第八篇球形儲罐安裝第一章球形儲罐介紹第一節(jié)簡介球形儲罐被廣泛應(yīng)用在石油、化工、治金等工業(yè)部門，用來貯存氣體、液體及液化氣（乙烯、丙烯、丙烷、氧氣、氮?dú)?、石油氣、液氨、液氯）及輕烴油品等。球形儲罐與立式貯罐比較，在容積、壓力相似，罐壁內(nèi)應(yīng)力最小，并且均勻，鋼材消耗量普通可減少30%~45%以上。另外，球罐還含有占地面積小、基礎(chǔ)工程量小等特點(diǎn)，因此國內(nèi)外應(yīng)用越來越廣泛。下面以m3球罐為例，講述球罐的安裝過程。m3球罐普通采用混合四帶式設(shè)計(jì)，自上而下分為上極帶、上溫帶、赤道帶、下極帶四部分，下設(shè)10根支柱，累計(jì)有54塊球殼板構(gòu)成，焊縫長度為458.4米。第二節(jié)球形儲罐的幾個(gè)組焊辦法比較一、傘形架安裝法安裝球罐優(yōu)點(diǎn)：傘形架安裝簡樸、方便。傘形架可重復(fù)運(yùn)用。傘形架的重量由中心柱承當(dāng)，球殼板的附加應(yīng)力小，組對容易。傘形架易安裝易拆除，節(jié)省安裝時(shí)間。缺點(diǎn)：由于有中心柱的存在，球罐整體焊接后才干安裝下極板，容易造成組對變形。由于中心柱易失穩(wěn)，該辦法不能安裝大型球罐。二、腳手架法安裝球罐優(yōu)點(diǎn)：可安裝多個(gè)規(guī)格球罐，不受體積限制。缺點(diǎn)：罐內(nèi)需要擔(dān)設(shè)滿堂紅腳手架，腳手架用量太大，腳手架的重量由球罐承當(dāng)，球殼板的附加應(yīng)力大，組對困難。第二章球形儲罐安裝第一節(jié)球罐組焊施工流程圖預(yù)制構(gòu)件接受與質(zhì)量復(fù)驗(yàn)預(yù)制構(gòu)件接受與質(zhì)量復(fù)驗(yàn)球殼板定位塊焊接支柱組對帶支柱赤道板吊裝下板帶吊裝內(nèi)腳手架搭設(shè)上溫帶吊裝上極帶吊裝安裝精度檢查球罐整體調(diào)節(jié)點(diǎn)焊縱縫焊接各帶環(huán)縫焊接勞動保護(hù)安裝整體熱解決水壓、氣密實(shí)驗(yàn)磁粉抽查檢查PT基礎(chǔ)驗(yàn)收劃線搭設(shè)防風(fēng)防雨棚碳弧氣刨無損檢測幾何形狀檢查防腐保溫工程竣工1、球罐基礎(chǔ)驗(yàn)收球罐安裝前，應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙和基礎(chǔ)施工單位交工資料，對基礎(chǔ)各部分尺寸外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。2、受壓元件的檢查2.1、坡口檢查坡口角度的允許偏差為±2°30″。坡口表面應(yīng)平滑，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于或等于25μm平面度B≤1mm坡口表面應(yīng)進(jìn)行100%的滲入檢測。溶渣與氧化鐵皮應(yīng)消除干凈，坡口表面不得有裂紋和分層等缺點(diǎn)，若有缺點(diǎn)時(shí)，應(yīng)將缺點(diǎn)徹底去除，并經(jīng)滲入探傷確認(rèn)沒有缺點(diǎn)后可修補(bǔ)。焊后磨平，使其保持原有坡口形狀及尺寸。若發(fā)現(xiàn)有不允許的缺點(diǎn)，應(yīng)加倍抽查；若仍有不允許的缺點(diǎn)，應(yīng)逐件檢測。2.2、幾何尺寸檢查長度方向的弦長允許偏差不不不大于 ±2.5mm寬度方向的弦長允許偏差不不不大于±2mm對角線方向的弦長允許偏差不不不大于±3mm球殼板曲率任何部位與樣板允許間隙≤3mm球殼板曲率測量辦法是：球殼板弦長L≥2m時(shí)，應(yīng)采用樣板弦長2m，球殼板弦長L＜2m時(shí)，應(yīng)采用樣板弦長等于球殼板弦長。