5000m3VCM球形储罐制作工程施工组织设计.docx
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5000m3VCM球形储罐制作工程施工组织设计
5000m3球形储罐制作工程
施工组织设计
编制：
审核：
批准：
二ＯＯ二年八月
1.总则
该工程主要工作内容是4台5000m3液氨球罐制作、安装。
1.1球罐的特征参数
名称
VCM球罐
公称容积
5000m3
设计压力
0.80Mpa
最高工作压力
0.60Mpa
球壳板材料
16MnR
球壳板壁厚
28/30/34mm
物料名称
VCM
球罐结构形式
四带混合式
球罐内径
21200mm
设计温度
常温
工作温度
26℃
容器类别
三类
焊缝系数
1.0
腐蚀裕度
1.5
充装系数
0.9
场地土类别
II
地震设计烈度
7度（近震）
设计风压
343pa
设计雪压
200pa
设备重量
423.901t
充水后重量
~5412.9t
1.2采用标准
a.GB150-1998《钢制压力容器》
b.质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》
c.GB12337-1998《钢制球形储罐》
d.GB50094-1998《球形储罐施工及验收规范》
e.JB4730-94《压力容器无损检测》
f.GB985-88《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》；
g.JB4726-2000《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》
h.GB6654-1996《压力容器用钢板》
i.SHJ22-90《石油化工企业设备与管道涂料腐蚀设计与施工规范》
j.JB2536-80《压力容器油漆、包装及运输》
k.GB/T5118-1995《低合金焊条》
l.GB/T3965-1995《熔敷金属扩散氢测定方法》
m.JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》
2.特殊工序技术控制要点
2.1材料要求按ISO9001程序要求把好材料入厂和检验关。
2.1.1分供方必须具备健全的质量保证体系及供货（加工）能力，检验手段和管理水平，且社会信誉良好，履约能力强。
2.1.2所有材料具有完整的质量证明书，合格证及完整的实物标识。
2.2板材预处理
对每张复验合格的材料进行钢板喷砂处理，彻底清除钢板氧化皮等附着物，以避免冲压成形时造成的压痕或凹坑，且可增加油漆附着力。
2.3反变形焊接专用胎具焊接
球壳板预制的难点在于人孔、接管、上支柱焊接防变形问题，通常是制作专用胎具上油压机二次矫形，由于焊接应力上油压机矫形可能形成压裂纹，为此我公司专门研制了焊接反变形胎具，基本上解决了这一难题，具体示意如如下：
赤道带与立柱的焊接防变形胎具形式图
2.3.1首先在胎具表面赤道带焊接立柱的位置入好电加热片并接好线。
2.3.2将组对好立柱的合格赤道带板片凹面向下扣到预制好的胎具上，然后将上部框架吊至胎具
（1）上，并用连接轴将
（1）、
（2）边接成一体。
2.3.3将千斤顶放入上部框架与球片之间，调节千斤顶高度，使球壳板与下胎贴实。
2.3.4球壳板装夹时，在赤道板内侧与上支柱对应的部位与下胎之间垫以扁钢FB60×5×400mm，通过压紧千斤顶，使赤道板变形，这样利用反变形法，抵消焊接产生的变形。
2.3.5严格控制上部支柱、头盖与赤道板的组对间隙，使其不大于2mm，以防止局部焊缝过大引起焊接变形。
2.3.6采用两个焊工对面对称焊，分层退步焊等控制变形。
施焊时应采用合理的焊接顺序控制变形。
中极板人孔及接管的焊接防变形胎具形式图
