大型储罐壁板热处理施工新工艺

-30 -技术交流石油和化工设备2013年第16卷大型储罐壁板热处理施工新工艺刘光春（中海油油田建设渤海工程分公司，天津300452 ）摘要为解决大型储罐第一层带接管壁板预制及热处理过程中易变形问题，经反复试验研究岀一套非焊接刚性固定壁板 的方法，运用专用卡具固定壁板。该方法保证了预制及热处理后开孔接管壁板的弧度及直线度等重要尺寸符合标准，减小了 焊接、切割、打磨、无损检测的工作量，降低了由于焊接施工对壁板母材造成的伤害。关键词大型储罐；非焊接刚性固定法；专用卡具；开孔接管壁板；热处理；工艺近年来，随着石油储运业务的发展，10万立方米及以上大型储罐得到了越来越广泛的应用。 大型储罐第一圈壁板弧度小，精度要求高，在焊 接附件（接管及补强圈）时由于焊接量大，热输 入高，如不采取措施会导致壁板变形，影响壁板 各种参数的精度。按照标准要求，一些开孔接管 壁板预制完成后还应进行消除应力热处理。为了 保证预制和热处理施工后的开孔接管壁板各项尺 寸要求，施工时要对开孔壁板采取防变形措施。 以往采取的措施是通过连接板将加固板焊接在开 孔接管壁板上，该方法不但给施工增加了许多焊 接、切割、打磨、无损检测的工作量，同时对壁 板母材造成了一定的伤害。为此公司对以往的防 变形措施加以改进，对开孔壁板边缘位置采取非 焊接刚性固定法，达到了防变形的目的，保证了 预制及热处理后开孔接管壁板的弧度及直线度等 重要尺寸符合标准要求。现对此方法介绍如下：1焊后需进行消除应力热处理的壁板按照GB50128-2005立式圆筒形钢制焊接储 罐施工及验收规范，焊后需进行消除应力热处 理的壁板为：（1）标准屈服强度大于 390MPa，且板厚大于12 mm的罐壁上有补强板的开口接管；标准屈服强度小于等于 390MPa，且板厚大 于32 mm的罐壁上公称直径大于或等于300 mm的开口接管，都要在接管焊接完毕后进行消除应力 热处理；（3）齐平型清扫孔。2开孔接管壁板施工工艺流程及施工关键点开孔接管壁板热处理施工工艺流程：钢板入厂检验 T开孔接管壁板预制 T热处 理前准备T热处理T开孔接管壁板出炉 T防变 形工装拆除及表面处理 T修补处无损检测 T整 体检查T喷砂除锈及防腐处理。开孔接管壁板施工关键点：防变形工装制作与安装；附件焊接工艺 的选择；壁板热处理防变形措施；热处理工 艺要求。3开孔接管壁板预制3.1开孔接管壁板下料钢板入厂检验合格后，采用半自动切割机按 照图纸尺寸进行划线切割下料，同时按要求加工 出指定的坡口形式并打磨修正。3.2开孔接管壁板滚弧用滚床按照图纸要求滚出相应的弧度，滚弧 后将开孔接管壁板立置在地面上处于自由状态， 用弦长2000 mm的内卡样板检查弧度，样板与开孔 接管壁板之间的间隙以不超过 3mm为合格。3.3刚性固定用防变形加固件制作与安装在开孔接管壁板下料滚弧完成后，按正常程 序应进行划线开孔并组对开孔接管，但为了保证 壁板预制完成后的几何尺寸，需要在开孔前对壁 板边缘及开孔边缘易变形部位进行刚性固定。3.3.1开孔接管壁板边缘部位加固板制作与固定 卷制好的开孔接管壁板放在预制好的与壁板作者简介：刘光春（1975-），男，山东青州市人，天津工业大学 毕业，研究生学历，工程师。从事海洋工程建造质量管理工作。 199420IH China Academic Journal Ekctronic Puhlistiing I louse. All rights reserved, httpzwviki net第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-31 -弧度一致的胎具上，将厚为30 mm，板宽为200mm加固板沿壁板边缘弧度摆放，每间隔1500 mm用卡具进行一次固定。壁板四角位置为最容易变 形之处，要对其进行重点固定。加固板与加固板 之间的立缝须满焊。该固定方式避免了大量的焊 接工作量，还避免了因焊接而伤害母材。卡具制作，用厚度为30 mm的钢板制作一种卡具，利用卡具和斜铁将加固板和罐壁板在非焊接 的情况下进行刚性固定，防止壁板施工中因各种 原因发生变形。卡具形式如图1。3.3.2开孔位置加固措施由于开孔接管壁板开孔位置无法采用卡具固定的形式，所以采用尺寸为 100 mm x 100 mm x 16 mm，材质与壁板相同的连接板将加固板与罐壁 板焊接固定；加固板厚22 mm，板宽200 mm ,沿壁板弧度方向和垂直壁板弧度方向放置，长图1卡具简图及外形度要求大于开孔直径的3倍；加固板距开孔边缘150200mm。