大型液化氣球罐現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)及質(zhì)量管理

范海俊　張新建　?！″P

（1.合肥通用機(jī)械研究院　2.國(guó)家壓力容器與管道安全工程技術(shù)研究中心）

?

大型液化氣球罐現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)及質(zhì)量管理

范海俊*1,2張新建1,2牛錚1,2

（1.合肥通用機(jī)械研究院2.國(guó)家壓力容器與管道安全工程技術(shù)研究中心）

針對(duì)國(guó)內(nèi)大型丙烷及混合碳四球罐現(xiàn)場(chǎng)安裝工程，結(jié)合球罐安裝工程的特點(diǎn)，制定了覆蓋原材料入場(chǎng)復(fù)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)組裝、焊接、焊后熱處理、無損檢測(cè)以及水壓試驗(yàn)等各方面的安裝技術(shù)要求，并對(duì)這些重要節(jié)點(diǎn)提出了相關(guān)的質(zhì)量管理措施。對(duì)球罐安裝現(xiàn)場(chǎng)建立了包含業(yè)主、總承包單位、施工單位以及監(jiān)理單位的質(zhì)量管理體系，對(duì)安裝過程嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，以確保按照安裝技術(shù)要求建造的球罐安全運(yùn)行并滿足工藝要求。

大型球罐丙烷安裝技術(shù)要求質(zhì)量管理液化氣

0　前言

丙烷及混合碳四作為常用的化工物料，既可直接作為燃料，又可進(jìn)行深加工，使用量巨大。球罐作為常用的化工原料儲(chǔ)存設(shè)備，在丙烷及混合碳四的儲(chǔ)存中應(yīng)用廣泛。本項(xiàng)目為某公司 “138萬(wàn)t/a丙烷與混合碳四利用項(xiàng)目”儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的球罐部分，共有41臺(tái)球罐。由于受到場(chǎng)地限制，丙烷及混合碳四球罐選擇6000 m3的球罐，共有15臺(tái)，這是目前國(guó)內(nèi)丙烷及混合碳四球罐中容積最大的球罐。該批球罐的球殼板厚度為52 mm，超過GB 150—2011及 GB 12337中 “球殼板厚度不宜大于 50 mm”的規(guī)定。該項(xiàng)目還具有場(chǎng)地受限、工期緊、協(xié)調(diào)工作難等特點(diǎn)。

1　設(shè)備參數(shù)

6000 m3丙烷及混合碳四球罐的型式為4帶混合式，實(shí)際容積為6044 m3，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1　6000 m3丙烷及混合碳四球罐設(shè)計(jì)參數(shù)

2　球罐安裝的質(zhì)量控制

2.1質(zhì)量控制方式

根據(jù)球罐安裝項(xiàng)目的一般施工順序，結(jié)合此項(xiàng)目的實(shí)際情況，把可能影響局部和總體施工質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)一一列出，作為質(zhì)量控制點(diǎn)，并以此建立起從總承包到施工單位的質(zhì)量管理體系。在施工過程中要確保質(zhì)量管理體系有效運(yùn)轉(zhuǎn)，把質(zhì)量管理落實(shí)到具體人員，從而使得整個(gè)項(xiàng)目正常、順利實(shí)施。

2.2進(jìn)場(chǎng)的零部件的檢驗(yàn)檢測(cè)

6000 m3球罐為4帶混合式，由7塊上極板、24塊溫帶板、24塊赤道板、7塊下極板以及12根支柱組成，其中12根支柱與赤道板的焊接成型在制造廠進(jìn)行。對(duì)到場(chǎng)的零部件要進(jìn)行數(shù)量確認(rèn)，審核球殼板的材料質(zhì)量證明書[1]，并根據(jù)GB 50094及相關(guān)設(shè)計(jì)文件的要求進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，包括幾何尺寸檢查、坡口檢測(cè)、球殼板測(cè)厚、球殼板超聲檢測(cè)等[2]，各項(xiàng)目檢驗(yàn)檢測(cè)合格后方可使用。具體檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表2、表3、表4所示。

表2　主材化學(xué)成分 （熔煉分析）

表3　主材的力學(xué)性能和冷彎性能

表4　支柱入場(chǎng)幾何尺寸檢查

球殼板周邊超聲檢測(cè)、球殼板全面超聲檢測(cè)以及坡口磁粉檢測(cè)結(jié)果均為Ⅰ級(jí)合格。

2.3基礎(chǔ)復(fù)驗(yàn)