2.4矫形用胎具
中极板及支柱赤道板焊接完毕，用专用矫形胎具进行二次矫形，确保球壳板几何尺寸，满足公差要求。
3材料的控制措施
3.1材料
3.1.1钢板（原钢板进行喷砂预处理）
3.1.1.1球壳用钢板为国产16MnR正火钢板，其机械性能及化学成分应符合GB6654-1996《压力容器用钢板》的规定，并应在正火状态下交货，钢厂应提供质量证明书。
（1）16MnR钢板化学成分（熔炼成分）
%
C
Si
Mn
P
S
Ni
V
Cr
Mo
B
Pcm
≤0.20
0.20~0.55
1.2~1.6
≤0.035
≤0.30
（2）16MnR钢板应按批进行力学性能和弯曲试验，其要求：
交货状态
取样
方向
板厚（mm）
位伸试验
冲击试验
冷弯试验180º
σS
Mpa
σb
Mpa
δ5（%）
℃
Akv（J）
正火
横向1/4板厚
16~36
≥325
490~620
≥21
20
≥31
d=3a
3.1.1.2球壳用钢板应逐张进行100%的超声波检测，按JB4730-94中规定，合格级别为Ⅱ级。
3.1.1.3球壳用钢板厚度应为正偏差。
3.1.2锻件
3.1.2.1球罐承压部件锻件应选用16Mn锻件，应符合JB4726-2000标准中规定。
其化学成份、力学性能应符合下表：
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Cu
Pcm
0.13~0.19
0.2~0.6
1.2~1.6
≤0.03
≤0.02
≤0.30
≤0.3
≤0.25
≤0.25
（1）16Mn锻件化学成份（容炼分析）要求：
%
（2）16Mn锻件力学性能要求
交货状态
公称厚度
（mm）
回火温度
（℃）
位伸试验
冲击试验
硬度试验
HB
σbMpa
σsMpa
δ5（%）
℃
Akv（J）
正火
≤300
≥600
450~600
≥275
≥20
0
≥31
121~178
3.1.2.2人孔锻件应逐件进行100%的超声波检测，合格标准按JB4726-2000标准要求。
3.1.2.3人孔及接管凸缘锻件按III级合格，其余锻件按II级合格。
II级锻件同炉批号抽1件，III级锻件逐张进行夏比（V型缺口）冲击试验。
3.1.2.4锻件到厂后应根据锻件厂提供的质量证明书进行验收，并按要求进行力学性能复验。
3.1.2.5采用钢锭锻造时,锻件的主截面锻造比不得小于3；采用坯料锻造时，锻件的主截面锻造比不得小于1.6。
锻件应保证不存在白点。
3.1.3螺栓、螺母
3.1.3.1螺检材料为35CrMoA钢，螺母材料为30CrMo钢，使用状态为调质。
同一炉号、同一断面尺寸、同一热处理工艺的螺检毛坯任抽两件，进行力学性能检验，要求：
σb≥805，σs≥685σ5≥15%，常温Akv≥34J。
螺母材料的回火温度应高于配合使用螺柱材料的回火温度。
3.1.3.2螺柱粗加工后应逐件进行磁粉检测，表面不得有裂纹等缺陷。
3.1.4焊材
3.1.4.1球罐的对接焊缝，球罐的主体焊缝定位焊以及直接与球壳焊接焊缝，应采用与16MnR相匹配的J507焊条，焊条溶敷金属的化学成份、力学性能应符合下列要求：
（1）焊条熔敷金属的化学成份的要求%
焊条牌号
C
Mn
Si
P
S
Ni
Mo
Cr
V
J507
≤0.1
≥1.6
≤0.75
≤0.04
≤0.035
≤0.30
0.30
0.20
0.08
（2）焊条熔敷金属的力学性能的要求
焊条牌号
拉伸试验
冲击试验
σbMpa
σsMpa
δ5（%）
温度℃
Akv（J）
J507
≥490
≥400
≥22
-20
≥27
（3）焊条熔敷金属的测定按GB/T39675《熔敷金属中扩散氢测定方法》，焊条熔敷金属扩散氢含，量[H]≤6Ml/100g为合格.
