m3球罐安装工法.docx

1、m3球罐安装工法2000m3球罐安装工法中化二建集团第四安装防腐有限公司由我公司承建的阿尔巴尼亚INTERGAZ公司LPG储运项目是目前该国最大的LPG储运项目，年中转LPG约4万吨，建设地点在阿尔巴尼亚都拉斯市开发区，是开发区内第一个启动工程。该项目的两台2000m3LPG球罐，内径为15700mm，材质16MnR，共有34块球壳板，其中赤道带板20块，上、下极板各7块，球壳板厚度为48mm（带支柱赤道带板为49mm）。球罐共有10个支柱，与球壳赤道带板焊接，支柱之间安装有可调式拉杆。共有13个接管，两个人孔安装于上、下极板。. 球罐的技术特性如下：设计压力 1.77Mpa 工作压力 0.5

2、1.48MPa设计温度 -1050 工作温度 -7.450容器类别 类 盛装介质 LPG主要受压材料 16MnR GB6654 主要材料供货状态 正火腐蚀裕度 1.5m 焊缝系数 1.0全 容 积 2026m3 充装系数 0.9 (AT 40)液压试验压力 2.213Mpa 气密试验压力 1.77Mpa.设备净重 329000kg 充满水后重量 2355000kg由于国外施工条件限制，造成施工难度较大，特别是吊装和焊接技术要求比较高，在施工过程中经我公司技术人员的积极努力，优质高速的完成了球罐安装，经认真总结，形成了此工法。1. 特点1.1 由于球壳为混合式三带结构型式，赤道带板纵向弧长达99

3、58mm，加上球壳板较厚，无损检测要求严格，因而对焊接工艺提出了较高的要求。1.2 上极极中板连同人孔接管重达13吨，安装高度达19米，而阿国大吨位吊车较稀少，可利用的仅有25吨吊车。对吊装组对工作增加了不少困难。1.3 由于球罐直径较大，球壳板较厚，原有的整体热处理雾化柴油设备能力略显不足，给整体热处理增加了难度。 2. 适用范围本工法适用于同结构球罐散装法现场组焊。3 施工工艺3.1 球罐组对采用分带组对，整体几何尺寸调整点固焊。 3.2 球罐焊接采用手工电弧焊。3.3焊缝清根采用碳弧气刨开槽，角向磨光机修磨成形。3.4球罐热处理采用内部燃烧雾化柴油法。4. 工艺流程4.1 基础检验4.2

4、 零部件验收4.3分带组装4.4 整体点固焊4.5球罐焊接4.6 无损检测4.7 整体热处理4.8 压力试验4.9 气密试验4.10 喷砂防腐5 施工程序5.1 基础验收5.1.1对球罐基础尺寸进行检查，其允许偏差应符合规范规定。5.1.2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。5.2球罐零部件验收5.2.1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。5.2.2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。5.2.3对球壳板周边100mm范围内进行全面积超声波抽查，以压力容器无损检测JB4

5、730-94规定的级为合格，每台球罐具体抽检数量按规范规定进行，若发现超标缺陷应加倍抽检，若仍有超标缺陷，则应100%检验。5.2.4对球壳板厚度进行抽查，抽查数量同4.3.3条。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。5.2.5球壳板的外形尺寸检查。a 球壳板曲率检查：用弦长大于或等于2000mm的样板检查，间隙不得大于3mm。b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、L32.5任意宽度方向弦长B1、B2、B32对角线弦长D3两条对角线间的距离5检查示例如下：c 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（

6、）的允许偏差为230。（2） 坡口钝边（P）及坡口深度（h）的允许偏差为1.5mm。5.2.6对制造单位提供的产品试板进行检查，其材料、钢号、厚度、坡口型式应与球壳板相同。5.2.7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。5.2.8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。5.3 定位块焊接和分带组装5.3.1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。5.3.2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

