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检验前的现场准备工作包括球形储罐倒空、余气放空、放水浸泡(蒸汽吹扫)、拆人孔、内部清洗、搭脚手架、焊缝打磨等。
(1)球形储罐内部介质必须排放、清理干净,盛装易燃、助燃、毒性或窒息性介质的,使用单位必须进行置换、中和、消毒、清洗,取样分析,分析结果必须达到有关规范、标准的规定;
(2)所有与球形储罐相连接的接管必须用盲板隔断;
(3)对有保温层的球形储罐,必须将立柱与球形储罐连接处以及接管焊缝(对接及角接)处的保温层予以拆除,其余部分的保温层是否拆除视检验情况而定;
(4)为保证检验工作的顺利进行,球形储罐内外部应该搭设脚手架,施工脚手架应搭设牢固,跳板两端捆扎结实,有扶手、爬梯,上下方便,罐内最上一层和罐外最底层满铺脚手板,在球形储罐中上部应设置安全网,脚手架档距约1000毫米,脚手板应两块并置,宽度不小于350毫米,并应置于焊缝以下200毫米,并对表面所有对接及角接焊缝及工卡具焊迹进行打磨,采用砂轮打磨至露出金属光泽。
打磨宽度:
焊缝及其两侧,两侧宽度以符合超声波检测所需要的宽度为准;
(5)受检单位应当配备一定数量的球形储罐管理人员和相关人员现场配合,协助检验工作,负责安全监护。
3.1.2检验单位在检验前必须做好下列工作。
3.1.2.1与受检单位签订检验协议。
3.1.2.2检验人员应审查受检单位按3.1.1.2要求提供的资料,必要时还应当到受检单位现场了解球形储罐的具体情况。
检验人员应根据资料审查情况及现场实际情况,制定检验方案。
检验方案经检验责任工程师审核后,由技术负责人审查批准后实施。
检验方案的内容至少应包括下列内容:
(1)球形储罐概况及工艺参数;
(2)方案编制依据;
(3)检验项目及相应技术标准;
(4)主要检验、检测仪器设备;
(5)检验程序;
(6)安全管理;
(7)检验、检测人员的资格要求及人数配备要求。
3.1.2.3根据检验方案的要求组织相应的检验项目组及确定项目负责人
3.1.2.4检查检验现场安全措施落实情况
(1)应按受检单位规定的安全要求采取有效的防护措施,并对参与检验工作的检验、检测人员进行安全教育,要求自觉遵守受检单位的安全规定。
(2)检查受检单位在球形储罐检验前的准备工作,对不能保证检验质量,不具备检验条件时有权拒绝检验。
3.1.2.5项目负责人在检验工作开始前,检查检验所需的仪器、设备是否齐全,完好。
3.1.2.6项目负责人应当在检验工作开始前组织检验员熟悉检验方案的内容和有关要求。
3.2检验程序
检验人员应严格按照批准后的检验方案进行检验。
现场检验中发现需要对检验方案有检验项目增加或减少;
检验范围扩大或缩小,并对检验结论有影响时,检验人员应及时告知检验机构质量管理部门备案,并通知受检单位。
3.3检验内容
检验采用宏观检查、壁厚测定、硬度检测、表面无损检测(渗透、磁粉)、焊缝内部无损检测(超声波、射线)、材质检查、安全附件的检查、水压试验、气密性试验等方法。
3.3.1宏观检查。
宏观检验主要包括外部检查、结构检查、几何尺寸检查、保温层的检查及紧固件的检查。
3.3.1.1外部检查
(1)球形储罐外表面的对接焊缝、接管角焊缝等部位的裂纹、过热、变形、泄漏等,焊缝表面(包括近缝区),以肉眼或5~10倍放大镜检查裂纹;
(2)内外表面的腐蚀和机械损伤;
(3)紧固螺栓;
(4)立柱垂直度的检查,主要检查立柱在球形储罐径向和周向两个方向的垂直度偏差;
(5)基础是否下沉,应当比较水压试验前后基础的下沉情况;
(6)排放(疏水、排污)装置;
上述项目以发现运行过程中产生的缺陷为重点。
3.3.1.2结构检查
(1)布置不合理的焊缝;