3.1.4.2焊材到厂后按焊条厂提供的质量证明书进行验收,并按批对焊缝金属的化学成份、熔敷金属的力学性能和焊条熔敷金属扩散氢含量[H]进行复验，其结果应满足技术条件要求。
3.2材料的控制
为保证产品质量按国家有关标准、规程、规范，要对材料进行严格的控制，以防止不合格品因材料控制过失而产生。
为此我们决定在材料方面从以下环节进行严格控制：
a.采购规范、订货计划与采购环节；
b.材料验收与入库环节；
c.材料管理与发放环节；
d.材料标识与移植；
e.材料代用与申请。
3.2.1受压元件原材料的控制由材料责任工程师负责，技术、质量部门配合，并接受质保工程师监督和检查。
3.2.2材料计划和材料采购计划，由材料责任工程师审核，并由公司技术负责人批准。
3.2.3择优选择合格的分承包厂（商），按技术要求和国家标准、规范签定供货合同，以保证材料质量和供货迅速。
3.2.4购入的材料由材料责任工程师审核，质检员与保管员共同检验、验收、复验合格后，按章入库。
3.2.5对入库的合格材料妥善分类保管，采取一定的防护措施，防止意外缺陷产生，做到帐、物相符，严禁乱堆、乱放。
3.2.6严肃材料的发放制度，要认真核对所发放的材料、名称、规格、数量、材质。
保证发放材料质量，执行限额领料制度。
3.2.7严守材料标识与移植制度，做到标识准确无误，并坚持可追溯性。
3.2.8严守材料代用与申请规定，不得私自变更材料的材质及规格，以保证产品的质量。
4.制造、检验、验收
4.1下料
4.1.1球罐在投产前应核对材料的质量证明书及牌号、炉批号的确认标记。
4.1.2为便于球壳板制造过程中的检验和以后组装的方便，制造厂对每片球壳板分别建立工艺卡，工艺卡必须记录球壳板的钢号、炉批号及球壳板的编号及位置号等，但不得在受压元件上刻画或打材料标记和焊工钢印，以免产生缺口效应。
4.1.3球壳板可采用火焰切割法下料，为保证下料精度应采用二次下料法，最后一次下料后应对坡口切割线周边100mm范围内进行100%超声波探伤检测，按JB4730-94标准Ⅱ级合格，钢板合格后无缺陷方可切割。
4.1.3要精确下料，不准一次下料，是确保球片质量的关键工序，必须注意以下几点：
a.下料要经统一计量。
b.采用二次或三次号料法。
c.号料前进行核对钢板质量证明书及编号。
d.号料公差要严格控制，球片尺寸公差进行二次重新分配。
e.号料后作材料标记移植。
f.号料前对周边100mm范围内进行100%超声波检测，Ⅱ级合格。
4.2压制
4.2.1球壳板采用小模具多点冷压制成型工艺，曲率应均匀，成型时缓慢压至规定的曲率，严禁急剧成型加工，成型后的实际厚度不小于名义厚度减去负偏差。
4.2.2球壳板成型应在环境温度0℃以上进行。
4.2.3球壳板成型后用弦长>2m的样板进行检查。
球壳板尺寸精度在保证球壳板曲率和弧长尺寸的基础上，以弧长为验收基准，对球壳板的长度方向的弧长允许偏差为±2.5mm，宽度方向的弧长允许偏差为±2mm，对角线长度允许偏差为±3mm，对角线垂直度距离不小于±5mm，赤道带的球壳板在宽度方向的尺寸累积控制在负偏差范围内。
4.2.4坡口几何尺寸及允许偏差按标准要求，坡口半角度偏差为±2.5º，钝边厚度偏差为±1mm，中心位移偏差为±1mm，表面粗糙度Ra应小于或等于25μm。
4.2.5坡口表面应进行100%磁粉或渗透检测，合格后并在试剂清除干净后立即在坡口50mm范围内涂上可焊性防锈漆。
4.2.6球壳板周边100mm范围内应进行超声波探伤，按JB4730-94标准II级合格。
4.2.7压型是保证球片质量的重要工序，要合理压制，不要做无顺序、无规律压型，要注意以下几个方面的问题：
a.压型方法：
多点冷压
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