LPG球罐現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中的質(zhì)量控制

俞濤，陳強(qiáng)(安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院，安徽 合肥 230000)

0 引言

球罐作為儲(chǔ)存容器被廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣等行業(yè)，有些介質(zhì)具有易燃易爆、有毒有害及腐蝕等特性，因此在制造過程中必須加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量控制的監(jiān)督檢查。本文以某甲醇烯烴轉(zhuǎn)化項(xiàng)目中2臺(tái)2 000 m3LPG(液化石油氣)球罐安裝為例，從制造過程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)淺談應(yīng)如何做好質(zhì)量控制。

1 一般要求

球罐安裝單位應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)證書及有效運(yùn)轉(zhuǎn)的質(zhì)量保證體系文件，焊工必須持有有效期內(nèi)的焊工合格證書。

2 零部件的檢查和驗(yàn)收

球罐安裝前，安裝單位應(yīng)按GB/T 12337—2014, GB 50094—2010、設(shè)計(jì)圖樣和安裝單位的相關(guān)檢驗(yàn)和驗(yàn)收條件進(jìn)行驗(yàn)收[1-2]。球殼板坡口表面應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行磁粉檢測(cè)抽查，抽查數(shù)量及合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)按相關(guān)要求執(zhí)行。球殼板母材內(nèi)質(zhì)采用超聲波檢測(cè)，檢測(cè)有無分層。抽查數(shù)量按設(shè)計(jì)文件執(zhí)行；超聲檢測(cè)按NB/T 47013. 3標(biāo)準(zhǔn)，I級(jí)合格。對(duì)球殼板厚度應(yīng)進(jìn)行超聲測(cè)厚抽查，球殼板組裝之前應(yīng)進(jìn)行0°→90°→180°→270°→0°編排，并按順序擺放，對(duì)材質(zhì)的化學(xué)成分及力學(xué)性能等進(jìn)行檢查。

3 球殼板組裝

球罐安裝采用以赤道帶為基準(zhǔn)的散裝法，即球殼板逐塊吊裝組對(duì)。組裝前應(yīng)按GB/T 12337—2014中8. 1. 1及GB 50094—2010中5.1的要求對(duì)基礎(chǔ)各部位進(jìn)行檢查和驗(yàn)收[1-2]。所有支柱要求受力均勻，可采用支柱底板緊貼基礎(chǔ)的方法。球殼板組裝時(shí)應(yīng)按工藝順序進(jìn)行組裝，組裝所用工卡具用與球殼板材質(zhì)應(yīng)相同。球殼板組裝后，應(yīng)使用曲率樣板和焊縫檢查尺及鋼卷尺進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。支柱安裝后須進(jìn)行直線度檢查。

4 焊接

焊接環(huán)境應(yīng)按照GB 50094—2010中6.1要求執(zhí)行。所有焊接材料的要求，包括球殼板之間、工卡具、支柱及其他焊件必須采用與球殼板材質(zhì)Q345R相符，規(guī)格為Φ3.2 mm和Φ4.0 mm的J507RH低氫型焊條，不得采用Φ5.0焊條。J507RH低氫型焊條應(yīng)具有質(zhì)量證明書。根據(jù)質(zhì)量證明書提供的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，安裝單位應(yīng)對(duì)焊條進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。J507RH低氫型焊條應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行復(fù)驗(yàn), 其化學(xué)成分應(yīng)符合如表1和表2所示的規(guī)定。焊接材料烘干與管理：焊材的烘干是保障焊縫質(zhì)量的重要措施之一，烘干程度直接影響到焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量，其目的就是去除焊接材料中吸附的水分[3]。按照規(guī)定的工藝參數(shù)對(duì)時(shí)間和溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。堿性低氫型焊條使用前應(yīng)經(jīng)350～400 ℃，烘箱溫度應(yīng)緩慢升高，烘焙1 h，然后保存120 ℃左右的恒溫箱中，隨用隨取。烘焙溫度超過400 ℃或保溫時(shí)間過長(zhǎng)，將影響其力學(xué)性能和化學(xué)成分，且不可突然將冷焊條放入高溫烘箱內(nèi)或突然冷卻，以免藥皮開裂脫落。重復(fù)烘干次數(shù)不宜超過2次。一般情況下，應(yīng)按照相關(guān)要求做好焊材標(biāo)識(shí)及入庫前的復(fù)驗(yàn)，并做好烘干記錄、領(lǐng)用及回收記錄等表格的填寫。球罐組焊時(shí)的定位焊、工卡具焊接及預(yù)焊件的焊接，定位焊過程應(yīng)注意間距及長(zhǎng)度。工卡具焊接工藝應(yīng)嚴(yán)格按圖紙施工，焊接工藝的確定，球罐焊接工藝的主要內(nèi)容包括焊接參數(shù)、施焊順序及層序、及操作過程中的注意事項(xiàng)、焊條使用、預(yù)熱及后熱消氫處理、線能量、碳弧氣刨、缺陷修復(fù)、固定件與定位焊和焊接環(huán)境等。焊接工藝評(píng)定[3]應(yīng)按NB/T 47014規(guī)定執(zhí)行，分別進(jìn)行立焊、“平+仰焊”兩種位置的評(píng)定。工藝參數(shù)確定后，一般通過可焊性試驗(yàn)，即斜Y型抗裂性試驗(yàn)。焊接工藝評(píng)定的試樣應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。焊后熱處理溫度為620 ℃左右，恒溫大于I h。焊接工藝評(píng)定的試樣的力學(xué)性能采用GB/T 228.1、 GB/T 229及GB/T 232標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，檢驗(yàn)結(jié)果滿足如表3所示的要求。

