m3液化气球罐裂纹修补施工方案课件.docx
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m3液化气球罐裂纹修补施工方案课件
工程建设项目施工方案建设单位审批表
填报时间：
2015年8月13日
项目名称
2000m³液化石油气球罐裂纹修补
施工单位
中石化河南油建锅炉石化设备制造厂
施工内容
球罐定期检验时，发现6处裂纹，分别位于支柱与赤道板，4处裂纹的长度1.0m,2处裂纹的长度0.35-0.4m。
应炼油厂催化车间的要求，对检查出来的裂纹进行检查、修补。
具体以实际施工内容为准。
审批单位
审批意见及时间
建设单位
基
建
工
程
部
签名：
年月日
签名：
年月日
其他部门
签名：
年月日
主管领导
签名：
年月日
其他单位
2000m³液化石油气球罐裂纹修补
施工技术方案
编制人：
审核人：
审批人：
编制单位：
中石化河南油建工程有限公司锅炉石化设备制造厂
编制日期：
2015年08月13日
一、施工概况
该球罐规格为φ15700X38mm,材质为CF62（07MnCrMoVR）。
2015年8月定期检验时，发现6处裂纹，分别位于支柱与赤道板，4处裂纹的长度1.0m,2处裂纹的长度0.35-0.4m。
应炼油厂催化车间的要求，对检查出来的裂纹进行检查、修补。
为保证整个施工过程安全有序进行，特编制本方案。
球罐技术参数及工程量表1-1.
名称
技术参数
名称
技术参数
公称容量
2000m3
焊缝系数
1
直径
φ15700mm
射线探伤
100%
主体材质
CF62（07MnCrMoVR）
表面检测
100%
工作压力
1.2MPa
容器类别
Ⅲ类
设计温度
℃
水压试验
MPa
介质
液化石油气
气密性试验
/
腐蚀裕度
2.0mm
坡口形式
X
壁厚
38mm
单台重量
Kg
二、编制依据
2.1国家及行业相关标准规范
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004-2009
《压力容器》GB150.1~GB150.4－2011
《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011
《压力容器无损检测》JB4730-2005
《钢制球形储罐》GB12337-2014
《球形储罐施工及验收规范》GB50094-2010
《钢制压力容器焊接工艺评定》JB/T4708-2000
2.2企业标准
《压力容器质量保证手册》河南油建2011版
《压力容器质量控制程序》河南油建2011版
三、施工方案
裂纹的主要位置示意图
3.1施工工序
现场搭设安全隔离区→维修部位定位→裂纹确定→裂纹部位修补焊接→裂纹部位无损检测→焊后热处理→整体耐压试压
3.2施工前期准备工作
3.2.1现场准备工作
根据技术人员的现场勘查情况编制行之有效的现场维修实施方案，并对所有施工人员进行施工技术交底。
针对需要进行的球罐进行隔离，并将其与之连接的管线进行拆除和封堵，避免动火过程中管道内着火，同时根据现场踏勘情况确定动火点位置，对附近污油沟及污油井采用灭火毯覆盖，上部再覆盖100mm消防沙后浇水；
在施工过程中保持灭火毯及消防沙含水量。
设备动火前必须确认球罐经过可燃气体探测仪检测合格，不会再有可燃气体发生；
现场施工人员进行检查，查看是否达到动火条件，现场施工人员必须做到“三不动火”。
施工人员不得在集油站内随意开启阀门，需要倒流程需由站内操作工进行操作。
3.2.2人员、设备检查
1）人员：
（1）现场负责人确定作业人员、明确工作任务内容，对作业程序和安全防范及技术措施交底，并做好安全教育、安全告知及签名确认。
（2）召开班前会，作业人员开展危害识别，确认HSE作业指导书适用性，制定风险削减措施。
（3）安排员工对劳保穿戴自检互检保证劳保穿戴要求。
（4）检查特种作人员业操作证件、特种作业许可手续等证件是否齐全、有效，措施是否落实。
2）工器具、设备：
（1）电焊机的一次线和二次线应完好无损，绝缘良好，接头处采取了绝缘措施，未与气焊胶管混合在一起。
（2）氧气、乙炔气瓶应放置在通风、防晒处，两者相距≥5m，与火源相距≥10m。
（3）机械、设备进入施工动火现场前，仔细检查设备保养、维修状况，确认设备状况良好，并配备防火帽方可进入动火施工现场。
一旦现场达到动火条件后，现场设置应急消防车1辆，在整个动火过程中进行监护。
3.3焊接前的准备工作
3.3.1焊接准备
1、焊工资格：
凡参加本工程球罐焊接的焊工，必须持有技术监督部门颁发的锅炉压力容器焊工考试合格证书，考试的钢材种类、焊接方法和焊接位置均应与工件相符。
2、在施焊区域内，距施焊点0.5～1米处，其相对湿度大于90%，环境温度在-5℃以下，风速大于8m/s，阴雨天气，没有有效预防措施，禁止进行焊接施工。
3、焊条管理：
应用于本工程的焊条要求如表3-1、表3-2、表3-3。
表3-1.
