4000m3球罐施工方案.docx
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4000m3球罐施工方案
4000m3球罐施工方案
1方案编制说明
1.1方案编制依据
1）《钢制球形储罐》GB12337-1998
2）《球型储罐施工及验收规范》GB50094-98
3）《钢制压力容器》GB150-1998
4）《压力容器安全技术监察规程》99版
5）《压力容器无损检测》JB4730-94
6）《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》TB4730-94
7）《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》JB1152-81
8）《梯子平台栏杆制作验收规范》TJ306-77
9）《压力容器质量保证手册》QGHJ01.03-2000
10）《压力容器碳素钢和低合金钢锻件》JB4726-94
11）《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985-88
12）《钢制球型储罐型式与基本参数》GB/T17621-1998
招标书及图纸
1.2方案使用范围
本方案仅适用于工程施工投标，开工前我们将根据施工图编制详细的施工方案用来指导施工。
2.工程概况
本工程新增加4000M3球罐一台，总重292.5吨，结构型式按混合型考虑，全部分片到货，现场组焊。
球罐技术参数如下：
球罐公称容积：
4000m3
操作压力：
0.5MPa
工作温度：
0~9.5℃
介质：
液氨、气氨
材质：
16MnR、16Mn
直径：
19700mm
壁厚：
22-26mm
支承方式：
十二支腿赤道切向支承
3.球罐组装方法及工装具设计
3.1球罐组装方法选择
根据我公司机具和球罐自身结构特点，结合我公司多年来球罐的施工经验，本球罐工程施工以力争减少材料消耗，缩短组装时间，改善施工环境，搭设伞形架作为内部脚手架,外部搭设脚手架以保证组装和焊接顺利进行。
由于球罐安装在老罐区，动火时需采取严格的防火措施，所以在施焊时搭设防火棚，防护棚内包铁皮，铁皮外包防火毡。
3.2安装程序示意图
3.3材料验收
1）球罐的球壳板、人孔法兰、接管、补强圈、支柱及拉杆等零部件的出厂证明书应包括下列内容：
a.球罐零部件出厂合格证
b.材料代用审批手续
c.各种材料质量证明书及球壳板材料的复验报告
d.钢板超声波探伤报告、毛坯及零件探伤记录
e.球壳板周边超声波探伤报告
f.坡口及焊缝无损探伤报告（包括探伤部位图）
g.成形试板检验报告
h.焊接试板试验报告
2）核对所有零件的数量、材质和规格型号，以确保其与图纸设计相同。
3）球壳板的检查验收;
球壳的结构型式应符合设计要求，每块球壳板本身不得拼接，其表面不允许存在裂纹、夹层、气泡、结疤、折叠、夹杂等缺陷。
对于超标缺陷应按焊接工艺进行修补。
4）球壳板外形尺寸检查（100%）
a.用弦长为2m的样板检查，任何部位允许间隙不大于3mm。
（见图1）
b.球壳板几何尺寸允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
长度方向弦长
±2.5mm
2
任意宽度方向弦长
±2mm
3
对角线弦长
±3mm
4
对角线间隙
≤5mm
c.坡口
坡口表面：
坡口外观不应有裂纹、分层等缺陷，熔渣与氧化皮应清除干净，表面粗糙度≤25μm；平面度≤1mm，缺陷极限间距≥0.5mm。
坡口尺寸：
坡口角度允差±2°30’
坡口钝边及坡口深度允差±1.5mm
5）球壳板的检验
a.应对球壳板进行100%超声波探伤和测厚检验，探伤结果应符合JB4730-94规定的三级要求。
