球罐焊接方案.doc
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1、塔河劣质稠油处理技术改造项目储运系统液化石油气罐焊接方案第20页共18页球罐焊接方案1. 概述本方案是为新疆库车塔河稠油技改工程石油液化气罐区三台1000m3液化石油气罐编制的。该球罐容积为1000 m3,公称直径为12300mm,板材为20R,壁厚为48mm,结构型式为混合三带式。1.1:工程地点:新疆库车1.2球罐结构型式及参数:结构型式见图1:设计技术参数见表1:球罐设计技术参数: 表1位号数量(台)内径(mm)壁厚(mm)材质介质设计压力MPa设计温度水压试验压力MPa气密试验压力MPa类别T-23063123004820R液化石油气1.77-19502.261.771.3球罐主要构成
2、及焊接工作量(见表2、表3)球罐主要实物构成(单台) 表2部位球壳板数量厚度(mm)重量赤道带1648100176 Kg上/下极边板84842384Kg上/下极侧板44825432Kg上/下极中板24812318 Kg支柱89952 Kg拉柱164774Kg人孔21892Kg接管球壳总重197330 Kg球罐本体焊缝分布及焊接工作量: 表3焊接部位单位工程量备注赤道带纵缝米116上下极带边板纵缝米11上下极带中板纵缝米28.5上下极带大环缝米64.2上下极带大环缝米49.9上下人孔米6.9合计米276.52. 编制依据2.1技术文件;2.2球罐建筑施工合同;2.3行业有关标准规范:GB1233
3、7-98钢制球形储罐GB50094-98球形储罐施工及验收规范GB150-98钢制压力容器1999年版压力容器安全技术监察规程3. 材质分析3.1母材:该三台球罐壳体材料为国产优质低碳钢20R。该材料综合机械性能良好,含碳量与碳当量低,具有良好的加工性能和焊接性能。球壳用20R钢板化学成分及机械性能: 表4化学成分(%)机械性能CMnSiSPsb%k(20)0.20.400.900.150.300.030.03522540050025313.2焊材:3.2.1球罐本体平、立、横焊缝使用台湾广泰生产的KFX-712C,仰脸焊缝采用手工电弧焊,焊材采用四川自贡产的大西洋J427焊条。KFX-712
4、C是以纯CO2作为保护气体的钛型微合金的全位置药芯焊丝,该焊丝用于低碳钢及低合金的焊接,主要应用于造船、桥梁、建筑、机械、车辆、石油化工、压力容器等金属结构的焊接。焊接时焊丝成型美观,电弧柔和稳定,飞溅少,脱渣性好,焊接熔敷率高,烟雾少。具有出色的冲击韧性和优良的综合性能(见表5):KFX-712C熔敷金属化学成分及机械性能: 表5型号熔敷金属化学成分(%)机械性能KFX-712CCMnSiSPsMPabMPa%k-20J0.051.520.480.0160.013525597281063.2.2球罐仰脸焊缝附件、垫板等焊接用焊材为:四川自贡产的大西洋J427焊条。该焊条为低氢钠型药皮焊条,具
5、有良好的塑性、冲击韧性和抗裂性能,并具有良好的工艺性能,但药皮易吸水,对工种要求严,焊接前必须清洁焊件焊接区并将焊条按规定烘焙干燥。J427焊条熔敷金属化学成分及机械性能: 表6型号熔敷金属化学成分(%)机械性能J427CMnSiSPs N/mm2b N/mm25%AKV (J)-301.250.900.0350.433042022274. 焊接工艺评定4.1球罐焊接前应按国家现行标准钢制压力容器焊接工艺评定JB4708-2000和设计图纸的要求进行焊接工艺评定,并做-19低温冲击试验,以确定合适的球罐焊接工艺规程;4.2由于球罐采用材料为20R,属于JB4708-2000标准规定之类别为I类