牌号
直径
药皮类型
制造厂家
E6015-E
3.2/4
低氢钠型
大西洋
焊条应用范围
表3-2.
牌号
使用区域
E6015-E
球罐主体、修补焊接
焊条干燥条件
表3-3.
牌号
干燥温度
干燥时间
备注
E6015-E
350～400℃
不小于60分钟
干燥次数不超过两次
4、施工中所用的焊条，必须具有出厂合格证书，质保书内的化学成分及机械性能必须符合国家有关规定。
5、焊条进入焊条库后，及时按批号、规格进行扩散氢复验，其检查结果应符合要求，方可使用。
6、现场设置集装箱式二级焊材库作为球罐现场安装的焊材烘干/发放的场所，内设烘干及干燥设施。
二级焊材库只存满足当日施工的少量焊条，焊材的保管主要在石化分公司焊材库保存。
现场焊材库应保持清洁、干燥，相对温湿度不大于60%，设专人保管焊条的进出、烘干、发放回收，记录签名、焊工领取焊条的时间、直径、数量和焊接内容、回收时间。
7、焊条使用前应在350-400℃温度下烘烤一小时，烘干后应存放在100-150℃的恒温箱内，药皮应无脱落。
8、无明显裂纹、污损和变质，否则不能使用。
9、焊条使用时，焊条应存放在100-150℃保温箱内，存放时间不宜超过4小时，否则应按原烘烤制度重新烘烤，重新烘烤次数不准超过两次。
3.3.2焊接依据
依据我单位已有焊接工艺评定及焊接工艺规程。
3.3.3焊接施工注意事项
1、采用后退法在坡口内引弧，为了减少焊接缺陷产生，后退长度取电弧稳定长度的20～30mm。
焊接开始时的引弧位置一定在坡口内，严禁在非坡口上的引弧和息弧。
2、收弧要饱满，纵缝两端要延伸至焊缝上，避免弧坑形成。
3、焊接中慎防球板表面电弧擦伤，如果不小心而擦伤坡ﹿ，作出标记后，进行打磨清除，并经MT检查，按实际位置记在排版图上。
4、运条尽量短弧，打底时应直线运条，坡口内要求中间稍快两端稍慢。
5、焊接前应将坡口两侧油、污、水、锈和氧化铁清理干净。
6、单侧焊原则上要求一次焊接成型，如果中途停止焊接，要根据焊接工艺要求采取措施以防产生裂纹。
重新施焊前，目视检查确认无裂纹，必要时采取MT或PT检测，确认合格后再继续焊接。
7、为了减少焊接接头，各层均需从始端焊至终端，换焊条要快。
8、多层焊接，层间接头应相互错开50mm以上。
9、外侧焊完后，内侧进行碳弧气刨清理焊根，清焊根时应将定位焊的焊缝金属清除干净，再用砂轮机清除渗碳层和修整刨槽成“U”型，并用目视、磁粉或渗透检测方法进行检查以确认有无缺陷存在。
10、焊接前，每个焊工必须了解规定的电流、电压、焊接速度、层数等。
对焊接线能量予以控制或测定每根焊条的燃烧时间和熔敷焊条长度进行控制线能量，施焊时应用短弧，且不摆动为宜，采用窄焊道，薄层多焊，每一焊道宽度不大于焊芯的□倍，每一层焊条的厚度不应超过3mm。
3.4主要施工方法
3.4.1焊接前，应清除坡口及两侧母材表面至少20mm范围内的氧化皮、油污、熔渣及其他有害杂质。
3.4.2对裂纹处表面处用砂轮进行打磨，打磨之后做磁粉或渗透检测，若发现表面缺陷焊接修补深度超过3mm时应进行超声检测，根据产生缺陷的原因，选用适合的焊接方法，并应制定修补工艺；修补前采用超声检测确定缺陷的位置和深度，确定修补侧。
修补后，应进行超声检测。
4.3.3裂纹处修磨采用风动砂轮机进行，分二步进行。
第一步是粗磨，采用3mm薄风动砂轮片，将焊缝表面的棱角、飞溅、局部点状咬肉、焊瘤等磨去；第二步是细磨，采用金刚石砂轮片，将焊缝表面打磨光滑并与母材圆滑过渡。
4.3.4对判定为裂纹性缺陷的焊缝，应用砂轮机将裂纹两端切断再进行清除。
4.3.5凡是因表面外观检查，PT、MT检查发现表面超标缺陷，当深度大于0.5mm时，均应进行补焊。
球壳表面的修补，按GB12337标准中规定进行。
补焊工艺对照主体焊接工艺规程进行。
4.3.6焊后修补后，先用渗透剂对修补焊道做表面着色（PT）检测，发现问题及时处理；再用磁粉检测（MT）对焊道进行检测，无发现大的缺陷再用超声波检测（UT）焊道焊接的内在质量。
