天铁球罐安装施工技术方案.docx
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天铁球罐安装施工技术方案
天铁热轧板有限公司
1000m3氧气球罐组焊施工方案
编制：
司志斌
审核：
李青文
审定：
杨三创
批准：
张晓亮
中化二建天铁热轧板工程项目部
二OO六年六月二十九日
目录
1、编制依据
2、工程概况
3、施工要求及条件
4、球罐组装与焊接
5、球罐焊缝排版布置图
6、劳动力组织
7、工机具及手段用料
8、劳动力组织
9、工机具及手段用料
10、施工质量控制
11、施工安全和环境管理技术措施
1．工程概况
天铁集团热轧板有限公司3台1000m3氧气球罐，是目前国内最大的氧气球罐。
由合肥通用机械研究所和大连金鼎石化有限公司分别进行设计和制造，由我公司现场组焊。
球罐位号分别为氧-101、氧-102、氧-103，球壳为混合式三带结构型式，其内径为φ12300mm，材质07MnCrMoVR，共有30块球壳板，其中赤道带板16块，上、下极板各7块，球壳板厚度为44mm，单台焊缝长度约270m。
本工程施工现场场地狭小，吊装、焊接作业量大，为保证安装质量与进度，特编制此方案。
2.编制依据
2.1合肥通用机械研究所设计图纸HPV107-00-00~06及氧气球罐制造安装技术条件
2.2《钢制球形储罐》GB12337-1998
2.3《球形储罐施工及验收规范》GB50094-98
2.4《钢制压力容器》GB150-1998
2.5《压力容器安全技术监察规程》（容规99）
2.6《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
2.7《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000
2.8《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》JB4744-2000
2.10《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
2.11《化工设备安装工程质量检验评定标准》HG20236-93
3．施工要求及条件
3.1施工前应具备的条件
3.1.1施工现场应具备三通一平，即路通、水通、电通，且作业场地平整夯实。
3.1.2球罐基础已施工完毕，并达到验收标准。
3.1.3施工机械设备已进入现场，并由工装设备责任师认可。
3.1.4工程主要材料到货，并符合标准。
3.1.5施工手段用料、工卡具、小型机具、经校验合格的计量器具已准备齐全。
3.1.6焊接工艺评定报告已审批。
3.1.7设计单位已作了设计交底，并进行了图纸会审。
3.1.8施工方案已审批，并向全体施工人员作了详细的技术交底。
3.1.9施工人员已组织完毕，各工种均持证上岗。
3.1.10经有关单位批准同意开工。
4.球罐组装与焊接
4.1对球罐基础尺寸进行检查，其允许偏差应符合下表规定：
序号
项目
允许偏差
1
基础中心圆直径D1
±6.1mm
2
基础方位
1°
3
相邻支柱基础中心距S
±2mm
4
地脚螺栓中心与基础中心圆间距
±2mm
5
基础标高
支柱基础上表面的标高
-6mm
相邻支柱基础的标高差
3mm
6
单个支柱基础上表面的平面度
2mm
4.2基础混凝土的强度应符合设计要求，并有齐全的竣工资料。
基础表面应无露筋、裂纹、气孔、麻面、机械损伤等缺陷。
4.3球罐零部件验收
4.3.1依据规范要求对制造单位提供的产品质量证明书等技术质量文件进行检查。
4.3.2球壳板不得拼接，表面不允许存在裂纹、划痕、气泡、结疤、夹杂等缺陷。