厚度测量点每球壳板应不少于5点，其厚度不应小于名义厚度减去钢板负偏差。
b.对各接管及球壳焊缝应按总数的50%进行超声波探伤检查，按JB4730-94一级合格，同时进行到底100%表面裂纹检查，一级合格。
6）若对球壳板材质有怀疑时，应对材料的化学成份、机械性能进行复验。
3.4基础验收
基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞和露筋等缺陷；
基础各部尺寸应满足下表要求
Vn=2000m3
序号
项目
允许偏差
1
基础中心园直径
±7.85mm
2
基础方位
1°
3
相邻支柱基础中心距
±2mm
4
支柱基础上地脚螺栓中心园的间距
±2mm
5
支柱基础地脚螺栓预留孔中心与基础中心园的间距
±8mm
6
基础标高
各支柱基础上表面的标高
-6mm
相邻支柱基础的标高差
3mm
7
单个支柱基础上表面的表面平面度
5mm
基础标高的检验方法见图2。
3.5赤道带组装
A、上下支柱的组对
上下支柱的组对是在钢质平台和胎具上进行，要求平台保持水平，并利用千斤顶和调节螺丝进行调节，依据赤道带板的几何尺寸，画线、定点，并焊上定位板，用水平仪和钢丝检查支柱的直线性，支柱直线度应不大于L/1000，合格后点焊，并进行上下支柱间的焊接。
（见图3）
B、赤道带的安装
所有赤道板在地面焊好固定块及吊耳，固定块焊在球壳板的内侧，吊耳焊在外侧，施工时应画出具体布置图。
第一块带支柱赤道板的吊装：
吊装前，固定块吊耳及其他辅助设施在地面事先装好，球壳板内外侧的拖拉绳卡好，工卡具都固定在定位板上，各拖拉绳配以2-3吨的倒链，用倒链调整球壳板的垂直度，最后把紧地脚螺栓。
（见图4）
第二块赤道板的安装：
第二块同第一块，安装好后用连通管或水平仪找好赤道带水平度。
第三块赤道板的安装：
第三块赤道板安装在二块带支柱赤道板中间，从赤道板的上部插入其中间，找平上下口，同时卡紧卡具（见图5）。
球壳板均用组装卡具连接并调整间隙和错边量（见图6、图7）。
赤道带的组装顺序（如图8）。
赤道带组装后的检测要求：
赤道带为球罐的基准，其安装质量的好坏直接影响到整个球体的装配，必须认真调配。
a.用弦长1m的样板每500mm测一点，其棱角应≤7mm
b.对口错边量≤3mm
c.赤道带中间椭圆度D2-d2≤0.7%D2′且≤80mmD2′为赤道带及上下口的设计内径。
D2d2赤道带上口最大值、最小值。
点焊固定赤道带：
点焊用的焊条及焊接工艺同正式球罐焊接一样，点焊分组对称进行，每条焊缝从上口往下进行点至中间再由下往上进行，具体见焊接工艺。
3.6温带板的安装
A、中心柱安装
赤道带组对完毕找正固定，从上口吊入中心柱。
中心柱分三节用法兰联接，用拉索与赤道带板拉紧固定。
用来支撑和拉紧上下温带板，搭设架子。
（见图9）
B、上、下温带板的安装
1）上下温带板组装时，可先装下温带板后装上温带板同时交替进行吊装就位。
2）下温带板组装：
吊钩从赤道带上环口落下，利用下温带板内侧的定位板作为吊点进行吊装，并用钢丝绳与中心柱固定，用倒链进行调整，就位后用卡具与赤道带组对连接，。
吊装时应注意温带板与赤道带板的相对位置，并调整好温带板与赤道带板的同曲率。
按顺序依次吊装就位封闭。
3）上温带板组装：
上温带板的吊装、组对程序与下温带板的相同。
（见图9）
C、上、下极板的安装
上、下温带板全部组装完毕，组装极带边板，找正后，组装极带侧板。
（见图10）
然后，组装上极带中板。
（见图11）
拆出中心柱，组装下级板。
（见图12）
4.球罐组装质量检查
对口间隙2±2mm。
对口错边量£3mm。
用弦长为1m的样板沿对接接头，每500mm测量一点，棱角度不应大于7mm。
支柱安装找正后，沿球罐径向和周向两个方向的垂直度的允许偏差£12mm。
组装后球罐两极间净距与设计内径之差及赤道截面最大最小内径之差均应小于等于80mm。