7、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。5.3.3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，锚固好拖拉绳。5.3.4安装支柱间拉杆，应对称均匀拧紧.。5.3.5依照制造单位的球壳板顺序号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，用卡具调整焊缝间隙和错变量。 5.3.6将下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。极中板的吊装采用两台25吨吊车共同起吊就位。5.3.7将上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

8、紧，调整好几何尺寸，依次点焊纵缝、环缝。上极极中板先用1台25吨吊车起吊到球罐顶部，然后由另一台25吨吊车接上，形成两台吊车抬吊就位。吊装用4根等长钢丝绳，两台5吨手拉胡芦。开始用2根钢丝绳和2台葫芦起吊，等另一台吊车接吊后，缓慢松开葫芦，使第二台车着力。待两车受力均匀后逐步抬吊就位。5.3.8组装完毕后进行焊缝间隙和错边量角变形等几何尺寸调整。调整依照先纵缝后环缝先赤道带后上下极带的原则，边调整边点固焊，点固焊应在球罐内侧焊道内进行。在整个组装过程中不得采用机械方法强力组对。5.3.9组装技术要求a 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1.5L/10

9、00mm。b球壳板组对间隙应为22mm。对口错边量不得大于3mm。c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。d 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。e 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。f 球罐组装完成后，其最大直径与最小直径之差不应大于3D/1000mm。5.4球罐的焊接5.4.1电焊条的验收及保管5.4.1.1球壳板之间、球壳板与预焊板之间，支柱上、下段之间焊接选用E5015电焊条，定位块与球壳板之间焊接选用E4315

10、型电焊条。5.4.1.2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。5.4.1.3 E5015型电焊条在国内采购后，应按批号进行扩散氢复验。扩散氢试验方法应按GB/T3965的规定进行。烘干后的扩散氢含量不应大于8ml/100g。5.4.1.4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型和E4315型电焊条烘干温度为350400，烘干时间为1h。烘干后的电焊条，保存在100150的恒温箱中，药皮应无脱落和明显裂纹。5.4.1.5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

11、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。5.4.2材质及结构特点本球罐采用16MnR低合金钢，材质可焊性较好，但是由于球壳厚度较大，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。5.4.3施焊的焊工必须持有劳动部门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。5.4.4焊接工艺要求5.4.4.1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。5.4.4.2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

12、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。预热温度为125175，层间温度不应低于125。5.4.4.3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200250，时间为0.51h。5.4.4.4施焊前必须把坡口表面两侧至少20mm范围内的油污、水份及其他有害杂质清除干净。5.4.4.5焊道始端应采用后退起弧法，收弧端应将弧坑填满，层间接头应错开。5.4.5碳弧气刨清根待球罐每带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

13、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JB4730-1994规定的级为合格。5.4.6焊接操作注意事项5.4.6.1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。5.4.6.2球罐施焊前应用帆布围搭防风、防雨棚。5.4.6.3焊接顺序如下：赤道带纵缝（外侧）上下极侧板纵缝和极中板平缝（外侧）极侧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）上下极侧板纵缝和极中

14、板平缝（内侧）极侧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）5.4.6.4 因赤道带纵缝过长，所以采用分段焊接法，每条缝分为3段，每段焊完2遍后进行下一段的焊接，以防止焊接应力过大造成焊缝崩裂。5.4.6.5每台罐焊接选用10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。5.4.6.6 纵向焊道的焊肉应焊到环向焊道中心，在环缝焊接前磨掉。5.4.6.7 为了防止点固焊道产生裂纹，点固时应特别注意，点焊高为810mm，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。5.4.6.8 正式施焊、定位焊在坡口内引弧和