6、的材料,根据JB4708、GB12337、GB50094的有关规定,角焊缝的焊接工艺评定可用对接焊缝代替。此时实际角焊缝的焊接工艺应与球壳板对接焊缝工艺相同。4.3人孔的锻制凸缘材质为20R,与球壳板钢材同属于JB4708类别为I的材料。依据JB4708、GB50094的相关规定,可用球壳板的焊接工艺评定而不必重新评定。5. 焊工的培训与考试从事球罐焊接的焊工,应经相应位置及材料的操作技能的培训,按锅炉压力容器焊工考试规则考试合格,并取得质量监督部门颁发的有效的合格证书方可上岗施焊。焊工施焊钢材种类、焊接方法和焊接位置等均应与本人考试合格的项目相符。6. 焊材的使用与管理6.1用与球罐焊接的焊
7、材应符合国家现行现行标准GB/T-5117、GB/T-5118、GB10045的规定,并具有合格的质量证名书,质量证明书应包括熔敷金属的化学成分、力学性能等。6.2用于球罐的焊接材料应是低氢型焊材,并按批号进行扩散氢含量的复验。扩散氢试验方法按国家现行标准GB/T3965电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法的规定进行。烘干后的实际扩散氢含量为药芯焊丝6ml/mg;低氢药皮焊条J4278 ml/mg。6.3保护用二氧化碳气体应符合现行国家标准焊接用二氧化碳HG/T2537的规定。且在二氧化碳气体使用前应将气瓶倒置24h,并放水处理。6.4焊材的保管、烘干、发放程序应严格按照焊材一级库管理规定,焊材的烘
8、烤、发放及使用规定等有关规范的规定进行,并认真做好记录,保证良好的追踪性。7. 焊接环境7.1当施焊环境出现下列情况之一时,必须采取有效措施,方可进行焊接施工:1)雨雪环境; 2)相对湿度在90%以上;3)风速手弧焊时大于8m/s,药芯焊丝气体保护焊时2 m/s;4)焊接环境温度在-5及以下。7.2焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐0.51m处测量;7.3球罐焊接时应搭设防风棚,以减少天气对焊接工作的影响。8. 焊前准备8.1焊接方法与设备:8.1.1焊接方法:根据工期质量要求及我公司焊接工艺、设备的状况和条件,球罐焊接采用以药芯焊丝二氧化碳保护半自动焊为主,手工电弧为辅的方法进行; 8.1.
9、2焊接设备:药芯焊丝CO2保护半自动焊采用NBC-500CL型CO2焊机正接极;手工电弧焊Z5-630型硅态流焊反接极。8.2球壳板坡口及组对间隙、错边量和棱角度应符合设计图和有关标准规范的规定(如图2示),具体要求如下:组对间隙为:31mm;钝边12mm;错边量3 mm;棱角度7 mm;组对间隙、错边量和棱角度应沿着对接接头每500mm测量一点。8.3焊前应检查坡口并认真清理母材坡口及两侧20mm范围内的铁锈、水分、油污和灰尘。8.4焊接开始前应确认预热温度符合要求并加热均匀。还应确认焊机工作正常、气路畅通、且CO2气体经过倒置放水处理。9. 点固焊9.1点固焊采用手工电弧焊,焊条采用J42
10、73.2mm,并按正式焊接工艺规程进行;9.2点固焊应在小坡口侧(后焊侧)进行,点焊时应注意尽量不破坏球壳坡口钝边,且在正式焊接清根时将点焊层完全刨削去除;9.3点焊层长度不小于80mm,点焊两层、焊点间隔300mm,如图3所示。点焊时应注意引弧、熄弧均应在坡口内进行,严禁划伤球壳表面,与正式施焊一样引弧应采用后退引弧法,收弧时应填满弧坑;9.4点固焊的质量要求应与球壳正式焊缝相同,当出现裂纹等缺陷时必须清除;9.5点固焊时应与正式施焊采用同样的预热措施。预热方法可采用氧乙炔焰加热,温度100150,加热范围为焊点周围至少150mm,且预热应在大坡口侧进行,小坡口侧测温。10. 焊接顺序10.