兩條對角線應(yīng)在同一平面上，用兩直線對角測量，兩直線的垂直距離不得不不大于5mm。2.3、測厚檢查（20%球殼板）抽檢上、下極板各不少于兩塊，赤道帶、上溫帶不少于一塊，每張球殼板檢測不不大于5點(diǎn)。鋼板的實(shí)際厚度不得不大于名義厚度減去鋼板的負(fù)偏差，即不不大于0.25mm。抽查若有不合格，應(yīng)加倍抽查；若仍有不合格，應(yīng)逐件檢測。2.4、超聲波探傷（20%球殼板）球殼板周邊100mm范疇內(nèi)進(jìn)行全方面積超聲波檢測抽查，上、下極板各不少于兩塊，赤道帶、上溫帶不少于一塊。合格等級Ⅲ合格。若發(fā)現(xiàn)有不允許的缺點(diǎn)，應(yīng)加倍抽查；若仍有不允許的缺點(diǎn)，應(yīng)逐件檢測。2.5、支柱檢查用肉眼逐根檢查支柱的外觀，其表面不得有裂紋，折疊，軋折離層裂紋和結(jié)疤等缺點(diǎn)存在。支柱全長長度允許偏差為3mm。支柱全長的直線度偏差應(yīng)不大于或等于全長的1/1000，且不應(yīng)不不大于10mm。支柱與支柱底板焊接后應(yīng)保持垂直，其垂直度允許偏差不應(yīng)超出2mm。檢查支柱上下支耳的角度，位置與否適宜。2.6、組焊件的檢查分段支柱上段與赤道板組焊后，采用弦長不不大于1m的樣板檢查赤道板的曲率，其間隙不得不不大于3mm。上段支柱直線度的允許偏差為上段支柱長度的1/1000，軸線位置偏移不應(yīng)不不大于2mm。第二節(jié)球罐組裝1、定位塊的定位焊接定位塊除上極中板縱縫焊在外側(cè)，其它均焊在球殼內(nèi)側(cè)，其焊接工藝同正式焊縫。焊接之前應(yīng)劃出定位塊位置線。2、下支柱與上支柱的組焊首先，將帶支柱的赤道板吊放于15m×10m預(yù)制平臺上與下支柱組對焊接。焊接時(shí)須對稱點(diǎn)焊和對稱焊接，支柱組裝成型后測量好的支柱底面到赤道帶中心線的實(shí)際長度，做好統(tǒng)計(jì)擬定對應(yīng)各柱基礎(chǔ)標(biāo)高。3、組裝與調(diào)節(jié)吊裝殼板，吊裝時(shí)要盡量運(yùn)用定位塊和專門吊具，否則運(yùn)用吊耳的材質(zhì)必須與球殼板材質(zhì)相似。吊裝前先將上拉桿安裝在支柱上耳板上，并用10#線臨時(shí)將拉桿綁在支柱上，避免吊裝時(shí)碰壞拉桿。從零度開始吊裝，首先吊裝靠近零度的第一塊帶支柱的赤道板，使其安裝在對應(yīng)十字線上，為避免傾倒，用3根鋼絲繩臨時(shí)拉住，用經(jīng)緯儀測量，調(diào)好支柱垂直度。第二塊板吊裝仍是靠近零度的帶支柱的赤道板，使其安裝在與已就位的第一根支柱相鄰的基礎(chǔ)墩中心線上，并用兩根鋼絲繩里、外方向拉住，找好支柱垂直度，此時(shí)可將兩支柱間拉桿安裝好但不要調(diào)緊。第三塊吊裝是零度不帶支柱的赤道板，插裝在已就位的兩塊赤道板中間大致找好坡口間隙和錯(cuò)邊，并用組裝卡具加以固定。后來繼續(xù)按一塊帶支柱的赤道板，一塊不帶支柱的赤道板的次序進(jìn)行吊裝，直到赤道板閉合。赤道帶是整個(gè)球罐的基準(zhǔn)帶，對其它各帶組焊質(zhì)量影響很大，要精心調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)內(nèi)容：赤道帶水平度、對接焊縫坡口間隙、棱角量、錯(cuò)邊量、橢圓度、支柱垂直度和上、下環(huán)口的平齊等項(xiàng)目，為避免組裝時(shí)產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力，嚴(yán)禁強(qiáng)力組裝。