15、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。5.4.6.9 定位焊、工卡具的焊接艺工和对焊工的要求与球壳焊接相同。5.4.6.10工卡具拆除时，不得损伤球壳板，并把工卡具焊道打磨平滑。5.4.6.11施焊中，要对每位焊工的工艺参数随时抽查，作出记录，不符合规定者立即纠正。5.4.7产品试板焊接要求：5.4.7.1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；5.4.7.2试板焊接作业，应选择参加同一台球罐焊接的焊工完成；5.4.7.3一台球罐应完成试板三组（立焊、横

16、焊、平+仰焊）。5.4.7.4采用与球罐相同的焊接工艺；5.4.7.5产品试板焊缝的外观及无损检测同球罐对接焊缝；5.4.7.6产品试板应与球罐一起进行热处理；5.4.7.7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。5.4.8 焊后几何尺寸检查：5.4.8.1焊接后，用弦长不小于1000mm的样板检查球壳焊缝的棱角，其值应10mm。5.4.8.2两极间的内直径、赤道截面的最大和最小内直径三者之间相互之差应80mm.5.4.8.3两极间的内直径、赤道截面的最大和最小内径与设计内径之差应80mm.5.4.8.4 支柱在径向和周向两个方向测量垂直度，其值不得大于1.5L/1000

17、mm.5.5焊缝检验和修补：5.5.1 焊缝的外观检查：5.5.1.1 焊缝外观检查前，应将熔渣皮、飞溅物等清理干净。5.5.1.2 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。5.5.1.3 焊缝的宽度应比坡口每边增加12 mm，焊缝余高应为03mm.5.5.2焊缝的无损检测5.5.2.1从事球罐无损检测的人员，必须持有劳动部门颁发的锅炉压力容器无损检测人员技术等级鉴定证书。取得级以上证书的人员方可填写和签发检验报告。5.5.2.2在焊接结束至少24小时后，方可进行焊缝的无损检测。5.5.2.3球罐的对接焊缝应进行100%射线检测，并进行100%超声波复检，检测按JB

18、4730-2000进行。其中射线检测以级为合格，超声波检测以级为合格。5.5.2.4球罐对接焊缝的内外表面，工卡具焊迹、补焊处、缺陷修磨处以及支柱上、下段间的环焊缝应进行100%磁粉检测。检测按JB4730-1994进行，以级为合格。水压试验合格后，应对上述表面探伤部位再进行20%的磁粉检测复验。5.5.2.5球罐对接焊缝清根后应做100%渗透探伤，以JB4730-1994规定的级为合格。5.5.2.6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。5.5.3球罐的修补5.5.3.1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

19、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。5.5.3.2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。5.5.3.3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。5.5.3.4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。5.5.3.5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

20、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。5.5.3.6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。5.5.3.7修补的工艺同正式施焊的工艺，预热温度为175，焊后要立即进行后热处理。5.6球罐整体热处理5.6.1热处理前应具备的条件5.6.1.1所有球壳板焊缝、预焊板与球壳板间焊缝及产品试板焊缝均已焊接完毕。5.6.1.2球罐内外所有组装用工卡具、吊耳均已清除，焊缝打磨完毕，球壳板缺陷修补完毕。5.6.1.3焊缝的各项无损检测工作全部

21、完成。5.6.1.4产品试板均匀布置在球壳高温区，与球壳贴紧。5.6.1.5全部接管已用盲板封堵。5.6.1.6球罐几何尺寸符合规范要求。5.6.1.7已采取防雨、防风、防火、防停电等措施。5.6.2热处理工艺：柴油雾化内燃法。5.6.2.1升温速度，300以下不限；300以上，升温速度应控制在5080/h范围内。5.6.2.2恒温温度和时间：恒温温度为62525，恒温时间为120分钟。5.6.2.3降温速度：300以上应控制在3050/h范围内，300以下可自然冷却。5.6.2.4在300以上阶段，球壳表面上任意两测温点的温差不得大于130。5.6.3热处理前的准备工作5.6.3.1球体的保

