1、球形儲罐整體熱處理施工1、前言球形儲罐是一種受焊接約束較大的壓力容器,焊后消除應(yīng)力是非常重要的.為了 消除焊接殘余應(yīng)力,在球罐組焊、無損檢測等各項工作全部完成后,需要對球罐進行熱處理.熱處理方法為電加熱法和燃燒法.我公司有20余年球罐安裝歷史,在200多臺球罐的安裝過程中積累了 豐富的現(xiàn)場熱處理經(jīng)驗.通過多年內(nèi)燃法整體熱處理球罐的探索,對球罐內(nèi)燃法整體熱處理進行了 改進:采用雙噴嘴加長明燈代替單噴嘴.2、工程特點陜西xx(集團)煉化項目xx煉化項目為陜西xx集團的重點項目.我單位施工的儲運系統(tǒng)液化氣罐區(qū)及泵棚43單元4臺2000米3液化氣球罐(43-T-0508)制安工程為該項目的關(guān)鍵點.舉例

2、液化氣球罐(43-T-08)參數(shù)如下:容器名稱液化氣罐設(shè)計壓力1.625米Pa球殼材質(zhì)15米nNbR壁 厚42米米容 積2000米3介 質(zhì)液化氣球罐位號43-T-08類 別球罐焊后,需進行整體熱處理.熱處理方法為,主要以內(nèi)燃辦法為主,在下極板適當(dāng)敷設(shè)電加熱器輔助加熱.3、內(nèi)燃法熱處理工藝原理燃油內(nèi)燃法,原理是以球罐本身為燃燒室,以壓縮空氣為霧化劑,以自然風(fēng)作為助燃的二次風(fēng)、三次風(fēng),用液化氣作為點火材料,點燃裝在球罐下極入孔上處的兩個高壓噴嘴,將壓縮空氣送入噴嘴,氣體噴出后將柴油霧化,同時調(diào)節(jié)油、風(fēng)量使其在球罐內(nèi)穩(wěn)定的燃燒,煙氣由裝在上極人孔上帶蝶閥的煙囪排出.這樣噴嘴燃燒形成的熱量就會以對流和

3、輻射的方式使球罐殼體達到一定溫度,此時鋼材并不發(fā)生相變.在退火溫度下鋼的屈服強度大大降低,于是就發(fā)生金屬蠕變,使焊縫附近的殘余彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?殘余應(yīng)力得以釋放.較長時間的保溫,有利于焊縫金屬中氫的擴散.這樣焊接殘余應(yīng)力得以消除,避免延遲裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生,提高球罐的使用性和安全性.3.1球罐整體熱處理:3.1.1傳統(tǒng)的霍克噴嘴內(nèi)燃法整體熱處理是使用單個噴嘴、單套供油、供風(fēng)系統(tǒng)進行.工作時,柴油在壓縮空氣的帶動下,通過霍克噴嘴噴射使燃料油霧化,并以高速噴出,通過兩邊的點火器點燃,高速的火焰流由下人孔進入球體,在球內(nèi)靠對流和輻射來加熱球體,由操作系統(tǒng)控制燃油,風(fēng)壓改變火焰的長度及燃燒

4、過程,使球內(nèi)的溫度按熱處理工藝卡規(guī)定的要求升降.當(dāng)熱處理較大的球罐(如2000米3球罐)時,一般是更換較大型號的噴嘴,以滿足球罐熱處理的熱工需求,其工藝缺點如下:1 大型號噴嘴在工作時所匹配的工藝參數(shù)較大,如GD79的噴嘴其供風(fēng)系統(tǒng)所需的風(fēng)壓值一般大于0.35米Pa,熱處理時較大的風(fēng)壓易吹滅點火器造成熄火,重新點燃后易出現(xiàn)喘振和回火現(xiàn)象,加大了 安全風(fēng)險,同時導(dǎo)致不必要的熱損失.2 當(dāng)使用大型號噴嘴進行熱處理時,其火焰長度雖然通過增加進風(fēng)量可有限壓縮,但火焰長度仍然較GD4.89的噴嘴火焰長約1/3,它會導(dǎo)致在熱處理的恒溫階段罐體上下溫差大于標準規(guī)定的50.常規(guī)的補救措施是在球罐的下極板增加一