对气割坡口表面进行渗透或磁粉检测抽查，每台球罐具体抽检数量为上、下极带各3块，赤道带板7块，，以JB/T4730.5或JB/T4730.4规定的
级为合格。
4.3.3对球壳板进行超声波检测抽查，每台球罐具体抽检数量为上、下极带各3块，赤道带板7块，以JB/T4730.3规定的
级为合格，若发现超标缺陷应加倍抽检，若仍有超标缺陷，则应100%检验。
4.3.4对球壳板厚度进行抽查，抽查数量为上、下极带各2块，赤道带板4块。
每张球壳板的检测应为9点，测厚结果不应小于44mm。
抽查若有不合格，应加倍抽查，若仍有不合格，则应对球壳板逐张检查。
4.3.5球壳板的外形尺寸检查。
4.3.5.1球壳板曲率检查：
用弦长大于或等于2000mm的样板检查，中间测点（距周边坡口≥150mm）间隙不得大于3mm，周边测点不得大于2mm。
4.3.5.2球壳板的几何尺寸允许偏差应符合下表的规定：
项目
允许偏差（mm）
长度方向弦长L1、L2、L3
±2.5
任意宽度方向弦长B1、B2、B3
±2
对角线弦长D
±3
两条对角线间的距离
5
检查示例如下：
4.3.5.3球壳板坡口几何尺寸允许偏差应符合下列要求：
（1）坡口角度（α）的允许偏差为±2°30′。
（2）坡口钝边（P）及坡口深度（h）的允许偏差为±1.5mm。
检查示例图如下：
4.3.6对制造单位提供的产品试板和焊接工艺试板进行检查，每台球罐不应少于12块，其尺寸应为180mm×650mm，其材料、钢号、厚度、坡口型式应与球壳板相同。
4.3.7球罐接管、法兰、人孔、拉杆、松紧节等应无裂纹、机械损伤、严重锈蚀、规格不符等缺陷。
4.3.8球罐支柱全长长度允许偏差为3mm，其与底板焊接后应保持垂直，其垂直度允许偏差为2mm,支柱全长直线度允许偏差为8mm。
4.4球罐组装
4.4.1球罐组装程序：
铺设组对平台→球壳板划线、焊定位块→支柱上、下段环缝组焊→赤道带组对点焊→下极板组对点焊→上极板组对点焊。
4.4.2球罐组对平台铺设在球罐基础旁边，平台长度不小于14m，宽度不小于4m，平台板厚20mm，平台上表面应水平，其水平度允许偏差为±2mm。
4.4.3经验收的球壳板，划出中心线，然后焊上定位块，其焊接工艺同正式焊缝施焊，焊角高不得小于6mm，兼作起重吊耳的定位块焊角高不得小于8mm。
4.4.4在基础上放出基础中心圆，校正各基础间的间距，确定各支柱的中心位置，以中心位置为圆心放出每个支柱底板的实际位置圆，并做出明显标志。
4.4.5将两相临的带支柱的赤道带板吊上基础，调整好支柱的中心位置及支柱垂直度。
每组垫铁高度不应小于25mm，斜垫铁应成对使用，紧密接触。
将支柱底板与基础之间固定，锚固好拖拉绳。
4.4.6安装支柱间拉杆，应对称均匀拧紧，拉杆中部的挠度不应大于2.68cm。
4.4.7将中间不带支柱的赤道带板插入，安装好卡具，然后依次吊装带支柱赤道板和插板，赤道带装完后调整好几何尺寸后进行点焊。
4.4.8将下极板依照极侧板到极中板的顺序依次吊装就位，上部环缝处与赤道板用卡具卡紧，调整好几何尺寸，依次点焊纵缝、环缝。
4.4.9将上极板依照极侧板到极中板的顺序依次吊装就位，下部环缝处与赤道板用卡具卡紧，锚固好拖拉绳，然后调整几何尺寸，依次点焊纵缝、环缝。
4.4.10在整个组装过程中不得采用机械方法强力组对。
4.4.11组装技术要求
4.4.11.1支柱安装找正后，应在球罐径向和周向两个方向检查支柱的垂直度，其允许偏差不得大于12mm。
4.4.11.2球壳板组对间隙应为2±2mm；对口错边量不得大于2mm。
4.4.11.3用弦长不小于1000mm的样板检查球壳板组装后的棱角，其值不得大于7mm。
4.4.11.4组对间隙、错边量和棱角的检查应沿对接接头每500mm测量一点。