22、温a为了尽量减少热量散失，球体外表面采用两层软质保温材料,内外层均为60mm厚的硅酸铝缝合毡。 b在上、下人孔位置附近各放置1个2600mm4mm的环形钢板带圈，在赤道带上环缝附近放置1个由404mm扁钢制作的环形扁钢带圈，将焊有铁钉的扁钢带在环形钢板带圈与环形扁钢带圈固定，其布置间距如下图所示：c保温被挂于铁钉上，并紧贴球壳表面，接缝处要搭接严密，外层与内层保温被接缝要错开300mm。d圆钉要露出保温层，并用20、8铁丝捆扎，将保温被与球壳板压紧。e球罐上的人孔、接管均应进行保温，支柱上部要进行保温，保温范围为支柱与球壳连接焊缝下端算起向下1米。5.6.3.2挡火板的设置a为防止球罐上、下部

23、温差过大，特设置挡火板，其直径为2.5m，挡火板的设置情况如下图：b在球罐四周搭设临时防风、防雨蓬，并事先选择一个无雨天气进行热处理。c在热处理前对热处理装置作一次试验，消除故障，以确保使用安全、可靠。d对检测仪表，如热电偶、长图测温仪等进行调试和试验，达到规定的受检合格要求。e准备好现场必备的消防用具。f气、油系统应先进行吹扫，油循环调试，油循环应合格。5.6.4测温点布置5.6.4.1测温采用EV2型热电偶和两台ZWK12300型长图连接自动记录仪来实现，记录仪表精度应达到1的要求。5.6.4.2根据GB5009498标准，球罐表面设置测温点24个。测温点应均匀地布置在球壳表面，相邻测温点

24、的间距不宜小于4.5m。距上下人孔与球壳板环焊缝边缘200mm范围内应设测温点各1个，产品焊接试板应设1个测温点。5.6.4.3热电偶通过开槽螺母，将其固定焊在球壳表面上。5.6.5热处理方法及操作步骤。5.6.5.1热处理采用内燃法，利用球罐下人孔装一套喷嘴，将柴油雾化后在球内燃烧，产生的热量通过对流和辐射作用传递到球壳上，烟气从上人孔排走。5.6.5.2热处理装置：本装置主要由燃烧器、点火器、供油器、测温系统、供风系统五个系统组成。a雾化器由GD3.49超音速喷嘴、内外风筒和供油、供气管道组成，柴油经过雾化器时，被压缩空气雾化而出，燃烧时两次风和三次风由套在喷嘴外的内外套筒提供。b点燃器为

25、一环状燃烧器，套在烧嘴上方，液化石油气和空气经混和器后，通过管道进入点燃器，从1mm的小孔中喷出，点燃后产生环状火焰，将雾化柴油点燃，在热处理过程中，此火一直点燃着。c供油系统：油泵从油箱经过过滤器吸入柴油，在油缓冲器中进行稳压，然后经转子流量计后送至燃烧器（即雾化器）。d供风系统：空压机出来的压缩空气经缓冲罐到分气缸，然后将一部分气体送到雾化器，另一部分空气送至混合器。e测温系统：由表面热电偶和长图记录仪组成。5.6.5操作步骤5.6.5.1使烟道翻板阀处于全开位置。5.6.5.2打开压缩空气阀，由喷嘴对罐内进行吹扫。5.6.5.3打开混合器空气阀，调压至0.2-0.4Mpa。5.6.5.4

26、打开混合器燃料气阀进行点火，将燃料气压调至0.3Mpa。5.6.5.5向雾化器送压缩空气和燃烧油，气压0.3-0.5Mpa，油压0.15-0.2Mpa。5.6.5.6雾化油着火后，用变更油气比的办法进行火焰调节，根据升温速度要求逐步加大油量，烟道翻板阀根据升温情况可适当调整。5.6.5.7恒温期间，油压和气压适当减低，恒温完毕，可停止燃烧，但当球壳冷却速度过快时，可小开雾化器或直接用点燃器燃烧加热。5.6.6注意事项5.6.6.1燃烧用油含水量应不超过规定，并不得含有机械杂质或沉淀物以防止火焰不稳定或喷嘴堵塞。5.6.6.2在热处理过程中，应随时注意温度的变化情况，当个别测温点发生异常变化时，