11、1焊缝编号:球罐各带板编号以英文字母表示,如图4。同带的纵缝以球罐的零度方向为零点,沿090180270360方向,用阿拉伯数字按顺序依次标注,如赤道带焊缝依次为C1、C2、C16;环缝则以相邻两带板的字母符号来表示,如BC、CD等。10.1.1球罐焊缝编号的表示方法:T-2306-01/02/03-x x x 焊缝顺序号 焊缝所在带板编号球罐工艺编号10.2球罐本体对接焊缝焊接原则:球罐本体对接焊缝的焊接采用对称等速,同步施焊的方法进行,每台球罐均应由双数焊工对称均布施焊,先焊纵缝,再焊环缝;先焊大坡口侧,气刨清根,砂轮打磨并经检验确认无缺陷后方可进行另一侧(小坡口侧)的焊接施工。10.3球
12、罐总体焊接顺序:赤道带纵缝外侧下极侧板纵缝外侧下极板纵缝外侧赤道带纵缝内侧下极侧板纵缝内侧下极板纵缝内侧赤道带下环缝外侧下极板环缝内侧上极中间板组对上极侧板纵缝外侧上极板纵缝外侧上极侧板纵缝内侧上极板纵缝内侧赤道带上环缝外侧上极板环缝外侧赤道带上环缝内侧上极板环缝内侧10.4纵焊缝焊接顺序: 纵缝焊接采用对称焊法,双数焊工对称均布同时施焊。如图5a示,焊接采用分段焊法,分段长度以当天焊完为宜。10.4.1赤道带纵缝焊接顺序:采用分段法施焊,焊工(焊机)对称分布,分段方法如图5b示,每段焊缝必须一次焊完,除不可抗力因素外,中间不得停止施焊,焊接时应注意层间接头错开至少30mm。如图5c所示。10
13、.4.2极板侧板纵缝焊接应由4名焊工对称均布同时施焊。10.4.3极板纵缝的焊接顺序,从中心位置分开,按图6所示顺序焊接。10.5环焊缝焊接顺序,环缝焊接应在其两侧带板的纵缝焊接完成后进行。环缝应有双数焊工对称均布、同向等速追尾的方法施焊,焊接过程中应注意使层间接头铺开,尤其是两焊工相邻部位,尤应注意互相配合,错开接头,防止漏焊。如图7示。10.6特型焊缝“T”及“Y”型焊缝的焊接:10.6.1“T”型焊缝的焊接:“T”型焊缝处纵缝的焊接应在其下部的环缝处起弧,在其上部的环缝处收弧(如图8示)。并应在环缝开始焊接前将起、收弧处的焊缝用气刨(砂轮)去除,修磨坡口。并经检查确认无缺陷后方可进行环缝
14、的焊接施工。10.6.2“Y”型焊缝的焊接:本球为混合三带式结构,每球罐共有8只“Y”型焊缝接头,上、下极板处各有4只。由于结构特点“Y”型焊缝处清理修磨较困难。因此,为保证“Y”型接头处的焊缝质量,应绝对避免在三缝交接处引弧和熄弧。推荐按图9示的方式,按最方便操作方向连续进入下一道焊缝100200mm。11. 焊前预热:11.1根据施工图纸及GB12337-98、GB50094-98的要求,球罐本体焊缝焊接时必须采取预热措施。预热规范为:温度100150;预热范围为焊缝两侧各不少于150mm;11.2预热方法与控制:长焊缝的预热应采用电加热法,且应在焊接侧的背面进行,温度应均匀。可采用测温棒
15、或接触式表面温度计在焊接的一侧距焊缝中心50mm处对称测量。每条焊缝的测量点数应不小于3对。对定位焊,临时工卡具等焊接时的局部预热可采用氧-乙炔焰预热,测温同样在焊接侧距焊接中心50mm处进行;11.3层间温度:要求预热的焊道,层间温度应不低于预热温度,本球罐焊接时因壁厚较大,控制在100180为宜,层温的测温方法及要求与预热相同,焊工在焊接过程中应有专人对层温进行测量和控制;11.4预热及层温控制应有专人进行,管理人员应认真负责,工作及时并作好记录。12. 焊接操作工艺要求:12.1焊接应采用窄焊道,短弧及多层多道焊,多层焊时应使层间接头错开;12.2焊接过程中应始终注意起弧和熄弧的质量,起
16、弧时应采用后退引弧法,使起弧部位在焊接过程中重熔,以减少引弧缺陷。熄弧时应将弧坑填满。起、熄弧均应在焊道坡口内进行,严禁在坡口外起、熄弧,严禁划伤球罐及焊件表面;12.3开始焊接前,应认真清理坡口及两侧20mm范围内水、油、锈等污物,并确认预热温度满足要求。焊接过程中应注意进行层间清理,焊渣及飞溅应用砂轮机打磨清除。并目视检查无缺陷时方可进行下层焊接。且焊接过程中应注意控制层间温度不低于预热温度;12.4施焊中无特殊情况不得中断焊接施工。如遇不可抗力因素必须停止焊接时,防止裂纹。再焊时必须对原焊道进行认真清理、检查,确认无缺陷后,方可接原工艺继续施焊;12.5 CO2药芯焊丝半自动焊和手工焊单
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