4.4.11.5赤道带组装后，每块球壳板的赤道线水平误差不应大于2mm；相邻两块球壳板的赤道线水平误差不应大于3mm；任意两块球壳板的赤道线水平误差不应大于6mm。
4.4.11.6球罐组装完成后，其最大直径与最小直径之差不应大于36mm。
4.5球罐的焊接
4.5.1焊接方法
4.5.1.1球罐焊接采用手工电弧焊。
4.5.1.2焊缝清根采用碳弧气刨开槽，角向磨光机修磨成形。
4.5.2电焊条的验收及保管
4.5.2.1球壳板之间、球壳板与预焊板之间焊接选用PP.J607RH电焊条，焊条规格为φ3.2和φ4.0，不得使用φ5.0焊条。
支柱上、下段之间、定位块与球壳板之间、预焊板与结构之间选用E5015（J507）电焊条。
4.5.2.2电焊条应具有质量证明书，对其外观检查，应无裂纹、气泡、杂质、焊芯生锈、剥落、霉斑等缺陷，焊条夹持端字头应清晰。
4.5.2.3焊接材料应设专人负责保管、烘干和发放。
焊材库应保持干燥，相对湿度不得大于60%，E5015（J507）型和PP.J607RH型电焊条烘干温度为350~400℃，烘干时间均为1h。
烘干后的电焊条保存在100~150℃的恒温箱中，药皮应无脱落和明显裂纹。
4.5.2.4焊工都应携带符合产品标准的保温筒，焊条在保温筒内的保存时间不应超过4h。
当超过时应按原烘干温度重新干燥。
焊条重复烘干次数不应超过两次。
4.5.3材质及结构特点
本球罐采用07MnCrMoVR合金钢，由于球壳厚度较大，焊缝多，特别是整体点固后焊接，结构拘束应力大，为了避免产生裂纹，施焊时必须严格遵守有关技术要求。
4.5.4施焊的焊工必须持有技术监督局颁发的有效的合格证书，施焊的钢材种类、焊接方法和焊接位置，等均与本人考试合格的项目相符。
4.5.5焊接工艺要求
4.5.5.1焊接工艺严格按照工艺评定确定的参数和必要的条件进行。
4.5.5.2焊接工艺参数：
焊位位置
平焊
立焊
横焊
仰焊
焊条直径（mm）
φ3.2
φ4.0
φ3.2
φ4.0
φ3.2
φ4.0
φ3.2
φ4.0
焊接电流（A）
100~
120
140~
180
90~
110
130~
160
100~
120
140~
180
90~
110
130~
160
焊接速度（cm/min）
8~12
13~18
5~11
8~17
7~11
11~18
5~10
8~15
焊接电压（V）
25~29
26~30
24~28
26~30
22~26
26~30
22~26
24~28
焊接层次
7（4）
11
11
7（4）
焊接线能量
12~25kJ/cm
12~35kJ/cm
12~30kJ/cm
12~35kJ/cm
4.5.5.3施焊前必须进行预热。
正式焊缝用液化气火焰进行预热，点固焊缝、工卡具焊缝、吊耳焊接、焊缝返修、球体表面修补可选用液化气或氧—乙炔火焰进行预热。
预热范围为焊缝中心两侧各不少于150mm，预热温度应在距焊缝中心线50mm处对称测量，每条焊缝测点不少于3对。
预热温度应为75~100℃。
层间温度不应低于100℃但不宜高于180℃。
4.5.5.4在一次焊接未进行完毕的焊缝，及一次焊缝焊接彻底完毕时，应立即用液化气进行后热处理，后热温度为200~250℃，时间为0.5~1h，后热温度和测量同4.5.4.3条预热温度的测量。
4.5.5.5施焊前须把坡口表面两侧50mm范围内的油污、水份及其他有害杂质清除干净。
4.5.5.6焊道始端应采用后退起弧法，收弧端应将弧坑填满，换焊条重新起弧时，要在上一根焊条的弧坑尚未冷却的情况下，尽快重新引弧。
层间接头应错开50mm以上。
4.5.5.7焊缝坡口尺寸如下：
4.5.5.8碳弧气刨清根
待球罐外部焊缝全部焊完后，内部进行气刨清根。