1.1.1.1球罐安装工程质量监督控制点
序
号
控制点
控制检验
参检单位
C
B
A
执行标准
班
组
施工
建设
质监
站
锅检
所
0
开工审查
监督检查工作标准资料审查
√
√
√
√
√
锅检所下发（工作程序及实施细则）
1
球罐基础验收
详见施工方案及设计图
√
√
√
GB194—86
GBJ2337—90
2
球壳板支柱附件复验
弦长、弧长、曲率、测厚超声、
材质证明等
√
√
GBJ94—86
ZBJ74003—88
GB12337—90
3
焊前准备
工艺评定、焊接试验、
焊工考试等
√
√
√
√
√
TB4730-94
4
球罐支柱安装
垂直度、水平度、
标高
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
5
球罐组装
（焊前）
角变形、椭圆度、
对口间隙、错边量
√
√
√
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
6
球罐焊接
预热温度、坡口检验、
射线探伤超声检验、焊缝外观
√
√
√
√
√
TB4730-94
JB3965—86
ZBJ74003—88
7
球罐组装
（焊后）
角变形
椭圆度
√
√
√
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
8
球罐附件安装
详见图纸及施工方案
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
9
焊后消氢处理
保温时间，后热温度等
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
10
焊后整体热处理
详见热处理方案
√
√
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
11
耐压试验
详见施工方案
√
√
√
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
12
沉降观测
详见施工方案
√
√
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
13
梯子平台
安装防腐
详见施工方案及图纸
√
√
TJ306—77
14
气密性试验
详见施工方案
√
√
√
√
√
GBJ94—86
GB12337—90
15
球罐清扫封闭
√
√
√
√
16
球罐竣工验收
技术文件竣工图施工记录等
√
√
√
√
√
SYN4026—88
GBJ94—86
GBJ12337—90
5.球罐焊接
5.1材质介绍
球罐本体材料：
球罐壳体材料符合GB6654-86在正火状态下使用的16MnR钢板，球罐壳板厚δ=22-26mm。
焊材：
球罐壳体使用焊材型号为J507，其化学成份和机械性能见下表。
C
Mn
Si
S
P
≤0.12
1.60
≤0.75
≤0.035
≤0.040
试验项目
ΔbMPa
δ0.2MPa
δ5%
-30℃AKVJ
保证值
≥490
≥410
≥22
≥27
一般值
510~570
≥420
24~32
55~200
5.2焊工培训及考试
球罐焊接前应对所有参加球罐施焊的焊工进行相应位置及材质的操作技能培训，并经市劳动局监督考试合格后，方能参与球罐的焊接施工。
焊工施焊的钢材种类、焊接方法和焊接位置等，均应与焊工本人考试合格的项目相符。
5.3焊材的选用与管理
根据母材材质及球罐的工作条件，16MnR+碳钢选用J427焊条，16MnR+16MnR选用J507焊条。
焊条的保管、烘干、发放程序应严格按照有关程序规定执行。
并认真做好发放、回收记录，保证良好的追踪性。
焊接材料的复验
