球罐施工方法-secret.doc

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球罐安装施工方案

编制：陈宣碧

学号：20083998

审核：刘成毅

指导教师：刘成毅

2010.12.01

目录
1. 工程概况 2
2．施工准备工作 2
2.1 施工图纸会审 2
2.2 设备检查 3
2.3施工人员机具准备 3
2.4编制依据 5
2.4 施工顺序 7
2.5 基础验收 7
2.6设备验收 8
3．施工工艺 9
3.1球罐组装 9
3.2 焊接 11
3.3无损检测 14
3.4热处理 14
3.5 沉降观察 15
3.6水压试验及检查 15
3.7气密性试验 16
3.8防腐 16
4安全施工的技术组织措施 16
5.交工验收 17

1. 工程概况
本工程建设单位为南通雄飞安装公司，所安装球罐由中冶机械研究所和江苏东方机械有限公司进行设计和制造，由我公司进行现场安装。包括1台800m3球罐，球壳为混合式三带结构型式，其内径为φ12300mm，材质07MnCrMoVR，球壳板厚度为44mm，焊缝长度约270m。为保证安装质量与进度，特编制此方案

2．施工准备工作
2.1 施工图纸会审
1）    设备图纸、明细表及设计说明书是否有效、完整、统一，并有必要的份数。
2） 图面是否清晰、图签明确、签字齐全。
3） 说明书、技术条件和检验标准是否符合《压力容器安全技术监察规程》以及规范的要求。
4）    需要修改或补充图纸时，由设计单位办理修改联系单或补充图，作为施工的依据之一。
5）    图纸审核由工艺技术人员组织，工艺责任师审查确认并填写图纸会审记录
2.2 设备检查
1） 球壳板到现场后，应对球壳板制造厂家提供的质量证明书进行认真的审核。
2） 球壳板到现场后，应对其几何尺寸、曲率半径及坡口进行逐张测量，测量结果必须符合GB50094中的规定。

2.3施工人员机具准备
2.3.1人员准备
根据施工现场的情况及工期要求，由项目部负责调入管理人员及施工操作人员，确定其岗位和责任。对特殊工种必须持证上岗。

序号
工
种
需用人数
主要工作内容
1
铆工

12
组装、水压、气密性试验、梯子平台制安
2
电焊工
24
焊接
3
气焊工
8
配合组装、点焊、预热、切割
4
起重工
10
吊装搭设伞形架及防风雨棚
5
电工
2
现场电气维护、修理
6
管理人员
8
工程管理、技术、质量、材料、安全、调度
7
无损检测人
9
无损检测（RT、UT、PT、MT）
8
热处理人员
17
球罐整体热处理
9
油工
10
除锈、刷漆
10
管工
2
喷淋装置制安、安全阀及附件安装

机械工
2
气刨、试压
12
其它
20
打磨及其它附属工作

2.3.2施工机具准备
设 备 名 称
型 号 规 格
主 要 特 性 参 数
交直流两用弧焊机
ZXEI-500 18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

2.4编制依据
施工蓝图
《压力容器安全技术监察规程》质技监局锅发［1999］
《钢制球形储罐》GB12337—1998
《钢制压力容器》GB150—1998
《球形储罐施工及验收规范》GB50094—98
《承压设备无损检测》JB47030.1－4730.6－2005
《熔敷金属中扩散氢测定方法》GB／T3965-1995
《金属夏比缺口冲击实验方法》GB／T229-94
《压力容器涂敷与运输包装》JB/T4711-2003
《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
《压力容器用钢板》GB6654-1996
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》JB4726-2000
《低合金钢焊条》GB/T5118-1995
《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》JB4744-2000
《压力容器用钢焊条订货技术条件》JB4747-2002
《压力容器质量保证手册》