表1 焊條熔敷金屬的化學(xué)成份(wt%)

表2 焊條熔敷金屬的力學(xué)性能和工藝性能

表3 焊接工藝評(píng)定試樣力學(xué)性能的技術(shù)要求

焊接施工，球罐焊接應(yīng)合理按順序進(jìn)行施焊，一般焊接順序是：先焊赤道帶縱向焊縫，后焊上下極側(cè)板、極中板縱向焊縫，再焊赤道帶上下環(huán)向焊縫、上極帶環(huán)縫、下極帶縱縫。外部全部焊完后，再進(jìn)行內(nèi)部清根處理，開始焊接焊縫內(nèi)部。焊前應(yīng)清理干凈焊道的各種污染物，焊前預(yù)熱，焊前預(yù)熱溫度由安裝單位通過焊接裂紋試驗(yàn)及焊接工藝評(píng)定確定。預(yù)熱范圍及溫度按照工藝文件執(zhí)行，焊接層間溫度應(yīng)不低于焊前預(yù)熱溫度，且不大于180 ℃。焊接電流應(yīng)根據(jù)不同規(guī)格焊條采用的焊接電流。焊接位置的不同其選用的焊接電流也不同。后熱處理，是焊接完成后立即對(duì)球殼板對(duì)接焊縫進(jìn)行后熱，其目的主要是消除焊縫內(nèi)部殘余應(yīng)力，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，改善焊縫的金相組織，改善焊縫及母材的性能，提高抗應(yīng)力腐蝕能力，進(jìn)一步釋放焊接接頭中的有害氣體，特別是氫氣。后熱溫度為220 ℃左右，保溫1 h。在焊縫焊接過程中應(yīng)連續(xù)焊完，并注意多層焊之間的焊渣及其他污染物處理，有序進(jìn)行下層焊道的連續(xù)焊接。對(duì)X型坡口雙面對(duì)接焊縫時(shí)，單面焊完后做好其背面的清根處理非常重要。清根工藝要求按照GB 50094-2010執(zhí)行，清根后應(yīng)經(jīng)磁粉檢測(cè)合格后方可施焊。球殼組對(duì)后，對(duì)焊縫余高應(yīng)按設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定，且不得低于母材；成焊縫成型后，其表面不得有裂紋、未熔合、咬邊、氣孔、凹坑、棱角度等其他缺陷存在。修磨缺陷時(shí)應(yīng)按TSG21—2016規(guī)定執(zhí)行,焊接后球罐的幾何尺寸及外觀檢查均按照設(shè)計(jì)文件要求執(zhí)行。

5 無損檢測(cè)

為了驗(yàn)證焊縫的焊接質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，焊縫內(nèi)部質(zhì)量采用射線檢測(cè)或超聲檢測(cè)，外部質(zhì)量采用磁粉或滲透檢測(cè)。檢測(cè)的前提是外觀符合圖紙要求。球殼對(duì)接焊接接頭應(yīng)優(yōu)先釆用衍射時(shí)差法(TOFD)超聲檢測(cè)，無損檢測(cè)具體要求按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)執(zhí)行。

6 修補(bǔ)

球殼板母材局部表面和焊縫表面的缺陷及工卡具焊跡的修復(fù)補(bǔ)焊，對(duì)于母材缺陷及工卡具焊接產(chǎn)生的焊跡的清除，應(yīng)采用機(jī)械打磨方式，且圓滑過渡。修補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。焊縫返修，是指對(duì)發(fā)現(xiàn)不允許存在的缺陷時(shí)進(jìn)行的修補(bǔ)，修補(bǔ)方式按GB 50094—2010第6.5條執(zhí)行。焊接修補(bǔ)工藝應(yīng)與球罐焊接工藝相同，或按專用的補(bǔ)焊工藝，并應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督控制。

7 焊后整體熱處理

熱處理施工前，應(yīng)向監(jiān)檢部門提供熱處理施工方案，點(diǎn)火前施工單位應(yīng)提交由無損檢測(cè)負(fù)責(zé)人簽發(fā)的無損檢測(cè)報(bào)告。熱處理溫度控制是球罐焊后熱處理全過程的首要任務(wù)。焊后整體熱處理溫度為600±25 ℃,總恒溫時(shí)間不少于I h。加熱采用內(nèi)旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃法。柱腳位移，處理按照GB 50094—2010第8.5條要求執(zhí)行。

8 產(chǎn)品焊接試板

根據(jù)TSG 21—2016及GB 50094—2010的相關(guān)規(guī)定，每臺(tái)球罐按焊接位置制作橫焊、立焊和“平焊+仰焊”三塊產(chǎn)品焊接試板。試板經(jīng)外觀及無損檢測(cè)合格后，和球罐一起進(jìn)行焊后整體熱處理，其力學(xué)性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定。

9 壓力試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)

為了保證球罐的強(qiáng)度計(jì)算符合規(guī)范要求，應(yīng)在所有工序合格后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)的目的是檢查與球罐所有連接件的密封面有無泄露。水壓試驗(yàn)要求應(yīng)按GB/T12337—2014的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。球罐在充放水及水壓試驗(yàn)過程中應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)沉降進(jìn)行觀察、測(cè)量，并做好記錄。監(jiān)檢人員應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)檢查。氣密性試驗(yàn)使用的壓縮氣體應(yīng)是干燥、清潔的空氣或氮?dú)狻饷茉囼?yàn)壓力按設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定。

10 結(jié)語

兩臺(tái)LPG球罐制造安裝過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件及安裝單位的安裝技術(shù)要求執(zhí)行，確保了以上各施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制良好。為在用容器定期檢驗(yàn)的首檢奠定了基礎(chǔ)。