焊条应按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量的检验，其检验合格后方能使用，扩散氢含量复验结果应<6ml/100g。
5.4焊接工艺评定
该球罐的焊接工艺评定应按《钢制压力容器焊接工艺评定》规程进行按立焊、横焊和仰焊位置分别评定。
5.5施焊环境
当施焊环境出现下列情况之一时，必须采取有效措施否则不得施焊，⑴雨雪环境；⑵相对温度在90%以上；⑶风速超过8m/s；⑷环境温度在0℃以下。
该球罐环境温度及相对湿度的测量均在距球罐表面1m处测得。
为了少受天气的影响，搭设防风、防雨棚。
焊接要求
焊接材料的干燥
a.焊接材料贮存库应保持干燥，焊接材料使用前进行烘干。
b.烘干后的焊条应保存在100-150℃的恒温箱中，药皮应无脱落和明显裂纹。
c.焊条在保温筒内不宜超过4小时，超过后应按原烘干制度重新干燥，重复干燥次数不宜超过二次。
定位焊及工卡具焊接：
a.焊接工艺以及对焊工的要求应与球壳焊接相同
b.定位焊缝的长度应不小于80mm，点焊两层，引弧点和熄弧点应在坡口内。
严禁划伤球壳表面，定位焊在小坡口侧进行。
且在正式焊接时应将点焊层完全刨削去除。
定位焊的方法
小坡口侧
采用上图所示方法定位焊时，应尽量不损伤坡口钝边。
焊接电源及极性：
焊接电源选用ZX7-400S型逆变焊机。
5.6产品试板
产品试板必须由参加球罐施焊焊工（由质检部门指定）按与球罐本体相同的条件和相同的焊接工艺焊接。
球罐应按施焊焊接位置做立、横、平+仰位置三块试板。
试板的试样截取方法等均按GB150-98符录G执行。
5.7施焊
施焊前应将坡口表面和两侧至少20mm范围内的油污、水份及其它有害杂质清除干净。
当施焊环境出现a.风速大于8m/s；b.相对湿度大于90%；c.雨雪环境时必须采取有效防护措施。
层间温度：
层间温度不应低于预热温度的下限值。
焊接线能量：
焊接线能量应严格按照工艺评定测定结果。
焊件的预热：
焊件的预热应在焊接侧的背面采用电加热器加热，预热宽度应为焊缝中心两侧各≥3δ，预热温度应距焊缝中心线50mm处测量，每条焊缝测点不少于3对。
消氢处理：
焊后或焊道因故中断时应立即进行消氢处理，处理温度宜为200-250℃；保温时间应为0.5-1小时。
5.8焊接工艺介绍
应尽量采用窄道（少于4倍焊条直径）短弧及多层多道焊。
多层焊时使层间接头错开。
焊接过程中应始终注意起弧和熄弧质量，起弧时采用后退引弧法，使起弧部位在焊接过程中重熔，以减少引弧缺陷。
收弧时应将弧坑填满，起弧和收弧均应在坡口进行，严禁在坡口外起、收弧及划伤球罐表面。
焊接过程中应注意层间清理，焊渣及飞溅应用砂轮机打磨清除，并目视检查，无缺陷时，方可进行下层焊接。
施焊中焊缝厚度少于母材厚度的1/4不得中断焊接施工，如必须停止时则必须采取有效措施，以防止裂纹。
再焊时必须对原焊道进行认真检查，确认无缺陷后，方可按原工艺继续施焊。
单侧缝焊焊接完成后，应进行背面清根处理。
清根采用碳弧气刨进行，应将定位焊缝完全清除，气刨清根后，应用砂轮机修整刨槽，磨去渗碳层，其成型应平直光滑、透渗无缺陷方可施焊。
“T”型缝的焊接
“T”型缝处纵缝焊接应在其下部（上部）的环缝处起弧（收弧），并在环缝开始焊接前将起弧部分焊缝用气刨去除，砂轮修磨。
纵缝收弧处环缝焊前刨除，纵缝起弧处环缝环缝焊前刨除
5.9焊接顺序
A、焊缝编号
焊缝编号及排版图中球罐各带板以英文字母表示，同带的纵焊缝以球罐的建北方向为零点，在罐内上方从俯视方向按顺时针，用阿拉伯数字表示各纵缝的顺序号，环焊缝则以相邻两带的字母符号来表示。
球罐焊缝编号表示方法
设备位号焊缝所在带板号焊缝顺序号
球罐本体对焊接缝焊接顺序：
本球罐焊接采用对称等速，同步施焊的方法进行，每球应有八名焊工对称均布同步施焊，先焊纵焊缝，再焊环焊缝，先焊大坡口侧，清根打磨并经渗透检验确认无缺陷后再焊小坡口侧。