6000 m3球罐安裝前必須對(duì)基礎(chǔ)各部位尺寸進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，結(jié)果應(yīng)符合GB 50094及設(shè)計(jì)文件的相關(guān)規(guī)定[3]。復(fù)驗(yàn)應(yīng)由業(yè)主、監(jiān)理、總承包單位、安裝單位及土建單位共同完成。復(fù)驗(yàn)后要形成基礎(chǔ)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，由各方簽字確認(rèn)，并報(bào)送監(jiān)理、業(yè)主。復(fù)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5　基礎(chǔ)各部位偏差

2.4球殼板組裝

球罐組裝采用散裝法，即將球殼板逐塊吊起，組裝成球體。球殼板吊裝順序如下：赤道帶板→下極帶邊板→下極帶側(cè)板→上溫帶板→上極帶邊板→上極帶側(cè)板→上極帶中板→下極帶中板?？紤]到人員在罐內(nèi)操作及內(nèi)腳手架的拆除，下極中板留在最后安裝，待球罐其它焊縫全部焊完，借助定位方鐵做吊耳，用手拉葫蘆進(jìn)行吊裝就位。

2.5組裝尺寸檢查

球罐組裝完成之后要進(jìn)行尺寸檢查，具體要求及檢查結(jié)果如表6所示。

表6　組裝后的尺寸檢查 （單位：mm）

檢查合格之后，需將相關(guān)資料報(bào)送至監(jiān)理、業(yè)主，審批之后方可進(jìn)行焊接工作。

2.6球罐焊接

2.6.1焊接注意事項(xiàng)

球罐的焊接質(zhì)量主要從以下四個(gè)方面進(jìn)行管理：焊接工藝評(píng)定、焊工資質(zhì)審查、焊接技術(shù)交底、焊接質(zhì)量控制。

焊接是球罐安裝過程中質(zhì)量管理的重點(diǎn)。要嚴(yán)格審定焊接工藝評(píng)定，對(duì)入場(chǎng)的焊工進(jìn)行資格考試。焊接前對(duì)焊工進(jìn)行技術(shù)交底，施工過程中要不斷巡檢，及時(shí)制止焊工的違規(guī)操作，嚴(yán)格控制焊接電流及焊接線能量，確保焊縫質(zhì)量。表7、表8是焊接電流與焊接線能量的參數(shù)[4]。

表7　J557R焊條所采用的焊接電流范圍

表8　各種位置下的焊接線能量

施工單位須在焊條房放置焊接工藝卡，要有專人負(fù)責(zé)焊條的烘干與發(fā)放，做好記錄。J557R高韌性低氫型焊條入場(chǎng)前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行入場(chǎng)復(fù)驗(yàn)，包括擴(kuò)散氫和熔敷金屬力學(xué)性能檢驗(yàn) （其檢驗(yàn)結(jié)果見表9、表10），合格后方可使用。焊條使用時(shí)，先進(jìn)行烘干，在350～400℃下烘干1～2 h，再轉(zhuǎn)存到溫度為100～150℃的恒溫箱內(nèi)，隨時(shí)取用?，F(xiàn)場(chǎng)施焊時(shí)，焊工應(yīng)將烘干好的焊條置于保溫筒內(nèi)，且每個(gè)保溫筒的焊條 需在4 h內(nèi)用完，超過4 h則要重新烘干。球殼板和受壓元件使用的焊條不得采用烘干超過兩次的焊條。

表9　焊條熔敷金屬力學(xué)性能

表10　焊條擴(kuò)散氫檢測(cè)結(jié)果

2.6.2焊道調(diào)整和定位焊

焊接施工前，需借助卡具對(duì)組裝完成后球殼板的焊道進(jìn)行調(diào)整定位，調(diào)整后的焊道尺寸要滿足焊接要求。定位焊的順序是先縱縫、后環(huán)縫，以赤道帶線為基準(zhǔn)，在球罐內(nèi)側(cè)事先畫好的位置線上施工。定位焊間距宜為300 mm，焊道長(zhǎng)度80 mm以上，焊后余高不小于8 mm，且至少為兩層。組裝過程中的臨時(shí)焊縫不得在非焊接位置引弧或熄弧。

2.6.3焊接順序

先焊接縱向焊縫，后焊接環(huán)向焊縫。所有焊縫外部全部焊完后，進(jìn)行內(nèi)部清根，并經(jīng)滲透檢測(cè)合格后再進(jìn)行內(nèi)部焊縫的焊接。極板的縱縫從中間向兩側(cè)焊。具體焊接順序如下：

赤道帶縱縫→上溫帶縱縫→上下極帶邊板縱縫→上極帶中心板縱縫→赤道帶上、下環(huán)縫→上溫帶環(huán)縫→上極帶環(huán)縫→下極帶中心板縱縫→下極帶環(huán)縫[5]。