(2)人孔的设置是否符合要求;
(3)排污口。
上述项目仅在首次全面检验时进行,再检时,仅对运行中可能发生变化的内容进行复查。
3.3.1.3几何尺寸
(1)纵、环焊缝对口错边量、棱角度;
(2)焊缝余高、角焊缝的焊缝厚度及焊脚高度;
(3)同一断面最大直径与最小直径。
3.3.1.4保温层
3.3.1.4.1保温层的破损、脱落、潮湿、跑冷
3.3.1.4.2外保温层一般应拆除,拆除的比例、部位由检验人员确定。
在满足下列条件的情况下,可保留外保温层:
(1)外表面有可靠的防腐蚀措施;
(2)外部环境没有水浸入或跑冷;
(3)对有代表性的部位进行抽查,没有发现裂纹等缺陷;
(4)壁温在露点以上;
(5)有类似的成功使用经验。
3.3.1.5紧固件检查
对主螺栓应逐个清洗,检查其损伤和裂纹情况,必要时应进行无损检测,重点检查螺纹及过渡部位有无环向裂纹。
3.3.2壁厚测定
测定罐体壁厚,每块球板不少于5点,测定各接管壁厚,每根接管不少于2点,对液面经常波动及腐蚀严重区域应增加测点数。
测定位置应有代表性,标明测定点示意位置,异常测厚值点、最低点应定位。
3.3.2.1对非正常部位进行“定点”测厚,并对定点部位在测厚部位图上明确标明测厚点的坐标尺寸。
非正常部位指下列情况之一:
(1)球形储罐壁厚最薄处;
(2)表面宏观检验查出的缺陷已进行打磨处;
(3)发现严重腐蚀部位及冲刷凹陷处;
(4)错边及棱角度较严重的部位;
(5)根据同类球形储罐容易发生失效,出现壁厚减薄、“增厚”部位,对“增厚”部位要查明原因。
3.3.2.2有下列情况之一者,必须进行测厚:
(1)液位经常波动的部位;
(2)易受腐蚀、冲蚀的部位;
(3)制造成型时壁厚减薄部位和使用中易变形及磨损部位;
(4)表面缺陷检查时,发现的可疑部位;
(5)接管部位;
(6)检验报告中规定的监控测厚处。
3.3.3硬度测试
球形储罐首次检验应对其纵缝、环缝、丁字接头部位做硬度抽查,抽查的每个部位测定不少于3点(包括热影响区及母材),非首次检验检验人员根据实际状况确定是否需要做硬度检查。
3.3.4表面无损检测
表面无损检测分磁粉检测和渗透检测。
铁磁性材料表面优先选用磁粉检测,当选用磁粉检测内表面时,应优先选择荧光磁粉。
标准抗拉强度下限σb≥540Mpa钢制球形储罐,耐压试验后应进行表面无损检测抽查。
(1)对罐体内外表面全部对接焊缝、工卡具焊迹、严重腐蚀及检验员认为可疑部位进行磁粉检测。
(2)渗透/磁粉检测
对球壳与支柱及球形储罐接管等角焊缝进行100%渗透或磁粉检测。
3.3.5焊缝内部无损检测
焊缝内部无损检测分超声波检测和射线检测。
应注意超声检测和射线检测的对缺陷形状的敏感性,优先采用超声检测。
当使用射线检测时,应采用超声检测方法抽检复验。
3.3.5.1超声波检测
对罐体对接焊缝进行20%以上的超声波检测,但对下列部位应当进行100%的检测。
(1)使用过程中补焊过的部位;
(2)检验时发现焊缝表面裂纹,检验人员认为需要进行焊缝埋藏缺陷检查的部位;
(3)使用中出现焊接接头泄漏的部位及其两端延长部位;
(4)用户要求或检验人员认为有必要的部位。
3.3.5.2射线检测
对超声波检验发现缺陷的部位进行射线检测复查,以及检验员认为有必要进行X射线检测的部位进行射线检测。
3.3.6材质检验
当检验中发现下列情况时,,应当进行采用化学分析、覆膜金相检验或者光谱分析等检测方法,以检查主要受压元件材质是否劣化:
(1)有晶间腐蚀倾向;
(2)腐蚀严重的部位;
(3)硬度测定发现异常的部位;
(4)出现裂纹的部位。
3.3.7安全附件检查
安全附件的检查主要包括压力表、安全阀、紧急切断阀、温度计、液位计的检查。
(1)压力表:
压力表应符合《固容规》8.4条的规定。