調(diào)節(jié)拉桿，使支柱垂直度、赤道帶橢圓度達(dá)成原則規(guī)定。然后按同樣辦法組裝其它各帶。第三節(jié)焊接一、焊材的檢查1、球罐使用的焊條必須含有質(zhì)量證明書。2、按規(guī)格及批號對焊材進(jìn)行檢查。測定辦法按GB3965—83甘油法進(jìn)行。二、焊接工藝評定按GB12337-1998《鋼制球形儲罐》及JB/T4708-《鋼制壓力容器焊接工藝評定》中的規(guī)定，進(jìn)行對接焊縫焊接工藝評定。焊接工藝評定過程，按所擬定焊接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行試件施焊及機(jī)械性能的實(shí)驗(yàn)來測定所擬定工藝指導(dǎo)書的焊接接頭的使用性，提出綜合性焊接工藝評定報(bào)告。焊接工藝評定和作業(yè)指導(dǎo)書能夠進(jìn)行延用。三、焊工管理參加球罐焊接的焊工，必須持有技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的使用期內(nèi)焊工合格證。合格證的項(xiàng)目必須與球罐施焊位置相符，焊工本身含有良好思想素質(zhì)及身體素質(zhì)。焊工在球罐施焊過程中，必須嚴(yán)格按著焊接工藝過程卡規(guī)定的程序、工藝參數(shù)進(jìn)行施焊。四、焊接線能量的控制線能量的計(jì)算Q=60IU/V式中Q—焊接線能量，單位J/cmI—焊接電流，單位AU—電弧電壓，單位VV—焊接速度，單位cm/min焊接過程中，焊接工程師要嚴(yán)格測定每名焊工的焊接線能量，及時(shí)糾正焊接工藝錯(cuò)誤，并做好統(tǒng)計(jì)。五、焊條的管理焊條對的管理并合理的使用，是確保焊接質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一。現(xiàn)場設(shè)有二級焊材庫，庫房應(yīng)通風(fēng)良好。焊條烘干：E5015焊條烘干溫度350—400℃，恒溫1小時(shí)，溫度降至100-150℃時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)入恒溫箱內(nèi)，恒溫在100-150℃，焊條從恒溫箱中取出放在焊條保溫筒內(nèi)，取出的焊條應(yīng)在4小時(shí)用完，4小時(shí)未用完焊條要重新烘干，焊條烘干的次數(shù)不超出二次。六、球罐施焊環(huán)境規(guī)定球罐在施焊前當(dāng)出現(xiàn)下列任一狀況時(shí)應(yīng)采用有效防護(hù)方法后，方可施焊。相對濕度不不大于90%時(shí)。環(huán)境溫度在-5℃下列時(shí)。七、產(chǎn)品焊接試板試板材質(zhì)及厚度與球殼板相似，試板的尺寸為360mm×650mm每臺球罐應(yīng)按施焊位置（橫、立、平+仰）各做一塊產(chǎn)品試板，且試板與球罐一起進(jìn)行熱解決。試板應(yīng)由施焊球罐的焊工，采用施焊球罐時(shí)相似的條件和相似的焊接工藝焊接。試板焊完后進(jìn)行外觀檢查，并進(jìn)行100%射線探傷（Ⅱ級合格）或超聲探傷（Ⅰ級合格），取樣時(shí)可避開缺點(diǎn)。焊接試板的拉伸、彎曲性能實(shí)驗(yàn)如不合格，允許對不合格的項(xiàng)目取雙倍試樣進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。