3.4球罐无损检测要求
3.4.1无损检测人员资格认可
参加球罐无损检测方法（RT、UT、PT、MT）操作和评判无损检测结果的人员，必须持有技术监督部门颁发在有效期内的锅炉压力容器检测人员技术等级资格证书，取得二级及二级以上证书的人员方可填写和签发检验报告。
3.4.2无损检测部位及方法
1、球罐所有对接焊缝清根后，须进行渗透和磁粉检测。
焊接完成24小时后，在热处理之前，对接缝进行100%的超声（UT）检测。
2、焊缝完成以后，在热处理之前，对接焊缝和热影响区进行的内外面，角焊缝表面以及卡具点的焊疤等，进行100%的磁粉（MT）检测。
磁粉探伤无法进行的位置，进行渗透（PT）探伤。
3、球罐水压试验后，还需对上述第2条的位置进行20%的磁粉检测，磁粉探伤无法进行的部位，进行渗透检测。
4、对于返修的焊缝，仍须按上述规定进行同样程序的无损检测。
3.4.3渗透检测要求
1、执行标准：
JB/T4730.5-2005第5部分渗透检测。
2、表面准备：
工件表面不得有铁锈、氧化皮、焊接飞溅铁屑等杂质影响检查结果的缺陷。
入罐检测应做好通风。
3、试块：
选用铝合金试块。
4、检测材料的选用：
选用溶剂去除型着色渗透剂、快干式显像剂。
5、照明要求：
球罐内渗透检查应选用24V安全照明电压。
6、检查方法和操作程序：
使用溶剂除去型渗透探伤—快干显像剂操作程序，按如下顺序进行：
预清洗渗透处理（10分钟以上）清除干燥显像（7分钟以上）观察后处理。
7、复验：
经返修后的部位须经重新检测，程序同上。
8、验收标准：
符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级要求。
3.4.4磁粉检测要求
1、执行标准：
JB/T4730.4-2005第4部分磁粉检测。
2、仪器：
采用（最大磁间距时的），或提升力不小于118N（磁极与试件表面间隙为0.5mm）旋转磁场交叉磁轭探伤仪。
3、试块：
选用A1型灵敏度试片（30/100）、磁场指标器。
4、材料：
黑磁粉及磁悬液。
5、表面准备：
焊缝表面两侧50mm内应打磨干净不能妨碍缺陷的显示及观察。
焊缝磁粉检查应在焊后36小时后进行。
6、照明：
检测时应便于开关的低压安全灯。
7、操作方法：
检测对接焊缝时使用十字相交法，每一被检区域至少应进行两次检测，或旋转磁场法一次检测。
磁极移动时，每次必须重叠15mm以上，检测面贴上试片（A1-30/100），其人工缺陷能清楚地反映，检测角焊缝时，需用角焊缝磁探仪，使磁极紧贴工件。
每次检查通电时间为5秒以上，在此时间内使用喷壶慢慢地、充足地喷浇磁悬液。
8、复验：
返修部位须重新检验，直至无缺陷显示。
9、验收标准：
符合JB/T47300.4-2005Ⅰ级要求。
7、表面准备、检测面及扫查方式：
3.2.5焊缝超声检测要求
1、执行标准：
JB/T4730.3-2005第3部分超声检测。
2、检测仪器和设备：
检测仪器为PXUT-211型。
探头为单斜探头2.5MHZ，K值为2.5和1（折射角680～450）。
标准试块为CSK-IA～CSK-ⅢA。
用化学浆糊做耦合剂。
3、探伤工艺：
检测面为焊缝的单面双侧。
焊缝本身及焊缝二侧热影响区为超声检测区域。
检测面焊缝二侧各160mm之内的范围打磨光滑，作为探头移动区，不得有影响探头移动的飞溅物、铁锈、毛刺等物。
采用单斜探头一次进行检测。
用标准试块CSK-ⅢA制作距离--波幅曲线,并进行存储。
4、检测时间：
MT和RT完成后进行，抽检部位由质量检查员确定。
5、检测方法：
检测面（一般为外焊缝）焊缝的二侧，用单斜探头，进行锯齿形扫查和斜平行扫查。
以探头的前后、左右、转角、环绕移动来判定、评价缺陷。
6、验收标准：
符合JB/T4730.3-2005Ⅰ级要求。
3.5焊后整体热处理
3.5.1热处理的目的：
