目前从改变能源结构和改善环境状况角度出发，天然气作为一种清洁能源正迅速地被开发利用，液化天然气（LNG）项目在各地纷纷启动。LNG储罐是项目的关键设备，所占的投资比例较高，而目前应用最广泛的是圆柱型常压低温储罐。本文主要介绍大型LNG储罐内罐底板的施工顺序，并针对焊接容易出现气孔和焊接变形等影响底板质量问题的控制措施。

目前从改变能源结构和改善环境状况的角度出发，天然气作为一种清洁能源正迅速地被开发利用，液化天然气（LNG）项目纷纷开始在各地启动。沿海城市一般会建设LNG接收站，并从海外接收LNG；而内陆拥有天然气资源的地区则建设LNG液化工厂。但无论是LNG接收站，还是LNG工厂，LNG储罐都是关键设备，所占投资比例较高，而目前应用最广泛的是圆柱型常压低温储罐。

罐内储存介质为LNG饱和液体，温度为-163℃~-160℃，中国空分设备有限公司设计的内罐板材大多采用06Cr19Ni10不锈钢板材，底板由边缘环板、中幅板组成，边缘环板由多块板拼成的外圆内多边形的环状结构，中幅板为多边形平板结构，边缘环板由对接焊缝连接，中幅板由角焊缝连接，边缘环板和中幅板通过龟甲缝焊接在一起，构成整个底板。底板和罐壁通过大角焊缝相连，底板结构示意图如图1。如何根据储罐结构确定合理的施工方案是保证质量的关键。通过多个项目的实践，空分公司在保证储罐施工质量方面积累了丰富的经验，保证了储罐的质量，并受到了多个用户的一致好评和肯定。

施工顺序

确定合理的施工时序是保证现场施工质量的关键一步。根据罐体结构和材质特点，空分公司确定了以下施工顺序，并保证了施工的顺利进行和质量。

首先在储罐基础上以十字中心线为基准标出底板铺设的控制线。然后按照内罐底板的安装顺序进行安装：先安装边缘环板，后沿罐底中心板两端逐层铺设中幅板，将基准线移植到底板上表面，再由中间中幅板，向两侧逐行铺设，每行中幅板应由中间向两侧依次铺设，要保证任意相邻两条焊缝的间距不应小于300mm，底板铺设示意图如图2。

中幅板为搭接铺设，要求搭接宽度30mm（最小25mm），在铺设下一块底板之前，要将底板搭接部位抛光。当搭接接头为3层底板重叠时，应将最上层底板切角，切角长度应为搭接宽度的2倍，其宽度应为搭接长度的2/3，具体方式见图3。

焊接先焊边缘环板对接焊缝，再焊其他焊缝。底板边缘环板焊缝一般采用加垫板的对接接头，采用不等间隙，外侧间隙宜为6~8mm，内侧间隙宜为8~12mm；当采用气体保护焊时，外侧间隙宜为3~5mm，内侧间隙宜为6~8mm。

中幅板焊接遵循先短焊缝，后长焊缝的原则。中幅板与边缘环板的搭接宽度不小于60mm。焊接边缘环板与中幅板的搭接焊缝时，应使用数名焊工沿边缘环板一周均匀分布，沿同一方向按分段退焊的方法施焊，焊缝长度为1.5~2m。

质量控制措施

内罐底板材料为06Cr19Ni10板材，其主要优点为：易焊接、可塑性好、稳定性好。但实际施工中也常遇到晶间腐蚀、应力腐蚀、过热裂纹等问题；同时因其膨胀系数大，导热性差，焊接中易产生变形。焊接时应采用小电流、快速焊、一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不作横向摆动，控制线能量的输入。焊接材料选用A102不锈钢焊条，其属于酸性酞钙型不锈钢焊条，具有良好的工艺性能，但底板焊缝焊接主要是平焊缝易产生气孔，影响焊缝质量。

预防气孔措施

焊前应彻底清理焊接区域，保证焊接区域内干燥、无污渍。焊前焊条要烘干，温度约150℃。在焊接过程中，烘干后的焊条要放在干净防潮的焊条筒内，防止损坏和吸潮。对于中幅板角焊缝至少焊接两层（如图4），各层的宽度要小。第一层焊后清理溶渣和处理缺陷，冷却后，再焊下一层。相邻焊道或焊层的焊接方向要相反，焊接接头要错开。焊接完成所有角焊缝均需渗透检验，并用真空试漏进行严密性试验，真空压力在27kPa时不得泄漏。

预防变形措施

设计排版法。设计时尽量选用规格较大的板材，减少焊缝的总量。由于罐底板焊缝的纵向收缩量的大小与焊缝总长成正比，减少焊缝有效地减少焊缝的纵向收缩量，产生的压应力的数值降低，不容易达到钢板的屈服点，降低产生波浪变形的可能。排版时，可采用条带型结构，将长焊缝变为分段的短焊缝，减少长焊缝的数量，更有利于控制底板的焊接变形。

采用合理的焊接顺序。合理的焊接顺序是解决罐底板边缘环板与壁板的大角焊缝焊接时收缩对中幅板的整体影响。大角焊缝为双面角焊缝，如先将边缘板与中幅板相连，就会使中幅板受周向压力，极易产生失稳变形。为解决这个问题，采取的焊接顺序为：先组焊边缘环板，再组焊中幅板，中幅板边缘尺寸留100mm的余量，搭在边缘板上。中幅板焊接时从中心向外将中幅板分成多个区块，焊接区块内焊缝，将区块联成一个大块，再焊通长缝；整个中幅板焊接过程中，焊接收缩量要不受边缘环板阻碍，减少焊接应力。中幅板焊接完成后进行大角缝焊接，最后进行中幅板与边缘板的龟甲缝焊接，此时焊缝收缩受到边缘板的强力阻碍，使整个中幅板受到拉伸作用，大大降低了中幅板失稳波浪变形的可能。底板焊接顺序如图5（注：第四次焊接应在罐壁板与底板边缘环板焊接完成后进行)。

底板边缘环板可以采用加垫板的焊接（如图6），同时在焊接过程中应对焊缝刚性加固，可以有效的减小焊接变形。加固方法如图7：

幅板一般选用5mm的薄板，容易产生失稳变形。焊接前，在焊缝两侧放置柔性重物压制；采用分段焊接的方法，使焊缝有多个起点和终点，降低了应力达到屈服极限的长度，焊缝总长范围内应力平均值降低，发生塑性变形的区域减小，减少了焊接变形。在实际施工中，采用的焊接方法为：短缝焊接时，分成4～6段分段退焊；通长缝焊接时，以中心为界，将焊缝分为12～14段进行分段退焊。

小结

内罐底板是大型LNG储罐重要组成部分，安装质量控制相当重要，特别是底板中幅板焊后采用渗透检验和真空试漏，存在人为因素，必须加强施工人员质量意识，消除质量隐患。内罐底板虽然容易产生质量问题，只要采取合理的焊接程序及相应的控制技术措施，可以保证施工质量。目前我司已有多个大型LNG储罐投入运行，没有发生过因内罐底板质量引起事故，收到了良好的社会效益和经济效益。

【参考文献】

[1] API620 11th edition，Design and Construction of Large,Welded,Low-pressure Storage Tanks；

[2] 顾安忠等。液化天然气技术[M]。北京:机械工业出版社，2003；

[3] SH/T 3537-2002《立式圆筒型低温储罐施工技术规程》。