沖擊實(shí)驗(yàn)成果不符合規(guī)定時(shí)，可再取一組（3個(gè)）試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，合格指標(biāo)為：前后兩組6個(gè)試樣的沖擊功平均值不低于規(guī)定值，允許有兩個(gè)試樣的沖擊功不大于規(guī)定值其中不大于規(guī)定值70%的只允許有一種。八、焊縫名稱及編號焊縫名稱編號序號焊縫名稱數(shù)量焊縫編號1上極板焊縫10第1條F1×22上小環(huán)焊縫1BF3上溫帶縱焊縫20第1條B1×24上大環(huán)縫1AB5赤道帶縱縫20第1條A1×26下小環(huán)縫1AG7下極板焊縫10第1條G1×2九、焊接定位焊定位焊必須在球殼體、直徑、橢圓度、棱角度、錯(cuò)邊量和坡口間隙等調(diào)節(jié)合格后進(jìn)行?？v焊縫定位焊一定要從焊縫中心向兩端進(jìn)行，環(huán)焊縫固定焊從0°開始逆時(shí)針進(jìn)行。定位焊在初焊層的背面，焊接工藝與球罐的正式焊接工藝相似，出現(xiàn)裂紋時(shí)必須去除。定位焊為每間隔250—300mm焊接長度不不大于50mm，但丁字縫處以縱縫為中心向兩方向間隔50mm焊150mm。球罐所用定位塊、限位塊及卡具等臨時(shí)固件的焊接與定位焊相似。定位焊時(shí)必須在焊接處引弧，注意不要產(chǎn)生咬肉和電弧擦傷球殼板。焊接程序?yàn)榱藴p少焊接變形和焊接應(yīng)力，球罐施焊程序總的原則是先焊縱縫后焊環(huán)縫，先焊大坡口，后焊小坡口。焊接次序?yàn)椋撼嗟缼Эv縫外側(cè)焊接→上溫帶縱縫外側(cè)焊接→上極頂外側(cè)焊接→下極頂外側(cè)焊接→上大環(huán)縫外側(cè)焊接→下小環(huán)縫外側(cè)焊接→上小環(huán)縫外側(cè)焊接→赤道帶縱縫內(nèi)側(cè)焊接→上溫帶縱縫內(nèi)側(cè)焊接→上極頂內(nèi)側(cè)焊接→下極頂內(nèi)側(cè)焊接→上大環(huán)縫內(nèi)側(cè)焊接→下小環(huán)縫內(nèi)側(cè)焊接→上小環(huán)縫內(nèi)側(cè)焊接。氣刨清根球殼板的外側(cè)焊完后內(nèi)側(cè)焊前必須用碳弧氣刨清根，碳棒使用φ6mm、φ10mm兩種，電源采用ZXG-650硅整流焊機(jī)，焊接電流在（35-50）d范疇內(nèi)（其中d為碳棒直徑），采用直流正接，氣刨速度以0.5-1.2mm/min為宜，碳棒伸出導(dǎo)電嘴長度為50-80mm。刨槽形狀為U形，一次刨削寬度為d+（1~2）mm，刨槽內(nèi)不得有夾碳、銅斑等現(xiàn)象，對于氧化渣、夾碳、銅斑等必須用角向磨光機(jī)打磨掉，并進(jìn)行著色檢查合格才干焊接。十、防變形方法嚴(yán)格球殼板進(jìn)場檢查，確保每一塊球殼板的曲率都符合規(guī)定。細(xì)化定位塊排列分布圖，必須滿足能確保每一條焊縫的間隙、錯(cuò)邊量、棱角量均可進(jìn)行調(diào)節(jié)。組裝后，對球罐整體進(jìn)行檢查，符合規(guī)定后再進(jìn)行點(diǎn)焊。正式焊接時(shí)，必須專人負(fù)責(zé)，統(tǒng)一安排，杜絕個(gè)人隨意焊接。在容易變形的丁字焊縫處，內(nèi)側(cè)在焊接時(shí)卡具不許拆除。焊接時(shí)對球罐的棱角量進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，避免出現(xiàn)棱角超差。嚴(yán)禁在球殼板表面進(jìn)行引弧，隨意焊接其它臨固件。十一、焊后質(zhì)量檢查焊后形成的棱角度（用弧長為1000mm樣板檢查），E值不得不不大于10mm。球殼兩板間的凈距與球殼設(shè)計(jì)內(nèi)直徑之差和赤道截面最大內(nèi)直徑與最小直徑之差，均應(yīng)不大于球殼設(shè)計(jì)內(nèi)徑的0.7％且不不不大于80mm。