＞35內(nèi)浮頂高溫固化有兩種操作方案：一種方案是向原料油罐內(nèi)沖水至一定高度，可以減少蒸汽加熱的區(qū)域，節(jié)省蒸汽用量；另一種方案是不向原料油罐內(nèi)沖水，用蒸汽加熱整個內(nèi)浮頂?shù)酌嬷凉薜椎膮^(qū)域?？紤]到現(xiàn)場實際情況，我們在水壓試驗后進行固化處理，采用第二種方案，可以節(jié)省沖水和排水的時間。固化示意圖如圖5所示。罐底罐底蒸汽出口蒸汽發(fā)生器蒸汽軟管罐壁開孔罐壁排氣孔人孔內(nèi)浮頂DN50法蘭截斷閥減壓閥閥圖5：高溫固化示意圖利用罐體開孔在臨時法蘭蓋上焊接一個DN50的法蘭，用加強型橡膠軟管作為蒸汽管道，原料油罐內(nèi)均勻分布四個蒸汽出口，通過一個主管與蒸汽發(fā)生器連接。選用生產(chǎn)量為8000kg/h的蒸汽鍋爐，原料油罐內(nèi)氣體可以加熱到80℃～100℃并能保證在24h之內(nèi)必須的固化溫度和罐體周圍環(huán)境影響而允許下降的溫度補償。7.3內(nèi)浮頂高溫固化內(nèi)浮頂高溫固化注意保證蒸汽管道末端的暢通，這樣才不至于產(chǎn)生超壓現(xiàn)象，也不會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。蒸汽出口周圍環(huán)境的最高溫度是100℃。即使排放的蒸汽在雙倍的壓力和雙倍的溫度條件下也不會產(chǎn)生過熱。蒸汽進入原料油罐就迅速膨脹，溫度不會超過100℃。采用橡膠軟管傳送蒸汽的時候，軟管的外表層溫度將達到約150℃在原料油罐內(nèi)均布安裝8個金屬溫度探測器，通過導(dǎo)線連接到罐外，溫度由專人每一小時測試并記錄一次。內(nèi)浮頂高溫固化不需要設(shè)定的升溫或降溫速率，只要保證內(nèi)浮頂加熱至80℃～100℃不少于12h就可以了。內(nèi)浮頂高溫固化溫度曲線見圖600204060801002610141822時間(h)溫度（℃）T罐內(nèi)溫度(℃)圖6：高溫固化溫度曲線8內(nèi)浮頂使用注意事項內(nèi)浮頂使用前必須進行升降試驗。為防止內(nèi)浮頂?shù)拿芊庋b置受到破壞，內(nèi)浮頂?shù)纳邓俣炔怀^1.5m/h，實際監(jiān)測的內(nèi)浮頂升降速度應(yīng)控制不超過2cm/min原料油是一種高導(dǎo)電性液體，在正常進出油操作時應(yīng)避免電量的堆積。為了將原料油罐內(nèi)的電量減少到最小，在液面超過500mm內(nèi)浮頂漂浮之前進出油管入口處的流量應(yīng)控制在1m/s以內(nèi)。在內(nèi)浮頂即將漂浮之前，要注意觀察、監(jiān)測內(nèi)浮頂開始漂浮時的情況，避免內(nèi)浮頂無法漂浮造成損壞或者原料油溢出。在原料油罐內(nèi)液面低于3m時，進出油速度不應(yīng)太快，以防止對內(nèi)浮頂?shù)拿芊庋b置造成損壞。因檢修需要提高內(nèi)浮頂高度時，應(yīng)根據(jù)內(nèi)浮頂支柱的布局，從原料油罐中心開始沿圓周方向逐步向外提高，每次提高的高度不大于100mm。當(dāng)需要提升的高度超過100mm時，應(yīng)重復(fù)以上操作，將內(nèi)浮頂逐漸提高到所需要的高度。下放內(nèi)浮頂?shù)牟僮黜樞蛘门c提高內(nèi)浮頂?shù)牟僮黜樞蛳喾矗瑥耐庵荛_始向內(nèi)逐步降低內(nèi)浮頂?shù)母叨?，每次降低的高度不大?00mm，直至降低到罐底。臨時支撐上下要用橡膠墊片保護罐底和內(nèi)浮頂，以防止對罐底和內(nèi)浮頂造成損壞。結(jié)束語目前國內(nèi)使用最多的為鋼制或鋁制內(nèi)浮頂，玻璃鋼內(nèi)浮頂還是國內(nèi)第一次采用該項技術(shù)。通過五臺100000m3原料油罐內(nèi)浮頂?shù)氖┕ず瓦\行，與鋼制或鋁制內(nèi)浮頂相比，玻璃鋼內(nèi)浮頂具有無比的優(yōu)越性和先進性，值得在國內(nèi)廣泛推廣使用1）玻璃鋼內(nèi)浮頂重量輕，每臺重約80t，而一臺鋼制內(nèi)浮頂重量300t以上，由于玻璃鋼內(nèi)浮頂不需要設(shè)置密封艙，使儲罐的有效容積增大。2）玻璃鋼內(nèi)浮頂現(xiàn)場加工制作簡單，不需要特殊的設(shè)備，技術(shù)也簡單易學(xué)。3）玻璃鋼內(nèi)浮頂導(dǎo)電性能好，與多種化工