将定位焊的熔敷金属及第一层焊道全部清除掉，清根后的坡口形状，宽窄应一致，然后用磨光机将刨槽内的渗碳层及熔渣清除干净，打磨至露出金属光泽为止，然后用渗透方法进行检查，以JB/T4730.5规定的Ⅰ级为合格。
4.5.5.9严禁使用药皮脱落和焊芯生锈的电焊条。
4.5.5.10当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊。
风速大于8m/s；相对湿度大于85%；环境温度在-5℃以下；雨天或雪天。
注：
焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐表面500~1000mm处测得。
4.5.6焊接操作注意事项
4.5.6.1用于焊接球罐的直流电焊机，必须性能良好，并安装直流电流、电压表，用以检查焊接参数和电焊机的工作状况，电流、电压表应经计量部门检定合格。
4.5.6.2球罐施焊前应用帆布围搭防风、防雨棚。
4.5.6.3焊接顺序如下：
赤道带纵缝（外侧）—上下极边板纵缝和极中板平缝（外侧）—极边板与极中板间方环缝（外侧）—赤道带与上下极板间大环缝（外侧）—内侧焊缝气刨清根、焊道修磨—赤道带纵缝（内侧）—上下极边板纵缝和极中板平缝（内侧）—极边板与极中板
间方环缝（内侧）—赤道带与上下极板间大环缝（内侧）
4.5.6.4每台罐焊接选用8名焊工，间隔对称施焊，各焊工焊接速度应尽量一致，同步施焊，采用分段退焊法焊接，减少焊接应力。
4.5.6.5纵向焊道的焊肉应焊到环向焊道中心，在环缝焊接前磨掉。
4.5.6.6为了防止点固焊道产生裂纹，点固时应特别注意，点焊高为8~10mm，焊道长不小于100mm，所有T型接口处应连续施焊，焊长不少于150mm，间距宜为250~300mm。
4.5.6.7正式施焊、定位焊在坡口内引弧和熄弧，工卡具的焊接引弧点和熄弧点应在工卡具焊道上。
严禁在非焊接位置任意引弧，避免母材被电弧擦伤，如不慎造成弧疤或凹坑，必须打磨清除，并做渗透检查。
4.5.6.8定位焊、工卡具的焊接工艺和对焊工的要求与球壳焊接相同。
4.5.6.9工卡具拆除时，不得损伤球壳板，并把工卡具焊道打磨平滑。
4.5.6.10施焊中，要对每位焊工的工艺参数随时抽查，作出记录，焊接线能量应不超过经工艺评定合格的线能量上限，不符合规定者立即纠正。
4.5.6.11产品试板焊接要求：
a·试板的材料必须是合格的，且与容器具有相同的牌号、炉批号及相同的热处理状态；
b·试板焊接作业，应选择参加同一台球罐焊接的焊工完成；
c·一台球罐应完成试板三组（立焊、横焊、平+仰焊）；
d·采用与球罐相同的焊接工艺；
e·产品试板焊缝的外观及无损检测同球罐对接焊缝；
f·产品试板应与球罐一起进行热处理；
g·产品试板焊接应与球罐主体焊缝焊接同时、同地点、同环境要求进行。
4.5.7焊后几何尺寸检查：
4.5.7.1焊接后，用弦长不小于1000mm的样板检查球壳焊缝的棱角，其值不得大于7mm。
4.5.7.2两极间的内直径、赤道截面的最大内直径和最小内直径三者之间相互之差不得大于80mm.
4.5.7.3两极间的内直径、赤道截面的最大内直径和最小内径与设计内径之差不得大于80mm.
4.5.7.4支柱在径向和周向两个方向测量垂直度，其值不得大于12mm.
4.6焊缝检验和修补：
4.6.1焊缝的外观检查：
4.6.1.1焊缝外观检查前，应将熔渣皮、飞溅物等清理干净。
4.6.1.2焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、咬边、夹渣、凹坑、末焊满等缺陷。
4.6.1.3焊缝的宽度应比坡口每边增加1~2mm，焊缝焊接完毕的全部焊缝表面须采用砂轮机打磨消除焊波，球壳外表面焊缝余高应为0~1mm.球壳内表面焊缝余高应为0~0.5mm.