焊縫表面的幾何尺寸及外觀的規(guī)定：焊縫表面不得有裂紋、咬邊、氣孔、弧坑和夾渣等缺點(diǎn)，并不得留有熔渣與飛濺物。內(nèi)部缺點(diǎn)檢查球殼板對接焊縫按GB4730-94進(jìn)行100％射線探傷檢查，合格原則為Ⅱ級。十二、球殼板表面缺點(diǎn)的修復(fù)電弧擦傷或機(jī)械操作和夾具焊接等因素在使球板表面出現(xiàn)了缺點(diǎn)，但凡不不大于2mm深的缺點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)焊，每處的補(bǔ)焊面積應(yīng)在50cm2之內(nèi)。同一張球殼板有多處需補(bǔ)焊時(shí)，每處的間隔應(yīng)不不大于50mm，修補(bǔ)總面積不得超出球殼板面積的5％。修補(bǔ)的焊接與對應(yīng)焊縫的焊接工藝相似。十三、焊縫內(nèi)部缺點(diǎn)的修復(fù)焊縫內(nèi)部缺點(diǎn)返修：通過底片及超聲波探傷來擬定焊縫內(nèi)部或外部缺點(diǎn)的位置、深度，為此擬定內(nèi)側(cè)或外側(cè)返修且去除缺點(diǎn)深度不得超出球殼厚度的2/3。用碳弧氣刨將表面焊肉刨去，去除缺點(diǎn)，刨槽要比缺點(diǎn)長，即最小長度不得不大于50mm，經(jīng)打磨著色檢查無缺點(diǎn)后進(jìn)行焊接。補(bǔ)焊后進(jìn)行100%射線探傷，參加返修的焊工規(guī)定技術(shù)高，有豐富實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要嚴(yán)格執(zhí)行返修工藝規(guī)范。同一部位焊縫返修的次數(shù)不能超出兩次，當(dāng)超出兩次時(shí)必須采用可行的技術(shù)方法，并經(jīng)總工程師同意后方可施焊。第四節(jié)球罐熱解決一、熱解決辦法及目的由于焊接有殘存應(yīng)力，熱解決目的就是消除殘存應(yīng)力，改善球罐的使用性能，如避免焊縫硬化裂紋和延遲裂紋，使焊接硬化區(qū)軟化和改善塑性和韌性，減少氫腐蝕敏感性。由于焊縫金屬的收縮以及整個(gè)焊縫區(qū)域的不均勻受熱和冷卻，從而在焊縫附近產(chǎn)生殘存應(yīng)力的不利狀態(tài)，加上焊縫的熱影響區(qū)有較大的淬硬傾向和焊縫中殘存氫的存在，因此增加焊后延遲裂紋和在使用過程產(chǎn)生冷裂紋的危險(xiǎn)，同時(shí)也會使焊接接頭的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，低溫韌性變化，為避免上述危險(xiǎn)，改善球罐性能。因此對球罐進(jìn)行整體熱解決。二、熱解決工藝鋼材及合金為消除應(yīng)力而施行的退火稱為應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火普通在稍高于再結(jié)晶溫度下進(jìn)行，不同鋼材的熱解決溫度，在圖樣上有明文規(guī)定。加熱時(shí)在300℃以上，升溫宜在50-80℃/h范疇內(nèi)，降溫時(shí)從625±25℃至300℃的降溫速度宜控制在30-50℃/h之間，300℃下列應(yīng)在空氣中自然冷卻；在300℃以上的升溫和降溫階段，球殼表面上相鄰兩測溫點(diǎn)溫差不不不大于130℃，恒溫時(shí)間150min，根據(jù)上述原則繪制出理論熱解決工藝曲線。三、測溫系統(tǒng)測溫點(diǎn)《球罐施工及驗(yàn)收》GB50094-98規(guī)定測溫點(diǎn)應(yīng)均勻分布在球殼體表面，相鄰測溫點(diǎn)的間距宜在4.5m內(nèi)