2.4 施工顺序

2.5 基础验收
2.5.1在业主、监理的领导下，与土建专业办理基础中间交接验收证明书。并附有测量记录、隐蔽记录、中间交接记录及有关试验报告等技术资料。安装单位按交工资料和基础验收标准进行复测验收。
2.5.2 基础上应明显划出标高基准线、纵横中心线及观测沉降的水准线。
2.5.3基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞、露筋等缺陷。
2.5.4 基础混凝土强度须达到设计要求，周围的土要回填、整平、夯实。
2.5.5基础尺寸检查项目及其允许偏差值应符合下表规定
球罐基础尺寸允许偏差
序号
项 目
允许偏差
1
基础中心圆直径(D)
公称容积＜1000m3
±5mm
公称容积≥1000m3
±Di/2000mm
2
基础方位
1°
3
相邻支柱基础中心距
±2mm
4
支柱基础上的地脚螺栓中心圆的间距
±2mm
5
基础标高
各支柱基础上表面的标高
-Db‰,且不低于-15mm
相邻支柱基础标高差
≤4 mm
6
单个支柱基础表面平面度
采用地脚螺栓固定的基础
5mm
采用预埋地脚板固定
2mm
注：Di为球壳设计内直径。
2.6设备验收
2.6.1球壳板、人孔法兰、接管、补强板、支柱及拉杆、产品试板等零部件的出厂证明书应具有：
1）零部件出厂合格证。
2）材料代用审批手续。
3）材料质量证明书及有关的复验报告。
4）钢板、锻件及零部件无损检测报告。
5）球壳板周边超声波检测报告。
6）坡口和焊缝无损检测报告（包括探伤部位图）。
7）热压成形试板试验报告。
8）技术监督部门监检机构出具的产品监检报告。
2.6.2球壳板几何尺寸应符合下列要求。
1）球壳板的形式与尺寸应符合图样要求。
2）球壳板表面不允许存在裂纹、气泡、结疤、折叠和夹渣等缺陷，球壳板不得有分层。
3）坡口表面应平滑，熔渣与氧化皮应清除干净，坡口表面不得有裂纹和分层等缺陷存在。
4）相同规格的球壳板应具有互换性。
5）曲率用弦长2m样板检查，任何部位间隙≤3mm。
6）几何尺寸允差下图示：
7）两对角线间垂直距离不大于5mm。

3．施工工艺
3.1球罐组装
球罐全部采用单片吊装。组装前应对每块球壳板和焊缝进行编号。编号要与原厂证书编号一致。
3.1.1 组装卡具焊接
1） 组装工具采用日字型卡具（包括方块、日字卡、楔子）。
2） 方块在球壳板上的布置为纵向间距1-1.3米一个，环向0.4-0.7米一个，球壳板的两端部可适当密集。 方块的焊接按焊接工艺卡有关参数进行。
3） 吊耳的焊接在保证足够强度的原则下，尽量不采用封闭焊缝，引弧应在吊耳上进行，焊角高度10-12mm，其他工艺参数按焊接工艺卡参数值执行。
3.1.2 球罐支柱的组装
1） 组对：在已抄平的小平台上放出实样进行组对。支柱与带板轴线的平行度≤2mm。
2) 支柱与赤道带板的相贯线组对后，检查相贯线处支柱与赤道板之间的间隙，偏差不得大于2mm。 组对后，对支柱与球壳板间的焊缝进行加固焊接。