连接板与壁板及加固板需连续焊， 焊角1015 mm，焊接时选用焊材必须与壁板焊接 选用的焊材一致。加固板必须在开孔前安装好， 连接板均匀的将开孔接管壁板和加固板固定。罐 壁板防变形工装布置如图 2所示。第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -0 0 0 0图2罐壁板防变形工装布置图/LJA / -1 /第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -3.4开孔接管壁板划线、开孔、坡口加工 根据施工图尺寸，对开孔接管壁板划开孔 线并开孔，打磨开孔处坡口。打磨后对坡口进行 100% MT检测。卡具与加固板配合固定壁板边缘 部分，连接板与加固板配合固定壁板开孔部位。3.5接管、补强圈与开孔接管壁板组焊 接管、补强圈等与开孔接管壁板组装后进 行焊接。焊接前要求预热，预热范围不小于施焊 部位周围100 mm。定位焊与正式焊接预热温度 相同。焊接采用二氧化碳气体保护焊进行焊接， 焊接参数通过焊接工艺评定获得。接管、补强圈 等开孔接管壁板之间焊缝应按照要求进行无损检 测。3.6焊缝检测接管、补强圈等开孔接管壁板间焊缝焊接 时，初层焊道焊接后，进行100% PT检测，执行JB/T4730-2005 I级合格。所有焊缝焊接后进行 100% MT 或 PT检测，执行 JB/T4730-2005 I 级合 格。3.7补强圈气密性试验补强板预制时，按图纸所示位置加工 M10 x 1.5的信号孔，先沿钻孔线钻$8.5 mm孔，然后攻M10 X 1.5螺孔，螺纹应无断扣或乱扣现 象。补强板组焊完毕后，从信号孔通入0.2MPa的压缩空气进行气密性试验。相关焊缝表面刷肥皂 水，焊缝表面应无气泡出现。第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -V:- 194-2.01 飞 Chi ro AcademickcinriLC Fi.ihliTi】!： 1All riliT re-iervec. hl ipi n 吐：第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-33 -4开孔接管壁板热处理4.1热处理前准备开孔接管壁板制作完毕后，焊接前对开孔接 管壁板周围、人孔、出入口等部位的防变形临时 支撑不拆除，如有开焊的部位还需加固焊，以防 止热处理时变形，待热处理结束后再行拆除。4.2开孔接管壁板放置形式及炉内防变形工装制 作为保证热处理过程中开孔接管壁板的不 变形，充分利用炉内空间，采用如图3的方法 固定开孔接管壁板的方式，将壁板整体置于 16000 X 4000 x 5000mm的退火炉进行整体立式热 处理。一炉一次可处理 5张开孔接管壁板。第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -4.5.2按照图4的热处理曲线进行热处理图4热处理工艺曲线图4.3开孔接管壁板在炉内放置要求(1) 为防止开孔接管壁板上个别部位升温太 快，产生过烧，壁板的最高处离炉内壁周围距离不应少于500 mm，两壁板间的横向距离不应小于 500 mm。(2) 将开孔接管壁板放置于工字钢平台托架 后，应仔细检查壁板与工字钢是否靠实及壁板与 槽钢支撑是否贴合完好，壁板与工字钢不得有垫 空现象，未贴合部分要用垫铁等垫平。(3) 为防止火焰直接喷射到产品上，应根据 退火炉火口的相对位置在火口的正前方放置挡火板，挡火板距炉膛火口的距离约500700 mm，两侧挡火板与炉膛内壁等距。4.4热电偶布置沿开孔接管壁板长度方向每张板布置3个测温点(上部1个，下部2个)，优先布置在人孔或接 管附近的测温点，间距不超过5m，所有热电偶均应与壁板用压紧夹具压紧贴实，且触点在壁板边 缘200 mm范围内。4.5热处理4.5.1点火前要进行全面检查，检查退火炉各 系统(风管、油管、油泵、喷嘴、热电偶、自动 平衡记录仪等)是否完好，电路各系统接线是否 正确，确认无误后点火。