5、套電加熱裝置,以平衡罐體的上下溫差.3 較大一次風(fēng)風(fēng)壓增加了 二次風(fēng)的進風(fēng)量,因而加快了 罐體內(nèi)熱氣流與罐外冷氣流的對流速度,從而增大了 熱損耗,降低了 燃油的熱工效率.3.1.2 雙噴嘴內(nèi)燃法工藝 1 在利用原有供油、供風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上(原有供油、供風(fēng)系統(tǒng)的余量較大,一般均可滿足雙噴嘴的系統(tǒng)用量),將單噴嘴時的大供油、供風(fēng)量改為雙噴嘴,以較小的供油量以及較低的霧化空氣壓力,獲得較短的火焰長度,以達到提高熱處理質(zhì)量的目的.2 雙噴嘴系統(tǒng)操作時燃油能充分燃燒,既能很好的控制熱處理曲線,又能充分的利用燃油熱值,在保證熱處理質(zhì)量的同時加大的降低了 耗油量,提高了 熱處理的綜合工效.雙噴嘴提升溫度的速度

6、比單噴嘴提升溫度的速度快2030/h. 3設(shè)置長明燈(內(nèi)部點燃器),保持長明燈不熄滅可及時處理反噴現(xiàn)象發(fā)生.保證熱處理曲線的平滑.4、適用范圍本法適用于現(xiàn)場組焊的各類球形儲罐.5、編制依據(jù)球形儲罐施工驗收規(guī)范GB50094-1998鋼制球形儲罐GB12337-1998工業(yè)安裝工程質(zhì)量檢驗評定統(tǒng)一標準GB50252-94設(shè)計圖紙其他與本工程有關(guān)的安全操作規(guī)程、規(guī)范、規(guī)定等.6、熱處理工藝流程及操作要點6.1工藝要求升溫速度50 80/h;恒溫溫度57010;恒溫2小時;降溫速度30 50/h.300以下升降溫速度可以不控制;300以上升溫和降溫過程中,球殼表面上相鄰兩點的溫差不得大于130.6.

7、2熱處理工藝流程圖施工準備燃燒、電加熱結(jié)果及數(shù)據(jù)分析.6.2.1施工準備6.2.1.1熱處理裝置:燃料油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)組成.燃料油系統(tǒng)的輕柴油通過油泵加壓后供給燃燒器噴嘴,被壓縮空氣霧化后由點火器引燃,在球罐內(nèi)部燃燒,形成火球,對球體進行加熱,見圖6.2.1.1-1.壓縮空氣系統(tǒng)的壓縮空氣由空氣壓縮機供給,壓力控制在0.050.08米Pa,壓縮空氣在燃燒器噴嘴內(nèi)將輕柴油霧化.測溫系統(tǒng)由熱電偶和打點記錄儀組成,測溫用的熱電偶用螺栓固定于球殼外表面上,見圖6.2.1.1-2.固定測溫?zé)犭娕加玫拈_槽螺母焊接在球殼外表面上,焊接要符合球罐焊接規(guī)范,熱處理后清除開槽螺母,用砂輪機打磨球殼外

8、表面.6.2.1.2均溫措施:為減少熱處理過程中的溫度波動,在球罐內(nèi)部用鋼筋、鐵絲網(wǎng)、硅酸鋁軟氈(耐高溫在1000以上)做一個直徑為4米的傘罩,見圖6.2.1.2-1.吊掛在距下人孔D內(nèi)/3米=5米左右位置,使火焰分布更均勻.6.2.1.3保溫措施保溫材料選用被狀無堿超細玻璃棉,厚度不小于50米米.為防止熱量散失,球殼外表面鋪設(shè)兩層無堿超細玻璃棉.其鋪設(shè)方法是:將帶有保溫釘?shù)匿搸Ч潭ㄔ谇驓ね獗砻嫔?由下而上將保溫棉鋪掛在保溫釘上,分內(nèi)外兩層鋪設(shè);保溫棉總厚度不小于100米米,內(nèi)外層接縫相互錯開200米米300米米;每一保溫層中,相鄰兩保溫被之間搭接100米米左右;保溫棉與球殼壁貼緊,局部間隙不