4.6.2焊缝的无损检测
4.6.2.1从事球罐无损检测的人员，必须持有技术监督局颁发的锅炉压力容器无损检测人员技术等级鉴定证书。
取得Ⅱ级以上证书的人员方可填写和签发检验报告。
4.6.2.2在焊接结束后36小时后，方可进行焊缝的无损检测。
4.6.2.3球罐的对接焊缝应进行100%射线检测，检测按JB/T4730.2进行,Ⅱ级为合格.然后进行20%超声波复检，复检部位应包括全部环缝、距离环缝700mm内的纵缝（包括全部T型和Y型焊缝）及射线检测有缺陷和疑问的部位，复检按JB/T4730.3进行,Ⅰ级为合格。
4.6.2.4球罐对接焊缝的内外表面，工卡具焊迹及其热影响区、补焊处、缺陷修磨处以及支柱上、下段组焊角焊缝应进行100%磁粉或渗透检测。
检测按JB/T4730.4或JB/T4730.5进行，以Ⅰ级为合格。
整体热处理后及水压试验后，应对上述表面探伤部位再进行100%的磁粉或渗透复检。
4.6.2.5球罐对接焊缝清根后应进行100%渗透探伤，以JB/T4730.5规定的Ⅰ级为合格。
4.6.2.6经无损检测的焊缝，如有不允许的缺陷，应在缺陷清除后补焊，并对该部位按原探伤方法重新检查，直至合格。
4.6.3球罐的修补
4.6.3.1球壳表面缺陷及工卡具焊迹采用砂轮机修磨，修磨范围内的斜度至少为3：
1，修磨后的最大深度不得大于2mm，当超过时，应进行焊接修补，当球壳板表面焊补深度超过3mm时,应进行超声波检测。
4.6.3.2对焊缝表面缺陷进行补焊时，补焊长度应大于50mm，补焊后磨去多余的金属，使其与主体焊缝平缓过渡。
4.6.3.3球壳板表面缺陷进行焊接修补时，每处修补面积应在50cm2以内，当有两处或两处以上修补时，任何两处的边缘距离应大于50mm。
4.6.3.4焊缝两侧的咬边和焊趾裂纹必须采用砂轮磨除，并打磨成具有1：
3及以下坡度的斜坡，其磨除深度不得大于0.5mm，超过时应进行补焊。
4.6.3.5焊缝的内部缺陷按公司QB/HEJ.GZ0102-03-1999《焊接接头返修管理制度》的要求进行。
对缺陷进行修磨时，清除缺陷的深度不得超过球壳板厚度的2/3，若清除到球壳板厚度的2/3处还残留缺陷时，应在该状态下补焊，然后在其背面再次清除缺陷，进行补焊，补焊长度不得小于50mm。
4.6.3.6焊缝同一部位的焊补次数不宜超过两次，如超过时应提出可靠的技术措施，经施工单位总技术负责人批准后方可修补。
4.6.3.7修补的工艺同正式施焊的工艺，预热温度为100℃，焊后要立即进行后热处理。
5.球罐焊缝布置示意图（见附页）
6.产品焊接试板的制备及试验
根据GB150－1998和JB4744－2000对试样进行制备和试验，试验结果应符合标准规定的要求。
7.施工现场总平面布置
8.劳动力组织
队长1人工程师1人质安员1人铆工8人
电工2人起重工4人电焊工14人钳工2人
力工15人
9.工机具及手段用料
9.1主要手段用料
篷布2000M2道木30根倒链5t3台、3t2台
脚手架20t架板600块钢板δ=2064M2
9.2主要工机具
设备名称
型号规格
主要特性参数
交直流两用弧焊机
ZXEI-50018台
额定电流500A～450A,输入电流108A,输入容量41KVA
自控远红外线电焊条烘干箱
ZYHC-100
最高温度500℃，保温时间0~20h
可装焊条100Kg,额定功率6.4KW
自控远红外线电焊条烘干箱
ZYH-160
最高温度500℃，保温时间0~20h
可装焊条60Kg,额定功率4.2KW
除湿机
CFZ3D
除湿量3Kg/h,功率1.2KW,
制冷剂R22,充注量1.1kg
轴流风机
DN500
2台
低压变压器
36V