4.5.3热处理过程的控制点(1) 自点火后升温开始到降温至300 C的全部热处理过程中，热处理操作人员要不间断地观察自 动平衡记录仪，根据仪表记录的曲线变化情况， 及时发现每一热电偶处温度的变化，根据温度变 化情况，及时调节燃油调节阀门，以达到最佳的进油量和进风量，使炉膛内各处温度基本一致。(2) 降温过程中，通过调节阀门的进风量，使 冷却速度符合工艺要求。(3) 升、降温时，沿壁板长度方向全长温差不得大于50C，保温时温差不得大于 20Co5热处理后要求当炉内温度降到热处理工艺的出炉温度时,第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -V:- 1 94-21 Ciiiria Acaiirnic1All i i/hrs :第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -开孔接管壁板方可出炉；所有加固件出炉后应去 除，边缘部位卡具自然取下，开孔部位连接板采 用碳弧气刨或气割在离母材3mm以上切去，余下的3mm采用打磨去除，不允许伤至母材。加固件 可重复使用。由于开孔部位采用的是连接板焊接 形式，不可避免地会给母材造成一定伤害，为了 不致遗留缺陷，热处理结束防变形工装处理完成 后要对所有进行过焊接、打磨处理的母材表面进 行一次全面的无损检测，执行 JB/T4730-2005 I级 合格。6结束语大型储罐开孔接管壁板热处理施工中，预防 壁板变形是施工的关键。非焊接刚性固定方式不 但防止了壁板的变形，还降低了以往防变形措施中焊接、切割、打磨、无损检测的工作量，减小 了对母材的伤害。施工中采用二氧化碳气体保护 焊焊接方法，减小了焊接热输入量，降低了壁板 变形。在壁板入炉热处理时对壁板进行二次防变 形固定，进一步控制了壁板的变形。该施工方法 简单易行，工装卡具可重复使用，施工工艺可行 性强。参考文献1 GB50128-2005，立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规 范S.2 王松，姚建华，王小鹏.大型储罐第一圈壁板接管的焊接 及热处理J.科技成果管理与研究，2010, (3).收稿日期：2013-01-08 ;修回日期：2013-02-25第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -(上接 25页)第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -3制造检验与验收要求该三级结晶冷凝器根据安全技术规范和标 准对设备制造、检验与验收提出了相应要求。据 GB150.4-2011压力容器中第 10.6.2规定，要求 A、B类焊接接头进行射线检测，检测长度不得少 于各条焊接接头长度的20%。技术等级为AB，并符合JB/T4730.16-2005承压设备无损检测中 川级要求。C、D、E类焊接接头进行 100%MT检 测，并符合JB/T4730.16-2005承压设备无损检 测中I级要求。换热管与管板的焊接接头应进行 100% MT检查，符合JB/T4730-2005中I级合格。管程水压试验压力高于壳程水压试验压力， 为了检查管子与管板连接的严密性，在管板强度 和壳程强度允许的情况下，提高壳程试验压力等 于管程试验压力为0.5MPa。4结语该三级结晶冷凝器是浓缩、结晶、离心分离 工序中的重要设备之一，设计的合理性使设备具 有承压能力强、功能完善、结构简单、便于运输 和安装等优点，满足了生产需求。参考文献1 GB151-1999,管壳式换热器S.2 GB150.14-2011 压力容器S.3 JB/T47004707-2000压力容器法兰S.4 聂清德主编.化工设备设计M.北京：化学工业出版社， 1998.5 HG/T2058020585-2011,钢制化工容器材料选用规定S.JB/T4730.14730.6-2005承压设备无损检测S.收稿日期：2013-01-24 ;修回日期：2013-03-04第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-# -第4期刘光春大型储罐壁板热处理施工新工艺-35 -All rights reservedSX 9V4-201.3 China Academic Journal K leer ran ic Plihlisbing I louxe