9、大于20米米,外層用20號鐵絲網(wǎng)捆住,用鋼包扎帶扎緊;球罐上的接管、連接板及球罐支柱均應(yīng)進行保溫(支柱與球殼連接焊縫下端1米范圍內(nèi)的支柱要進行保溫),熱處理過程中保溫棉不得松動、脫落;保溫棉應(yīng)保持干燥不得受潮,保溫棉鋪設(shè)后短期內(nèi)即進行熱處理.測溫點布置球罐體積不同,測溫點布置不同,測溫點數(shù)不等,測溫點總數(shù)不少于表1規(guī)定的數(shù)量.表1 測溫點數(shù)球罐容積(米3)50120200400650100020004000測溫點數(shù)88121212162436各測溫點間距不大于4.5米,各點在球殼表面均勻分布.楊莊河煉化項目4臺2000米3液化氣球罐熱處理過程中,為保證測溫數(shù)據(jù)精確,測溫點總數(shù)定為24點,其中赤

10、道帶上6點,上溫帶8點,下溫帶8點,上下人孔附近各1點;產(chǎn)品焊接試板與球殼緊貼,放置在熱處理高溫區(qū)外側(cè),產(chǎn)品焊接試板上布置一個測溫點.測溫點布置圖見圖6.2.1.3-1將熱電偶測溫端固定在球殼外表面,以提高測溫的準確性.熱電偶安裝時要避開固定保溫棉用的鐵絲網(wǎng),以免影響測溫效果.熱電偶型號(EU-2 1.5)L=1000米米,補償線EU-2(屏蔽線)測溫范圍 0800熱處理前將球罐地腳螺栓和支柱拉桿松開,使球罐處于自由膨脹狀態(tài).球罐柱腿就位前,在球罐基礎(chǔ)表面上涂一層3米米5米米后的黃油,以減少球罐位移時的摩擦阻力.在熱處理過程中,在柱腳兩側(cè)安裝千斤頂來調(diào)整位移量,以保證支柱的垂直度;根據(jù)理論與實

11、測量及時作出調(diào)整,以免由于外力作用而造成塑性變形;溫度每變化100調(diào)整一次,并做好記錄.柱腳位移量計算公式S=Rat式中,S為每個柱腳位移量,米米;R為球罐半徑,米米;a為15米nNbR鋼的線脹系數(shù):a=11.810-6/;t為溫度變化值,. 按上述公式計算,2000米3球罐柱腳最大位移量為51米米.6.3燃燒工作時,柴油在壓縮空氣的帶動下,通過霍克噴嘴噴射燃油料霧化,并以超音速噴出,通過兩邊的四個點燃起點燃,高速的火焰流有下人孔進入球體,在球內(nèi)靠對流和輻射來加熱球體,由操作系統(tǒng)控制燃油、風(fēng)壓改變火焰的長度及燃燒過程,使球內(nèi)的溫度按規(guī)定的要求升降.其具體操作如下:6.3.1 點火階段點火前,先

12、向罐內(nèi)送風(fēng),清掃罐內(nèi)原有的氣體和灰塵.點著外部點火器后,打開內(nèi)風(fēng)筒內(nèi)點燃器閥門,用外部點火器點著內(nèi)部點燃器(長明燈).這時調(diào)整噴嘴壓縮空氣壓強0.20.3米Pa.正常后,啟動油泵,打開流量計,油的流量為60120l/h,噴出的油即被霧化.點燃后,再根據(jù)升溫速度逐漸加大風(fēng)壓與油量.6.3.2 預(yù)熱階段(常溫100)此時風(fēng)壓P在0.730.97米Pa左右,供油量Q在287.7384.9l/h左右,點火后,開始火焰不要太大,應(yīng)隨溫度的增加而加大火焰.6.3.3 低速升溫階段(100200)此時風(fēng)壓P在0.831.11米Pa左右,供油量Q控制在329.8439.9l/h左右.6.3.4 中速升溫階段(

13、200300)此時控制風(fēng)油配比,使風(fēng)壓P在0.961.27米Pa左右,供油量Q控制在378.3502.5l/h左右.6.3.5 高速升溫階段(300450)此時應(yīng)加大風(fēng)油配比,使風(fēng)壓P在1.131.49米Pa左右,供油量Q控制在446.3588.9l/h左右,使升溫速度在5080/h范圍內(nèi).6.3.6準備拉平溫差階段(450550)此時準備減慢升溫速度,加強火焰對下半球的熱輻射,以縮小溫差,風(fēng)壓P在1.371.80米Pa左右,供油量Q控制在542.5711.9l/h左右.6.3.7拉平溫差階段(450550)此時各部溫度應(yīng)均勻上升,風(fēng)壓P在1.672.18米Pa左右,供油量Q在659.5863