2.7無損檢測(cè)

球罐焊接完成后，需對(duì)其進(jìn)行無損檢測(cè)。此次無損檢測(cè)中，由于球罐多，距離近，廠區(qū)交叉作業(yè)頻繁，不宜采用放射源或X射線檢測(cè)，而是采用了衍射時(shí)差法超聲檢測(cè) （TOFD）。TOFD法具有效率高、靈敏度高、無污染等優(yōu)點(diǎn)。具體無損檢測(cè)的部位及要求見表11。

2.8整體熱處理

為消除組裝和焊接過程中的殘余應(yīng)力、改善焊縫及熱影響區(qū)的機(jī)械性能，需對(duì)球罐進(jìn)行焊后整體熱處理。本次采用的方法是較為成熟的柴油內(nèi)燃法。針對(duì)此次6000 m3大型球罐，為了更好地使球罐整體受熱均勻，溫度平均，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、總包與安裝單位協(xié)商，制作了直徑約6 m的不銹鋼導(dǎo)流傘。導(dǎo)流傘倒掛在上人孔上，距離火焰2 m高，使熱量充分地向周圍擴(kuò)散，以使熱處理效果更好。

表11　焊后無損檢測(cè)比例

整個(gè)熱處理過程，應(yīng)按照事先制定的熱處理方案進(jìn)行，對(duì)升降溫速度進(jìn)行控制。熱處理恒溫溫度為615±15℃，恒溫時(shí)間為2.0 h。在整個(gè)過程中，要注意調(diào)整支柱，一般每100℃移動(dòng)一次，約為16.5 mm。熱處理之后，要重新調(diào)整支柱的垂直度。熱處理溫度控制曲線見圖1。

圖1　熱處理溫度控制曲線

2.9水壓及氣密性試驗(yàn)

在各種檢驗(yàn)均合格、球罐內(nèi)部清掃干凈、產(chǎn)品焊接試板性能試驗(yàn)合格以及支柱找正和拉桿調(diào)整完成以后，即可進(jìn)行水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)時(shí)，在球罐的頂部設(shè)置兩塊、底部設(shè)置一塊量程相同并經(jīng)過校驗(yàn)合格、精度不低于1.6級(jí)的壓力表，試驗(yàn)壓力以球罐頂部壓力表讀數(shù)為準(zhǔn)。

水壓試驗(yàn)過程中，要密切觀察壓力表讀數(shù)以及基礎(chǔ)沉降，如有異常，立即停止試壓。水壓試驗(yàn)合格后按照規(guī)定進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，要注意觀察是否有泄漏，嚴(yán)禁帶壓緊固螺栓。

3　結(jié)語(yǔ)

在大型丙烷及混合碳四球罐的安裝過程中，由于其設(shè)計(jì)參數(shù)高，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件的要求執(zhí)行。對(duì)到貨檢驗(yàn)、組裝、焊接、無損檢測(cè)和壓力試驗(yàn)等各個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理，以確保球罐在設(shè)計(jì)周期內(nèi)的正常安全運(yùn)行。

[1]張軍，董瑞峰，王棟，等.Q370R鍋爐與壓力容器用鋼板的研制 [J].上海金屬，2011，33（3）：50-54.

[2]汪琳.2000 m3C5球罐的設(shè)計(jì)與制造 [J].化工裝備技術(shù)，2002,23（6）：29-32.

[3]GB 50094—2010球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范 [S].

[4]NB/T 47014—2011承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定 [S].

[5]李濤，李永華，郭徽，等.5000 m3液氨球罐的建造技術(shù) [J].化工裝備技術(shù)，2009，30（4）：31-35.

On-Site Installation Technology and Quality Management of Large-scale Liquefied Gas Spherical Tank

Fan HaijunZhang XinjianNiu Zheng

In respect to the on-site installation engineering of the domestic large-scale propane and mixed-C4spherical tank and its own characteristics,the installation technical requirements,such as the entrance test of the raw material,the field assembly,the welding,the post-weld heat treatment,the nondestructive test and the hydraulic pressure test,are formulated and the corresponding quality management measures are proposed.Meanwhile,the quality management system according to the field installation of the spherical tank,including the owner,the general contractor,the construction unit and the supervision unit are built so that the safe operation is guaranteed and the installation technical requirements are satisfied.

Large-scale spherical tank;Propane;Installation;Technical requirements;Quality management; Liquefied gas

TQ 050.7DOI：10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.06.017

2015-10-14)

*范?？。?，1990年生，助理工程師。合肥市，230031。