立柱赤道板组装示意图

3.1.3 球罐的组装
球罐的组装采用无中心柱分片整体组装工艺。
1） 赤道带组装
将初步焊接完成的第一块带支柱赤道带板吊到基础滑板上，对准滑板上的十字中心线。为插板方便，可在柱腿底板的内侧临时垫以薄板，使赤道带板略向外仰，然后把紧地脚螺栓。上端暂用拖拉绳拉住。再吊相邻的第二块带支柱赤道带板，并安装好两柱之间的拉杆。然后吊装两柱腿间的插板，吊装就位后用卡具进行固定，而后再依次吊装第三块柱腿板、第二块插板……,依次组装完整个赤道带。全部赤道带吊装完成后，撤去柱腿底板下的垫板，调整柱腿，使之垂直，同时根据各级及规范要求调整赤道带焊缝间隙、赤道带圆度及上下口不平度。用弦长2米的样板对赤道带上下口圆度进行测量，样板与球壳板的间隙不大于3mm，否则应进行调整。
2） 其他各带安装
其它各带安装顺序是：下极边板、上极边板、下极板、上极板。
赤道带组装完后，以赤道带下口水平线为准，测量其弦高来控制几何尺寸，并用2m样板测量环口曲率。此间悬挂与调整用导链来完成。
下极边板吊装完后，用卡具先调整与赤道带连接的环缝，再调整纵缝。调整时要避免弦口“露头”现象，调整合格，点焊固定。下极边板点焊后安装罐内脚手架，以便上极带的吊装。上极边板组装时，下口与赤道带上弦口用组装卡具固定，上口用一至二道钢丝绳拉着，以防往里扣。上极边板调整点焊固定后，组装下极顶板、上极顶板。
3） 上下极板组装
测量下半球下口尺寸(注意小口椭园)，按小口尺寸研对极板调整合适为止。
吊下极板，测量好尺寸，吊装时注意管口方位。
吊装上极板，测量好尺寸。
4） 搭设内脚手架
罐内脚手架搭设时，应确保安全稳固的原则，并应注意不要与球罐内壁相焊接。跳板的铺设应有利于焊工焊接及检测工作的顺利进行。
5） 罐外脚手架搭设
外部双排满架到顶，铺设的跳板应绑扎牢固，外挂白铁皮、三防篷布或采取其他防风措施。
6） 点固焊：点固焊前应对球罐整体焊缝组装质量进行一次全面的检查。
7） 拆除工卡具：工卡具拆除时应采用气刨，避免使用锤击。拆除后及时打磨焊瘤。拆除工卡具处应按规定要求进行表面检测。
8） 组装说明
组对时错边量必须控制在规范允许的范围之内。
组装时应保持水平方向的直径大于垂直方向的直径，以15～30mm为宜。
3.2 焊接
3.2.1 焊工管理
从事球罐焊接的焊工必须持证上岗。
3.2.2焊接工艺评定
球罐的各项工艺参数（材质、壁厚、坡口形式、焊接方法等）均应在工艺指导书有效范围内。现场组焊前应根据焊接工艺指导书(WPS)编制适宜现场使用的焊接工艺卡。焊接工艺卡应包括以下内容： 焊接位置； 焊接材料； 焊接方法； 预热温度及层间温度； 焊接工艺从参数（电流、电压、焊速等 ）；
3.2.3 焊接环境
在下列情况下如无可靠防护措施，不得进行焊接。
1） 雨天、雪天；b. 风速≥8m/秒。c. 环境温度在-5℃以下；d. 相对湿度≥90%。
3.2.4焊缝外观质量
1） 焊缝外观要求： 焊工完成当天的焊接工作后，必须将渣皮，飞溅等物清理干净。焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、夹渣、凹坑、焊瘤等缺陷。 焊缝不允许有咬边。
2） 球罐焊后尺寸应符合标准规定。
3.2.5焊条的选用及管理
1） 材质为16MnR时，选用E5015或E5016,其他材质的焊条选用按图纸要求。
2） 焊条或焊丝必须有质量证明书，质量证明书应包括熔敷金属的化学成份、机械性能，并依据规定做好扩散氢含量复验工作（如设计文件无要求，对E5015或E5016其扩散氢含量不大于6ml/100g）。
3） 烘干设备
高温烘箱： 0～600°C；恒温干燥箱：0～300°C
4） 施工现场设焊条管理室，派专人管理。必须按要求烘干发放和回收焊条，并认真填写焊条烘干、发放记录。
5） 焊条储存室的温度应保证在10℃以上，相对湿度不得超过75%。
6） 焊工应携保温焊条桶领取焊条。超过4小时未用完的焊条应重复烘干方可使用。焊条重复烘干的次数不得超过两次。
3.2.6 焊接程序
1） 球罐的焊接程序：先纵缝，后环缝，先大坡口一侧，后小坡口一侧；先赤道带，后下、上边板，再极板。