14、.5l/h左右.6.3.8恒溫階段(57010)此時恒溫階段時間為2小時,使風(fēng)壓P保持在0.16米Pa左右,供油量Q控制在63.2l/h左右.6.3.9冷卻階段(570300)在此階段應(yīng)熄火保持冷卻速度在3050/h;當(dāng)溫度低于300以下時,可以拆掉保溫層,空冷降至常溫,取出試板.6.4電加熱用燃燒法熱處理時,用電加熱片對球罐下極板進行加熱,彌補對流和輻射加熱下極板能力偏弱的影響.7、效益分析7.1 采用雙噴嘴內(nèi)燃法工藝與單噴嘴內(nèi)燃法比較:1)耗油雙噴嘴內(nèi)燃法油耗:4.55.2 t /臺(20柴油);單噴嘴內(nèi)燃法油耗:6 t /臺 (20柴油);單臺節(jié)約燃油費用合計:(6 t-5.2 t)75

15、17元/t6014元.2)節(jié)省時間雙噴嘴內(nèi)燃法升溫-恒溫-降溫耗時:16h;單噴嘴內(nèi)燃法升溫-恒溫-降溫耗時:20h;單臺節(jié)省時間:4h;節(jié)省人工費:0.5天23人300元=3450元;節(jié)省機械費:0.5天2000元=1000元.單臺2000米3球罐熱處理采用雙噴嘴內(nèi)燃法工藝比采用單噴嘴內(nèi)燃法工藝節(jié)省費用:6014+3450+1000=10464元.8、質(zhì)量控制8.1工程質(zhì)量控制標準8.1.1施工質(zhì)量執(zhí)行球形儲罐施工驗收規(guī)范GB50094-1998,鋼制球形儲罐GB12337- 98,設(shè)計圖紙.8.1.2質(zhì)量保證技術(shù)措施8.1.2.1人員方面針對職工,每日上崗前,由班長進行質(zhì)量教育,嚴格執(zhí)行工

16、藝.建立質(zhì)量保證體系,積極貫徹三檢,體系責(zé)任人員必須進行現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督,發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理.8.1.2.2機具方面針對各種儀表及電氣設(shè)備必須在檢定合格證有效期內(nèi)使用,并按照操作規(guī)程執(zhí)行,同時做好機械運轉(zhuǎn)記錄,發(fā)現(xiàn)問題及時處理.8.1.2.3材料方面正對各種材料,嚴格妥善保管,尤其是保溫材料,做好防潮措施.現(xiàn)場應(yīng)該做到工完料清.8.1.2.4方法方面根據(jù)工藝嚴格按照規(guī)程執(zhí)行.8.1.2.5環(huán)境方面交叉作業(yè),密切注意周圍環(huán)境,禁止無關(guān)人員觸動熱處理機具及材料;同時,密切注意天氣情況,做好防雨、雪措施.8.1.2.6嚴格按方案實施.9、安全控制9.1安全用火方面9.1.1點火前應(yīng)清理罐內(nèi)外及上下人孔

17、附近易燃易爆物品.9.1.2對所有用的燃油設(shè)備、附件管路等跑、冒、滴、漏現(xiàn)象做一次嚴格的檢查,并進行一次實驗操作至確認無誤后方可進行正式操作.9.1.3液化氣罐要有專人操作,操作人員應(yīng)定崗定位.9.1.4液化氣罐應(yīng)保證距火源10米距離,距罐附近不得有可燃物,柴油儲罐與此相同.9.1.5經(jīng)甲乙雙方確認無問題并正式辦理動火手續(xù),方可動火;同時現(xiàn)場的防火安排情況應(yīng)由有關(guān)部門同意.9.1.6點火時,嚴禁將頭部直接伸入人孔下方,應(yīng)單臂側(cè)身用點火器點燃點燃器,點火器在整個燃油期間不得熄滅,以便隨時處理反噴現(xiàn)象;遇有反噴現(xiàn)象應(yīng)快速重新點燃;如不能及時點燃,應(yīng)先關(guān)閉柴油閥門,然后關(guān)閉液化氣閥門,并加大風(fēng)壓以吹