为消除残余应力，稳定结构尺寸，软化焊缝影响区，提高焊缝韧性，提高容器抗应力腐蚀性能，释放焊缝区域的有害气体，防止裂纹产生，从而提高容器耐疲劳及蠕变温度，球罐在组焊完，水压试验前，必须进行焊道的局部热处理。
通过热处理使钢材并不发生相变。
在这一退火温度下钢的屈服强度大大降低，于是就发生塑性流动，使焊缝附近的残余弹性变形转变为塑性变形，残余应力就得释放。
较长时间的保温，有利于焊缝金属中氢的扩散。
这样焊接残余应力得以消除，避免延迟裂纹和应力腐蚀裂纹的产生，提高球罐的使用性和安全性。
3.5.2热处理方法选择
本工程根据现场的资源及修补的实际情况确定了球罐局部热处理用“电加热法”进行具体方法简述如下：
1）热处理前应对球罐进行一次联合检查，确认热处理前各项焊接、检测工作均已完成，并做好热处理的防风雨工作；
2）将电加热片固定在修补焊道上，电加热片的覆盖长度超出修补焊道两端各200mm.在加热片的外部用保温棉包裹保温；
3）将加热导线连接活动温度加热控制柜，利用温控柜对焊道进行热处理加热；
4）将温度计固定在加热片及焊道结合处，用温度导线联通控制柜，用来控制加热升温的速度及时间；
3.5.3热处理参数及要求
热处理温度600±25℃
保温时间：
80分钟
升温速度：
400℃以上升温速率50～80℃/小时的范围内。
降温速度：
从热处理温度到400℃的降温速度宜在30～50℃/小时范围内,400℃以下自然冷却。
300℃以上升温和降温时，球壳板表面上任意两测温点的温度差不得大于120℃。
3.5.4保温要求
1、保温材料采用超细硅酸铝纤维被，厚度为50mm，双层包扎，保温层包扎牢靠，接风严密且互相错开。
2、热处理保温时，测量保温层外表面温度应不高于60℃。
3、球罐的从支柱与球壳连接的下端算起，向下至少1m长度的支柱进行保温。
4、顶部人孔上应设置排气通风道，通过开风门来调整温度。
3.5.5测温点设置
温度记录采用自动记录仪，对过程进行连续记录，仪表精度达到1.5级要求。
3.5.6一般要求
1、加热设备的操作由经验丰富的人员来完成。
2、热处理后，热处理曲线必须有操作员、热处理责任工程师共同签字认可。
3、热处理前后进行硬度测定，实测硬度以HB200以下为合格。
4、支柱底板下部设置柱腿移动装置，利用千斤顶，温度每变化100℃，柱腿进行调整移位一次，每次约6～10mm。
热处理后重新调整柱腿垂直度并拧紧拉杆螺栓。
3.6耐压试验
3.6.1耐压试验
1、试验介质：
根据基础情况而定，如果基础承力不允许用水试验，采用气体试验。
2、试验压力：
水压试验压力2.75Mpa，以球顶部压力表读数为准。
3、试验用压力表：
量程5MPa，精度1.6级，表盘直径150mm，数量三块。
3.6.2水压试验要求
1、试验介质为洁净水，水温不低于5℃。
2、球罐内及配管内的异物完全排除，上部人孔关闭。
试验时球罐顶部应设排气口，充液时应将球罐内空气排尽。
试验过程中，应保持球罐表面干燥。
3、试验中，压力应缓慢上升，升至试验压力的50%时，保持足够长时间，然后对球罐的所有焊缝和连接部位进行渗漏检查，确认无渗漏、无异常后继续升压。
4、压力升至设计，保持足够长时间，再次做渗漏检查，确认无渗漏、无异常现象后，再升压。
5、压力升至试验压力后，保持30min，然后将压力降至设计压力进行检查，以无渗漏、无变形、无异常响声且压力保持不变为合格。
6、液压试验完毕后，应将液体排尽，用压缩空气将罐内吹干。
排液时严禁就地排放。
3.6.3试验时注意事项
1、试验时，设置危险区域，严禁无关人员进入。
2、严禁急激升压、降压、应缓温地进行。
3、水压试验中，到达最高压力时，用照相机拍摄压力表读数，以便于保存。
4、风时不得进行。
5、严禁升压到规定压力以上。
四、安全措施
4.1现场维修安全措施
在组对、焊接施工中，除应严格遵守《焊接与切割安全》（GB9448）标准中的各条款规定外，还应特别注意以下各条：
1）电焊作业要求要严格遵守电气安全技术规程。
除电焊机二次线路外，电焊工不允许操作其它电气线路。
2）焊接工作前，先检查焊机和工具是否安全可靠。