(2)安全阀:
安全阀应当从球形储罐上拆下,送有资格的安全阀校验站进行校验。
校验合格后,应打上铅封,出具校验报告后方可使用。
(3)紧急切断装置:
紧急切断装置应当从球形储罐上拆下,解体、检验、维修、调整和试验,检验合格并且重新铅封后方准使用。
(4)温度计:
温度计应当送计量部门进行校验。
(5)液位计:
液位计应当结合水压试验进水时进行,对直接式及远传式的液位计进行现场测定校对,检查其误差是否在规定的范围内。
3.3.8耐压试验
3.3.8.1耐压试验前准备措施确认。
3.3.8.1.1全面检验合格后方允许进行耐压试验。
3.3.8.1.2各连接部位的紧固螺栓必须装配齐全,紧固妥当。
3.3.8.1.3试验现场由可靠的安全防护措施,并经使用单位技术负责人和安全部门检查确认,试验中检验人员和使用单位球形储罐管理人员到场检验。
3.3.8.1.4试验时至少采用两个量程相同的并经检定合格的压力表,安装在球形储罐顶部便于观察的部位。
压力表的选用应符合如下要求:
(1)低压球形储罐使用的压力表精度不低于2.5级,中压球形储罐使用的压力表精度不低于1.6级。
(2)压力表的量程应当为试验压力的1.5~3.0倍,表盘直径不小于100mm。
3.3.8.2耐压试验压力的核算
耐压试验的压力应当符合设计图样要求,并且不小于下式计算值:
式中:
p——本次检验时核定的最高工作压力,MPa;
pT——耐压试验压力,MPa;
η——耐压试验的压力系数,按表1选用;
[σ]——试验温度下材料的许用应力,MPa;
[σ]t——最高工作应力温度下材料的许用应力,Mpa。
表1耐压试验的压力系数η
球形储罐
的型式
的材料
压力
等级
耐压试验压力系数
液(水)压
气压
固定式
钢
低压
1.25
1.15
中压
当球形储罐各承压组件(如接管、法兰及紧固件等)所用材料不同时,计算耐压试验压力取各组件材料[σ]/[σ]t比值中最小者。
3.3.8.3耐压试验前的应力校核
耐压试验前,应当对球形储罐进行应力校核,其环向薄膜应力值应当符合如下要求:
(1)液压试验时,不得超过试验温度下材料屈服点的90%与焊接接头系数的乘积;
(2)气压试验时,不得超过试验温度下材料屈服点的80%与焊接接头系数的乘积。
校核应力时,所取的壁厚为实测壁厚最小值扣除腐蚀量,对液压试验所取的压力还应当计入液柱静压力。
3.3.8.4耐压试验优先选择液压试验,其试验介质应当符合如下要求:
(1)凡在试验时,不会导致发生危险的液体,在低于其沸点的温度下,都可以用作液压试验介质。
一般采用水,当采用可燃性液体进行液压试验时,试验温度必须低于可燃性液体的闪点,试验场地附近不得有火源,并且配备适用的消防器材;
(2)以水为介质进行液压试验,所用的水必须是洁净的。
3.3.8.5液压试验时,试验介质的温度应当符合如下要求:
碳素钢、16MnR、15MnNbR和正火15MnVR钢制压力球形储罐在液压试验时,液体温度不得低于5℃。
其它低合金钢制球形储罐,液体温度不得低于15℃。
如果由于板厚等因素造成材料无延性转变温度升高,则需相应提高液体温度。
其它材料球形储罐液压试验温度按设计图样规定。
3.3.8.6耐压试验的操作程序:
3.3.8.6.1液压试验的操作程序
(1)球形储罐中充满液体,滞留在球形储罐中的气体必须排净,球形储罐外表面应当保持干燥;
(2)当球形储罐壁温与液体温度接近时才能缓慢升压至规定的试验压力,保压30min,然后降至规定试验压力的80%,保压足够时间进行检查;
(3)检查期间压力应当保持不变,不得采用连续加压来维持试验压力不变,液压试验过程中不得带压紧因螺栓或者向受压组件施加外力;
(4)液压试验完毕后,使用单位按其规定进行试验用液体的处置以及对内表面的专门技术处理。