18、除罐內(nèi)的液化氣,同時對罐內(nèi)外的柴油、液化氣等進行清理.9.1.7為防止油量過大造成反噴,破壞正常循環(huán),應(yīng)在調(diào)節(jié)風(fēng)油壓時緩慢調(diào)節(jié)閥門,觀察壓力表數(shù)值和火焰燃燒情況.9.1.8在熱處理球罐周圍應(yīng)配備適當(dāng)數(shù)量的泡沫或干粉滅火器.9.2安全用電方面9.2.1室外電纜、電源線不準拖地敷設(shè),必須架空敷設(shè),其接頭必須連接絕緣良好.9.2.2加熱器應(yīng)完好,電阻帶不應(yīng)有斷頭、斷股現(xiàn)象,瓷管、套管不能有破損、松動現(xiàn)象.9.2.3加熱器引出線接頭應(yīng)該良好,不得與罐壁相接,以防短路.9.2.4停送電由有關(guān)人員統(tǒng)一操作,操作時應(yīng)設(shè)置監(jiān)護人;加熱區(qū)周圍區(qū)域應(yīng)設(shè)立警戒區(qū),并掛“有電危險”標志牌,禁止無關(guān)人員進入施工現(xiàn)場.9

19、.2.5送電前,進行技術(shù)、安全交底,經(jīng)有關(guān)人員檢查無誤后,方可送電加熱.9.2.6小型電動工具使用時,必須接至觸電保護器下次側(cè)使用,以防意外事故發(fā)生.9.3防高處墜落方面9.3.1根據(jù)人員身體狀況、適當(dāng)安排人員;針對患有高血壓及老年體弱、疲勞過度、視力不佳、行動不便人員,不應(yīng)允許其登高作業(yè).9.3.2登高作業(yè)人員思想應(yīng)集中,嚴禁打鬧.9.3.3使用具有試驗合格標記的安全帶、安全帽等防護用品,并應(yīng)正確佩掛.9.3.4登高前,安全專職人員嚴格按照建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ130-2001的要求檢查馬道和操作平臺,合格后方可允許使用.9.4防物體打擊方面9.4.1進入現(xiàn)場,應(yīng)做好三保

20、利用.9.4.2嚴禁上下扔送工具、邊角余料等.9.4.3交叉作業(yè)時,應(yīng)該注意周圍環(huán)境,以防意外事故發(fā)生.9.5其他9.5.1熱處理工除執(zhí)行本工種安全操作規(guī)程外,還必須執(zhí)行安裝電工、維護電工、檢修電工的安全操作規(guī)程.9.5.2執(zhí)行時,如有特殊情況,應(yīng)向有關(guān)人員反映,采取措施,及時處理.9.5.3在熱處理過程中,熱處理人員和防火人員嚴禁離開崗位,熱處理結(jié)束后方可離開現(xiàn)場.10、環(huán)保措施:10.1現(xiàn)場衛(wèi)生與環(huán)保措施10.1.1施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)有廁所,廁所有貯糞池及沖洗水源,并有專人管理,定期打藥、沖洗,保持清潔.10.1.2現(xiàn)場辦公室、宿舍應(yīng)通風(fēng)、明亮、干燥,設(shè)有衛(wèi)生值日,以保持環(huán)境清潔.辦公室外及生活

21、區(qū)周圍道路路側(cè)應(yīng)有垃圾桶,并應(yīng)定期清倒.10.1.3保證職工的飲水衛(wèi)生并及時供應(yīng).10.1.4現(xiàn)場備有醫(yī)療急救藥品,項目部安質(zhì)部門應(yīng)與現(xiàn)場附近的醫(yī)療救護中心保持密切聯(lián)系,以保證生病和工傷人員及時得到治療.10.1.5危險品、化學(xué)品、放射性物質(zhì)應(yīng)按有關(guān)規(guī)定保管存放,并采取必要的隔離措施,設(shè)置安全警告標志.10.1.6現(xiàn)場生活垃圾、建筑垃圾及其它廢棄物品應(yīng)每天定時清理,可在利用的材料應(yīng)進行分類回收,保持現(xiàn)場文明、清潔.10.1.7施工使用過的廢油、廢棄化學(xué)物品應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門指定的方式和地點排放,嚴禁就地傾倒.10.1.8生產(chǎn)和生活污水應(yīng)設(shè)置排水溝排至當(dāng)?shù)卣降呐潘到y(tǒng)中.10.1.9建筑垃圾、生活垃圾外運時,應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門指定的時間、路線運輸,并運至指定地點堆棄,運輸車輛應(yīng)封閉良好,確保運輸?shù)缆返那鍧嵭l(wèi)生.10.1.10為減少施工噪音對周圍環(huán)境的影響,應(yīng)盡量避免在夜間施工.如夜間需加班時,施工機械應(yīng)選用一些噪音比較小的設(shè)備,如焊接時,由于直流電焊機噪音比較大,因此本工程焊接時采用噪音比較