2） 球罐焊接还应遵循“多焊工，均匀分布，同工艺，等速度”的原则。
3） 赤道带及纵缝等长焊缝可分为多段进行焊接。
4） 每道段约1500mm为宜。
3.2.7 定位焊
定位焊在焊缝调整后进行，宜焊在正式焊道的第一层，其焊缝开始焊接的第一、二遍宜采用分段退焊法。立焊缝每段约1000mm,平焊缝每引弧和熄弧都应在坡口内。
3.2.8 坡口修补
当坡口局部尺寸超过标准要求时，可进行修补。
主焊缝的焊接
主体焊接工作是焊接的重点，其质量直接影响到球罐服役的安全可靠性。施焊前及施焊过程中应排除一切影响焊接的不利因素。焊接程序原则上先焊纵缝，后焊环缝。焊接工位均匀分布，罐内外焊接方向相同，施焊时所有的工艺参数及敷焊层次序与焊接工艺评定相同。为了保证球壳主体焊缝在组焊过程中的可靠性，在改变焊接工位之前 ，该条焊缝最少焊两层以上且焊到末端。引弧采用回焊法，在焊道前方引弧，然后拉回到焊接处焊接，严禁在坡口外引弧。
1） 纵焊缝焊接
第一层（打底层），相对整条焊缝采用分段倒退向上焊接，其余各层填充与第一层运条方向一致。
注意防止未焊透及咬肉等缺陷产生。每层焊接表面应填平或呈凹形，这样便于清渣，也避免熔合不良，便于下一层的焊接，熔敷厚度与工艺说明书中要求相当，层次之间的接头应错开。
两侧盖面前凹槽以1-2mm为宜，电流可比填充时稍大一些，但要避免咬边和未熔合等缺陷的产生，焊缝余高为0-3mm，焊缝宽度应保持一致，压边为1-2mm。纵缝的首末端的焊肉应达到环缝的坡口中心，待环缝焊接时，再打磨至与坡口齐平。
2） 环缝的焊接
第一层焊接时，相对每位焊工分段范围内采用分段退焊，摆动不宜过大。其余各层道施焊时不作摆动，采用压道焊，注意层间清除要彻底。
每层间的起焊位置应错开80～100mm，且离开丁字缝200mm左右。
两侧盖面前凹槽深1-2mm，其他注意事项同纵焊缝。
3） 接管、柱腿及人孔环缝焊接
按GB12337的要求，接管及柱腿与球罐之间的焊接接头应由球壳板制造厂完成。
4） 其它结构焊接
其它结构焊接是指直接与球壳相焊接的结构焊接。按施工图纸要求进行。
3.2.9返修工艺及要求
凡经过外观及无损检测检查不合格的焊缝，必须返修。返修时，检查员及现场技术负责人必须到位，进行监督检查。缺陷消除可采用气刨或砂轮打磨，选择缺陷距表面较近侧进行消除缺陷工作，气刨后用砂轮打磨露出金属光泽。
3.2.10 产品试板的焊接
产品试板的焊接参数与相应位置焊缝参数相同，分横、立、平加仰位置施焊。
2.3.11气刨清根
气刨的刨槽要直、光滑、深浅和宽窄一致（有缺陷处可深刨，消除缺陷为止）并经砂轮打磨，露出金属光泽并进行着色检查。
3.3无损检测
3.3.1检测人员资格
1) 参加球罐检测的人员，必须经过技术培训，按《锅炉压力容器无损检区外观经检查人员检查合格，并在检测委托单上签字认可后方可进行检测；
3.3.2 检测比例及合格级别
1) 球壳板的UT复检：抽检数量为球壳板数量的20%，每带不少于2块，上、下极不少于1块，其球壳板边缘100mm范围内100%检测，按JB4730评定，Ⅲ级为合格。
2) 厚度测量：比例、要求与球壳相同。每块球壳板5点。
3) RT检测：球罐对接焊缝100%射线检测（但高颈法兰与接管的对接焊缝，当Dｇ≤250mm，其δ≤28mm时，可不作射线检测），按JB4730评定，Ⅱ级合格。
4) UT检测：球罐焊缝抽检20%，按JB4730评定，Ⅰ级合格。
5) 球罐所有对接焊缝碳弧气刨清根打磨后进行目视或100％着色检验，不允许有任何裂纹、分层、线性和园形显示的红色图象。
6) 球罐上所有对接焊缝及热影响区，去除工具卡的焊后痕迹打磨后， 热处理前做一次100％磁粉检测，并在水压试验后作20％的磁粉检测复查。按JB4730评定，Ⅰ级合格。对不合格部位，应打磨修补后按原检测方法复验，直至合格为止。
7) 球罐人孔、接管、柱腿角焊缝表面，水压试验前进行100％着色检查。耐压试验后进行20％复查。按JB4730评定，Ⅰ级合格。对不合格部位，应打磨修补后按原检测方法复验，直至合格为止。
3.3.3 停点检查
各岗位责任人员应对各停点前一切工序进行全面、细致的检查并认可，做好见证。