B、总体焊接顺序
赤道带纵缝→上下极带外边板纵缝→上下大环缝→上极板对接缝→上极板方环缝→下极板对接缝→下极板方环缝
5.10.夹具的焊接及拆除
A、夹具的焊接
所有焊接到球罐的夹具材质均应是16MnR。
夹具焊接前球皮安装部位用砂轮除锈。
焊接条件
焊条
直径
电流（A）
电压（V）
焊接速度
线能量
J507
Φ4
140-190
22-25
6-25cm/min
12000-4000J/cm
B、夹具的拆除
不得使用锤子除去夹具。
夹具的拆除应采用气刨或砂轮磨削的方法进行。
拆除的顺序见下图
1.气刨或砂轮打磨2.拆除夹具3.砂轮打磨
夹具拆除后用砂轮将焊痕磨平并磨去部份母材及热影响区，但母材的厚度最小不得小于最小设计壁厚。
夹具拆除后该部位应用记号笔标注清楚，并在排版图上做好记录。
5.11.焊缝返修
外观返修
焊缝波纹不齐、余高超高、焊瘤、咬边等外观缺陷均须进行修磨处理，低于母材的部位应进行补焊，焊补前应先用砂轮将缺陷除去，并修整成便于焊接的凹形槽，然后进行补焊，焊补长度应不小于50mm，外观返修应在无损探伤前进行。
内部缺陷返修
经射线或超声波探伤的焊缝，发现超标缺陷时应按定位缺陷所在的部位，从距球壳表面较近的一侧用气刨（砂轮）清除缺陷，刨（磨）成船形凹槽磨去渗碳层，经放大镜或渗透检查，确认缺陷清除后再进行焊补，应注意缺陷清除的深度应不超过板厚的2/3，如超过2/3仍有缺陷时，应停止清除进行焊补，然后在另一侧再次清除缺陷进行焊补，修补焊缝的长度应不小于50mm，焊补工艺与本体焊接工艺相同。
返修后仍按原探伤方法进行探伤检查。
同一部位的返修次数不宜超过两次，如超过两次，焊补前应经技术总负责人批准，焊补的次数、部位和焊补情况应作好记录。
焊缝的返修工作应在热处理前进行。
6.球罐无损检测工艺
为了更好地控制施工质量，保证球罐安全可靠运行，制订以下检测工艺，对执行以下各项目的检测人员必须经过有关部门考试合格后方可操作，签发报告者必须持有国家劳动部门颁布发的Ⅱ级以上资格证，检测执行标准JB4730-94。
6.1原材料（球皮）检查
1）安装前对每块球皮按《钢制球形储罐》（GB12337-98）和《球形储罐施工及验收规范》（GB50094-98）中所述各项进行无损检验；
a.检查前必须对所检部位进行清理打磨，并采用耦合剂以保证良好的声学接触。
b.检查采用比较先进的CTS-26型超声波探伤仪直接接触法进行探伤，以直探头为主、斜探头为辅，其探头频率为2.5M小时z；直径Φ14-Φ25mm；仪器探头的组合性能均应符合ZBY230的规定。
c.系统灵敏度调整：
采用Φ5平底孔试块进行调节，表面补尝用试验法来确定。
d.探伤部位应选择球皮的凹面进行探伤，扫查形式如下图，并且扫查速度不大于150mm/s。
100
100100100100100
e.探伤时机选择在自然光比较暗，自然温度适宜时进行。
2）对于周边坡口进行100%渗透检查。
a.首先对坡口进行清理打磨，露出金属光泽并用清洗剂清洗油质及其它附着物。
b.均匀喷施渗透剂，保持不干状态10-15分钟。
c.清除多余的渗透剂，掌握不能清除干净，以免影响有效观察。
d.喷撒显像剂要均匀，不能太厚、也不能太薄，使缺陷有最佳检出效果，注意喷嘴距被检查物的距离要大于300mm。
e.待显像剂中的溶剂挥发干燥后及时观察、认真记录、准确评定。
6.2焊接过程中的检查
对背部清根后的焊缝应进行着色检查，具体操作见上条，不允许有裂纹、气孔、夹渣存在。
6.3球罐对接焊缝的射线检查
采用γ射线对所有球罐对接焊缝进行100%的射线探伤，合格级别为Ⅱ级。
射线探伤工作结束后详细填写《射线探伤工艺卡》。
6.4球罐焊缝磁粉检查
根据球罐的要求，球罐焊接完成后，在水压试验前后必须对所有焊缝及热影响区各进行一次100%磁粉探伤，并在水压试验后复查焊缝全长的20%以上，且包括全部T字焊缝。