27、应立即分析原因加以消除。5.6.6.3各操作人员应各尽其责，坚守岗位，听从统一指挥，勤观察，按时做好各项记录。5.6.7柱脚的调整5.6.7.1热处理时，应松开拉杆及地脚螺栓，并在支柱地脚板底部设置移动装置和位移测量装置。5.6.7.2热处理时，球体的温度变化由于热胀冷缩原因而使球罐直径也发生变化，随着温度的变化，为使柱脚和球壳相贯焊缝不致产生附加应力，根据GB123371998标准，温度每变化100，柱脚应移动一次，其位移量计算如下：S=LtZ式中：L球罐中心至支柱中心的距离(mm)t温度变化区间Z球壳板的线膨胀系数16MnR的线膨胀系数温度1002003004005006007001068

28、.3110.9912.3113.2213.7113.9414经计算每个温度区间的柱脚位移量如下表：温度区间计算式S(mm)10-1007850908.3110-65.87100-200785010010.9910-68.63200-300785010012.3110-69.66300-400785010013.2210-610.38400-500785010013.7110-610.76500-625785012513.9410-613.68合计58.985.6.7.3根据计算结果，在热处理过程中，从环境温度升至热处理温度，每个支柱累计外移58.98mm。热处理冷却时，支柱内移；进行复原。然后

29、沿径向和周向测量支柱的垂直度和拉杆挠度，其不得大于15mm和2.97cm。5.6.8劳动力组织热处理工作是多工种联合作战，具有时间紧迫性和不可逆性，必须紧密配合才能完成。热处理工艺员 1人 操作控制 3人质 检 员 1人 仪 表 工 1人电 工 1人 辅助人员 2人温 度 记 录 2人 柱脚位移 5人5.6.9需注意的事项5.6.9.1热处理过程应在建设单位和第三方监督下进行，热处理前应对现场情况进行联合安全检查，备好消防器材，经同意后方可点火。5.6.9.2提前与供电、气象部门联系，保证供电正常、天气良好。5.6.9.3各种电源线和补偿导线应架空，并固定牢固，加漏电保护器，防止发生损伤和触电

30、事故。5.6.9.4工作人员应严守岗位，认真负责，非工作人员严禁进入控制室。5.6.9.5严格遵守高空安全作业规程。5.6.9.6各操作人员要熟悉掌握并严格遵守各工作安全操作规程，勤观察气、油的配比及罐内火焰情况，严防因操作不当，配比不当引起质量和安全事故。5.6.10产品焊接试板的制备及试验根据GB1501998和JB47442000对试样进行制备和试验，试验结果应符合标准规定的要求。6.球罐压力试验6.1球罐压力试验前应具备下列条件6.1.1水压强度试验须在整体热处理结束，产品焊接试板经检验合格，立柱找正和拉杆调整完毕，且压力试验前停点确认完毕。6.1.2补强圈焊缝已用0.40.5MPa的压缩空气做泄漏检查合格。6.2试压水温不低于5。6.3试压时应在球体的顶部和底部各设置一个量程等级精度相同，并经校验合格的压力表，压力表量程为0-6Mpa，表盘直径不应小于150mm，精度不低于1.5级，试验压力以球罐顶部压力表读数为准。6.4罐体充水时，罐顶部设排气孔，充满水后封密，试验过程中，保持罐体外表面干燥。6.5在充放水的过程中，应对球罐基础的沉降进行观察，分别在下列阶段进行。(1) 充水前；(2) 充水到球壳内直径的1/3时；(3) 充水到球壳内直径的2/3时；(4)