1台
砂轮切割机
J3GB-400
功率2.2KW砂轮直径400mm切割线速度60m/s夹钳转角0º~40º
管道泵
4″
1台
台钻
ZT4016-W
最大钻孔直径16mm
10.施工质量控制
10.1严格按照中化二建集团工程管理文件执行。
具体要求如下：
10.1.1建立相应的质量检查机构：
项目部设立质量检查机构，并和天铁公司工程建设指挥部质量检查部门对口联系工作。
各班组长均为兼职质量检查员，负责本班组的质量检查工作，各级质量检查员必须在本专业开工前进驻工地。
10.1.2技术人员在施工前应向施工工人进行详细的技术交底。
10.1.3施工所用的各类材料，必须有质量合格证。
对入库的各类物资应分门别类，妥善保管。
10.1.4工程中使用的计量、检查量具等，必须经中国国家认可的计量部门校验，达到精度并有校验证明方可使用。
10.1.5施工中的隐蔽工程，在隐蔽前须经建设单位质检部门检查确认，通知应提前24小时送达。
10.1.6施工进度与施工记录等资料同步。
施工资料应完整，各级签证手续必须齐全。
10.1.7工序控制点实行A、B、C三级质量管理。
A级由建设单位、监理单位和施工单位三方共检，B级由监理单位和施工单位两方共检，C级由施工单位一方控制。
10.1.8严格按设计要求进行施工，如无设计变更，任何人都不得更改设计。
10.2严格执行公司压力容器质保手册和压力容器管理制度中的各项规章制度。
10.3认真贯彻执行ISO9001、国际标准质量体系程序文件，做到事事有根源，步步有见证。
11.施工安全和环境管理技术措施
11.1严格执行中化二建集团公司工程管理文件《现场安全管理规定》，具体要求如下：
11.1.1坚持每周一次的安全会议和每天的现场检查工作。
11.1.2所有工地工作人员均应戴安全帽和穿安全鞋，按工种要求配备人身防护设施和器材。
11.1.3在仓库、油库、易燃地区和其它主要防火区域，严禁动火，并配备适当的防火设备。
11.1.4吸烟只允许在受控的条件下到指定地区吸烟，在现场的车辆中严禁吸烟。
11.1.5在允许使用灭火器的地方应放置灭火器，所有的人员，都应受训学会使用灭火器。
11.1.6凡在2米以上悬空作业人员必须佩带安全带，在外架无防护的施工，高处作业点的下方，必须设立安全网。
11.1.7所有现场用电的安装、修理工作必须由持电工专业合格证的人员作业，所有用电设备应接地，使用漏电保护器。
11.2严格执行公司《职业健康安全管理手册》和《职业健康安全管理体系程序文件》具体要求如下：
11.2.1认真分析现场的实际情况和作业流程，危险源辩识要清晰，做到心中有数。
11.2.2起吊重物前，对索具、卡具等进行认真检查，确信无疑后方可起吊，起吊时，吊车臂下严禁站人。
11.2.3焊缝预热、后热处理，应注意防止烫伤，球体保持充分接地。
11.2.4罐内照明电压不得大于36V，手持电动工具应绝缘良好，插座应放入盒内。
11.2.5罐内焊接时，用轴流风机排除烟气，并设专人进行安全监护，保障罐内通风良好。
11.2.6室外的用电设施应有防雨措施，以免电器受潮发生触电事故。
11.2.7现场配备足够的消防用具，以防易燃品失火。
11.3认真贯彻执行ISO14001《环境管理体系文件》，领会“遵守法规、文明施工、珍惜资源、保护环境”的管理方针的内涵。
11.3.1所有材料、设备和机械应整齐地存放于指定地区。
11.3.2所有的零碎、废石笔、废线绳、油布、废焊条头等应每日一次进行收集、存放。
每周应组织一次包括所有人员参加的整个现场的清理工作。
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