在磁粉探伤前要对被检部位进行打磨修整，消除影响检查结果的伪缺陷。
采用旋转磁场探伤机一次磁化能够全方位显示，严格控制移动速度以保证良好的磁化效果。
配制流动性较好的磁悬浮液，（水溶性或油溶性皆可），因考虑探伤后对球体的清洗方便，可采用水溶性磁悬液，浓度适当喷施均匀。
对发现有磁痕的部位要重复进行一次，保证能够准确判断，做到不漏检不误判。
对于球罐支腿、接管等角焊缝要采用触点式磁化法，在同一部位要十字交叉进行两次磁化，以保证全方位的检出。
射线探伤工艺卡
工程名称
设备名称
球罐
设备编号
设备规格
材质
16MnR
容器类别
Ⅲ类
探伤比例
100%
执行标准
JB4730-94
合格级别
Ⅱ
工艺内容
焊缝处观质量要求:
经焊接专职检查员检验合格
探伤设备
胶片类型
底片规格
增感方式
pb
象质计
2#
焊缝形式
透照方式
曝光条件
一次透照
搭接标记
焦距
KV
mA
时间
长度
放置
环缝
周向曝光
胶片侧
纵缝
周向曝光
胶片侧
暗室处理
显影温度
显影时间
定影时间
水洗时间
标记摆放:
设备号
—焊工号
焊口号
—片号
底片质量
要求：
其中：
黑度：
按
1.8-3.5
JB4730-94
灵敏度：
标准验收
10
说明：
审批：
编制：
7.焊后热处理
7.1热处理工艺参数
恒温参数：
625℃±25℃
恒温时间：
1.5h
升温速度：
≤60℃/h
降温速度：
≤50℃/h
恒温时的最大温差：
≤50℃
升温时的最大温差：
≤130℃
降温时的最大温差：
≤100℃
保温层外表面温度：
≤60℃
7.2热处理方法
采用内部燃烧法加热，即球罐作为炉体，球罐外部设防风棚，上人孔加排烟筒。
球壳板外侧设测温电热偶并加以岩棉保温。
下人孔安装一组喷嘴燃烧器，以10号轻柴油作燃料，用压缩空气加以雾化进行燃烧加热，通过球罐内部热量的传导和辐射，使得球壳各部位相对均匀加热，及上、下人孔通风来达到降温目的。
7.3热处理工艺装置（见图13）
保温设施
用一40*3扁钢制作，紧箍于球罐外表面，形成一个保温环带网，在保温环带网上焊接φ6圆钢的保温钉。
保温材料采用岩棉保温毡，厚度100mm，下极板和产品试板处敷设三层，上极板敷设一层，其余部位敷设二层，各接缝要错开，单层保温时岩棉毡接头要搭接100mm以上，保温层固定在保温环带上，用18号铁丝在保温钉上绑扎牢固。
供油系统
利用齿轮油泵，使油压控制在1.6Mpa以内，并在出口处装有C-626型400L/h玻璃浮子流量计和压力表，控制燃油的实际用量。
还配备有储油罐管道和控制阀等组成。
供风系统
由空气压缩机产生压缩空气，以0.8MPa压力储存于储气罐内。
雾化时，通过出口压力表和控制阀控制压力及风量。
点火燃烧系统
点火采用电子打火，点燃由点燃器放出的液化石油气，一方面点燃器可以预热球罐下部，使球罐上、下部温度在加热过程中趋于均匀。
另一方面，利用燃烧器持续点燃喷嘴，使喷嘴连续燃烧，起到点燃和助燃之效。
测温系统
测温仪表选用XWC-300型多点自动电位差计，并以WANK-132型镍铬-镍硅热电偶与其配套进行连续自动测温，测温点均匀分布于球壳处表面。
试板贴挂
保温之前，将产品试板吊挂在赤道带外侧，靠近上环缝外，使之紧贴罐体，试板之间均匀分布且处于同一高度，沿圆周对称布置。
球罐支柱调整措施
在球罐升温相降温过程中，为使支柱因球罐热胀冷缩而随之向外或向内移动，以球罐基础为支点，用千斤顶调整柱脚位置。
排烟装置
在球罐上人孔设置D529X6，高为2m的烟筒及引风机一个，控制排气量的烟气抽拔力。
7.4热处理前的准备工作
1．球罐球体，人孔，接管及预焊件等必需全部焊接完毕，并经外观检察和
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