3.4热处理
3.4.1 焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。
消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。
焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。
3.4.2 热处理方法的选择
焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。
3.4.3 焊后热处理的加热方法
1）感应加热。钢材在交变磁场中产生感应电势，因涡流和磁滞的作用使钢材发热，即感应加热。现在工程上多采用设备简单的工频感应加热。
2）辐射加热。辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。所以，辐射加热时金属内外壁温度差别大，其加热效果较感应加热为差。辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。
3.5 沉降观察
在水压试验的同时对基础进行沉降观测。
3.6水压试验及检查
3.6.1 水压试验过程
1) 水压试验装水前，产品试板力学性能试验的各项数据应合格。
2) 水压试验压力：见图纸
3) 压力表： 两块，要求量程相同，其量程为试验压力的1.5～3倍。压力表应经校验合格，精度等级不低1.5级，表盘直径为150mm，以罐顶压力为准。
4) 水温不低于5℃。
5) 水压试验过程
将压力升至试验压力的50％，停15分钟，检查有无渗漏；
将压力升至试验压力的90％，停15分钟，检查有无渗漏；
将压力升至试验压力，停30分钟，检查合格；
将泄压阀门打开,将压力降至设计压力，保压30分钟检查无渗漏无异常变化，水压试验合格，否则泄压后进行修复，修复并进行局部热处理后按此程序重新试压；
最后泄压放水，注意水流不得冲刷基础。
3.6.2 沉降观察
在水压试验的同时对基础进行沉降观测。
3.6.3 水压试验后的检验
磁探：内外表面：20％。 着色：所有角焊缝20％。
3.6.4水压试验完毕，放水后，最终调整柱腿的垂直度，把紧地脚螺栓、拉杆。
3.7气密性试验
3.7.1气密试验应在液压试验合格后进行。
3.7.2 气密性试验前，球罐上的安全装置及阀门须安装完毕。
3.7.3 罐顶和罐底各安装一块量程相同并经校正的压力表，压力表的极限值为试验压力的1.5～3倍。
3.7.4试验时， 应缓慢升至试验压力的50%，保持10分钟，对球罐所有焊缝和连接部位进行检查，确认无泄漏，继续升压。压力升至试验压力时，保持10分钟，在焊缝部位用肥皂水检查，无泄漏，气密试验合格，否则，修复后重新进行气密性试验。
4.5最后经三方检查合格后缓慢卸压，气密试验完毕。
3.8防腐
球罐外表面应彻底清除铁锈、油污，并按图纸要求防腐。防腐前应组织检查验收。
4安全施工的技术组织措施
4.1球罐施工现场必须严格执行《炼油化工施工安全规程》中的有关规定。
4.2 现场施工人员必须执行我公司有关安全工作的各项规定，坚持杜绝违章作业，确保安全第一。
4.3进入施工现场必须戴安全帽，高空作业必须戴安全带。
4．4 球罐内应设有满足施工要求的照明装置。220V电源进入罐内应有相应的安全措施，必须安装40mA以下漏电保护器。
4.5一个人在罐内作业时，要增派看护人员。
4.6 施工现场的所有电器设备、钢平台、球罐均要采取接零措施。
4.7 施工现场的电焊把线，气焊条、电源线等应井井有条。电源线、电焊把线必须绝缘良好，二次线必须与工件直接联接牢固。
4.8 乙炔瓶、氧气瓶要放置在指定位置，相互间距不得小于7米，乙炔瓶距火场不得小于10米。
4.9 施工现场要备有一定数量的消防器材，并使之处于良好状态。

5.交工验收
验收应根据设计文件、有关合同、国家标准及相关规范、和施工方案进行验收，对不合格的工序要进行修补或返工达到标准为止。
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