如焊机外壳接地、焊机各接线点接触是否良好，焊接电缆的绝缘有无破损等。
机必须有接地线。
电焊机一次接线处应有防护罩，作业环境绝缘良好。
未经安全检查，不准进行焊接作业。
3）焊工在作业时，必须正确穿戴工服、工鞋、面罩、手套，砂轮机打磨时还应戴好防护眼镜。
4）动火前必须办理动火票，动火作业过程中周围设置专职安全员进行监护，动火现场设置警示标志。
5）焊工身体的外露部分不允许接触二次回路的导体，尤其是在焊工身体出汗更换电焊条时要更加注意。
6）气温过高或过低，湿度较大，气压过低的环境条件下，焊机除应良好接地外，还应采取其他相应的如调温、降温等措施。
7）焊机及焊件应固定牢固，以免倒塌伤人。
4.2设备试压
在水压试验进行期间，由现场安全员专门负责健康、安全、环境方面的工作，要保证所有现场施工人员和公众的健康和安全，保护好试压作业区及周围环境。
1）树立警告标志和路障，未经许可人员禁止入内。
试压开始前，应当在通往施工作业带的所有进口道设置警告标志，待容器内压力解除后再撤去标志。
水压试验区域50米之内，为警戒区域，采用隔离网或警示带，只限参与试压的工作人员进入，未经允许，无关人员不得进入，更不能滞留在试压区内。
2）试压时以管线为中心，50米内为禁区并派专人巡线警戒，升压过程中在周围设警示标志，设专人值班，严禁无关人员进入。
3）检查所有吸气软管，焊接、管件、接头和阀门的正确压力等级。
4）控制和保护注排水管和软管的安全。
由检测承包商检测水压试验的所有临时焊口。
5）在水边施工注意水土保持，废水要经过处理后才能排入河流内，尽量保持工地原有水系的畅通。
试压水排放时采用钢管联通至的污水处理池内，不要冲蚀地面。
6）施工现场保持清洁，施工垃圾分类处理。
7）施工现场配备经过培训的医疗人员，急救药箱，医疗救助设备。
并提前与当地医院进行联系，以便在出现人身伤害是紧急抢救。
8）试压开始现场技术负责人向试压单位管理人员及各班组长进行详细的技术、质量、HSE交底。
试压技术人员向参加试压的施工人员进行交底和技术培训，做到人人知道自己的工作范围、操作规程、注意事项以及遇到紧急情况是的应急处理措施。
五、施工人员及工机具安排
5.1施工人员计划安排
主要参加本作业施工人员如下表
序号
职务
人员
工作内容
备注
1
现场负责人
1
现场生产协调及设备运输
2
技术员
1
现场组对工艺编制、指导
3
质量员
1
现场质量检查
4
安全员
1
现场安全监管
5
电焊工
3
现场焊接
6
检测工
2
现场焊口无损检测
7
其他工种
6
防腐保温等施工
5.2主要施工机具、材料
本施工拟投入主要施工设备及材料如下表
主要施工机具及设备
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
客货车
3吨
辆
1
2
电焊机
ZX5-630
台
3
3
电动试压泵
SY-600
台
1
4
数字超声波探伤仪
PXUT-211
台
1
5
焊材烘干箱
高温500℃
台
1
带恒温功能
6
角向磨光机
∮150
台
1
7
角向磨光机
∮100
台
2
8
红外线测温仪
0～300℃
只
2
9
焊条保温筒
个
3
10
轴流风机
D2G2-600
台
2
11
压力表4.0MPa
表盘∮150
只
3
12
焊检尺
把
1
6、施工费用
6.1费用包括：
a）前期探伤、焊道清理费用;b）工机具费用；c）施工费用；d）后期探伤（无损检测）费用；e）局部热处理费用等。
6.2费用详细：
a）前期探伤、焊道清理费用：
5000.00元；
b）工机具费用：
12000.00元；
c）施工费用：
25000.00元；
d）后期探伤（无损检测）费用：
2000.00元；
e）局部热处理费用：
20000.00元；
6.3费用总计：
64000.00元（六万四千元）
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