大型球罐熱處理工藝

張銀輝 王勇

摘 要：本文以5000m3液氨球罐為例介紹大型球罐熱處理工藝技術(shù)，闡述大型球罐熱處理的基本方法、原理及注意事項(xiàng)，對(duì)大型球罐熱處理有很好的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：熱處理;大型球罐;自動(dòng)化

1 熱處理工藝概述

球罐安裝完畢后一般都要進(jìn)行600℃左右的整體退火處理，熱處理的目的是為了消除球罐組焊的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定球罐的幾何尺寸，改善焊接接頭和熱影響區(qū)的組織及性能，達(dá)到降低硬度、提高塑性和韌性、進(jìn)一步釋放焊縫中的有害氣體、防止焊縫的氫脆和裂紋的產(chǎn)生的目的。

熱處理質(zhì)量的好壞直接關(guān)系球罐的最終質(zhì)量。大型球罐熱處理工藝主要通過(guò)提高自動(dòng)化程度，提高燃燒效率，且測(cè)溫系統(tǒng)更直觀，供油、供風(fēng)系統(tǒng)集成在一起，結(jié)構(gòu)更緊湊。以青海云天化合成氨項(xiàng)目5000m3 液氨球罐熱處理為例進(jìn)行闡述。其主要參數(shù)：直徑21.2m，壁厚24/26mm，材質(zhì)Q345R，柱腿12根。其直徑大，內(nèi)部火焰的控制及升溫的均勻性控制難度大，保溫面積大、燃料使用量大，需采用有效控制措施，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，確保熱處理過(guò)程安全順利。

2 熱處理工藝

本次熱處理由燃油、供油、測(cè)量、柱腿移動(dòng)和排煙系統(tǒng)組成。

2.1 燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)采用槍式燃燒器，燃燒器與球罐下人孔相接，采用一套微機(jī)系統(tǒng)對(duì)熱處理過(guò)程進(jìn)行智能化控制，燃料采用柴油，通過(guò)油泵送油，經(jīng)電磁閥控制進(jìn)入噴嘴噴出，燃燒器鼓風(fēng)機(jī)由底部送風(fēng)助燃，霧化燃燒油，自動(dòng)電子點(diǎn)火器點(diǎn)為燃?xì)膺M(jìn)行燃燒。

2.2 供油系統(tǒng)

熱工計(jì)算，本次罐熱處理最大耗油量874L/h，單臺(tái)熱處理耗油量8t，儲(chǔ)油罐一次裝油量應(yīng)保證單臺(tái)球罐熱處理全周期所需油量的1.5倍。儲(chǔ)油罐放置在距點(diǎn)火處20m，周邊嚴(yán)禁各類可燃物。

2.3 溫度測(cè)量控制系統(tǒng)

溫度測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)由熱電偶，補(bǔ)償導(dǎo)線和一套PC-WK型集散控制系統(tǒng)對(duì)溫度進(jìn)行智能化測(cè)量和控制。

2.3.1 測(cè)量點(diǎn)布置

本次熱處理共設(shè)測(cè)溫點(diǎn)50個(gè)，測(cè)溫點(diǎn)均勻布置在球殼表面，相鄰測(cè)溫點(diǎn)間距宜≤4.5m，距人孔與球殼環(huán)縫邊緣200mm以內(nèi)及產(chǎn)品試板上必須設(shè)測(cè)溫點(diǎn)。

2.3.2 熱電偶安裝

采用儲(chǔ)能式熱電偶點(diǎn)焊機(jī)，將熱電偶牢固點(diǎn)焊在球殼外側(cè)，煙道氣和試板單獨(dú)另設(shè)熱電偶。補(bǔ)償導(dǎo)線妥善固定，以防燒毀。各熱電偶型號(hào)均為K型鎳鉻--鎳硅，補(bǔ)償導(dǎo)線采用K型雙芯線。

2.3.3 溫度監(jiān)測(cè)

溫度監(jiān)測(cè)配置兩套系統(tǒng)，一套是EH100-24長(zhǎng)圖自動(dòng)平衡記錄儀，另一套是微機(jī)集散型溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

2.4 熱處理操作程序

2.4.1 點(diǎn)火

點(diǎn)火前先向球罐內(nèi)送風(fēng)10min，清除漏進(jìn)罐內(nèi)的可燃?xì)怏w。然后向噴嘴送油，給油量為40-80L/h，內(nèi)置鼓風(fēng)機(jī)由罐底送風(fēng)助燃，此時(shí)噴出的油即被霧化點(diǎn)燃，再根據(jù)升溫和恒溫的要求加大或減少油、風(fēng)量。

2.4.2 升溫和恒溫

壁溫400℃以下時(shí)不予控制，400-570℃之間時(shí)應(yīng)加大風(fēng)、油量，升溫速度50-80℃/h。壁溫570-610℃之間時(shí)，適當(dāng)減少油、風(fēng)量，控制升溫速度和加熱時(shí)間，靠球殼板的熱傳導(dǎo)使各部溫度趨于均衡，逐漸進(jìn)入恒溫階段，恒溫溫度600±25℃，時(shí)間65min。

2.4.3 降溫

恒溫后，為避免冷卻速度過(guò)快，降溫時(shí)應(yīng)間歇交替控制油量及風(fēng)量，縮短火焰長(zhǎng)度，保持降溫在30-50℃/h;當(dāng)溫度降到400℃后，停止供油供風(fēng)，關(guān)閉燃燒系統(tǒng)，使球罐在空氣中自然冷卻。升溫、降溫時(shí)的最大溫差：≤120℃。

2.5 柱腿移動(dòng)措施

熱處理前將罐支柱拉桿及地腳螺栓全部松開，以保證熱處理過(guò)程中位移，在每個(gè)柱腿處安裝千斤頂一臺(tái)，并在徑點(diǎn)環(huán)向設(shè)置垂直標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，在基礎(chǔ)板上做出移動(dòng)量刻度，以方便進(jìn)行移動(dòng)。

2.6 保溫方法

球罐保溫采用100mm超細(xì)玻璃纖維氈，球罐人孔、接管均保溫，支柱上端2m保溫。保溫的效果具體由微機(jī)每3秒巡檢一點(diǎn)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)缺陷，發(fā)出溫差信號(hào)告警，提示補(bǔ)救。

2.7 試板的同步熱處理

熱處理要求試板與球殼板采用相同工藝進(jìn)行熱處理。把試板放在熱處理高溫區(qū)的外側(cè)，三塊試板力求同步，實(shí)際試板放在球殼板外側(cè)，靠球殼板導(dǎo)熱給試板，其溫度滯后于球殼板。微機(jī)采樣檢測(cè)試板溫度，由智能儀表自動(dòng)加以補(bǔ)溫使之保持在±1℃的溫差內(nèi)，做到同步熱處理。

2.8 熱處理效果的評(píng)定

①熱處理后，按NB/T47016對(duì)試板檢測(cè);②熱處理工藝實(shí)測(cè)記錄：a.熱處理報(bào)告;b.儀表自動(dòng)記錄時(shí)間—溫度曲線;③以測(cè)試報(bào)告和記錄為依據(jù)，對(duì)熱處理工藝作出綜合評(píng)定;④熱處理后按圖紙要求檢測(cè)焊接接頭硬度。

3 結(jié)語(yǔ)

大型球罐熱處理的成功推廣經(jīng)驗(yàn)，取得了大型球罐熱處理工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新，解決了球罐熱處理過(guò)程中燃料供應(yīng)、燃燒控制、溫度測(cè)量等一系列關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到了降低能耗、提高工效的目的，在球罐施工領(lǐng)域有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。