3.3.8.6.2球形储罐液压试验后,符合以下条件为合格:
(1)无渗漏;
(2)无可见的变形;
(3)试验过程中无异常的响声;
(4)标准抗拉强度下限σb≥540MPa钢制球形储罐,试验后经过表面无损检测未发现裂纹。
3.3.8.6.3气压试验的操作程序
3.3.8.6.3.1基本要求如下:
(1)由于结构或者支承原因,球形储罐内不能充灌液体,以及运行条件不允许残留试验液体的球形储罐,可以按设计图样规定采用气压试验;
(2)盛装易燃介质的球形储罐,在气压试验前,必须采用蒸汽或者其它有效的手段进行彻底的清洗、置换并且取样分析合格,否则严禁用空气作为试验介质;
(3)试验所用气体为干燥洁净的空气、氮气或者其它惰性气体;
(4)碳素钢和低合金钢制球形储罐的试验用气体温度不得低于15℃。
其它材料制球形储罐,其试验用气体温度应当符合设计图样规定;
(5)气压试验时,试验单位的安全部门进行现场监督。
3.3.8.6.3.2气压试验的操作过程如下:
(1)缓慢升压至规定试验压力的10%,保压5~10min,对所有焊缝和连接部位进行初次检查。
如果无泄漏可以继续升压到规定试验压力的50%。
(2)如果无异常现象,其后按规定试验压力的10%逐级升压,直到试验压力,保压30min。
然后降到规定试验压力的87%,保压足够时间进行检查,检查期间压力应当保持不变,不得采用连续加压来维持试验压力不变。
气压试验过程中严禁带压紧固螺栓或者向受压组件施加外力。
3.3.8.6.4气压试验过程中,符合以下条件为合格:
(1)球形储罐无异常响声;
(2)经过肥皂液或者其它检漏液检查无漏气;
(3)无可见的变形。
对盛装易燃介质的球形储罐,如果以氮气或者其它惰性气体进行气压试验,试验后,应当保留0.05~0.1MPa的余压,保持密封。
3.3.9气密性试验
介质毒性为极度、高度危害或者设计上不允许有微量泄漏的球形储罐,必须进行气密性试验。
对要求做气压试验的球形储罐,如设计图样上未要求再作气密性试验,则可免做气密性试验。
气密性试验的介质由设计图样规定。
试验压力应等于本次检验核定的最高工作压力。
碳素钢和低合金钢制球形储罐,试验用气体的温度不低于5℃,其他材料制的球形储罐按设计图样规定。
盛装易燃介质的球形储罐,在试验前必须进行彻底的蒸汽清洗、置换,并取样分析合格,才可使用空气作为试验介质。
如采用N2等惰性气体进行气密性试验,试验后,应保留0.05~0.1Mpa的余压,保持密封。
有色金属制球形储罐的气密试验,应符合相应标准规定或设计图样要求。
气密试验的操作程序:
(1)气密试验前,确认球形储罐的安全附件装配齐全。
(2)压力应缓慢上升,当升至试验压力的10%时暂停升压,对密封部位及焊缝等进行检查,无泄漏或者异常现象则继续升压。
(3)逐级升压,每级为试验压力的10%~20%,每级之间适当保压,以检查有无异常现象。
(4)达到试验压力后,,经检查无泄漏和异常现象,保压不少于30min压力不下降为合格。
有压力时,不得紧固螺栓或进行维修。
清理打磨
安全防护
方案制定
清洗置换
资料审查
检验前准备
外观
结构
几何尺寸
全面检验
强度
安全附件
气密性
其他项目
紧固件
材质
表面缺陷
壁厚
保温层隔热层衬里
埋藏缺陷
缺陷、问题处理
检验结果汇总
图5检验的一般流程
结论和报告
4、结果的处理
结果的处理包括对球形储罐强度的校核、安全状况等级的评定。
4.1强度校核
有下列情况之一的,应当根据《容检规》的强度校核原则进行强度校核:
(1)腐蚀深度超过腐蚀裕量;
(2)设计参数于实际情况不符;
(3)名义厚度不明;
(4)结构不合理,且已发现严重缺陷;
(5)检验人员对强度有怀疑。
4.2安全状况等级的评定:
全面检验工作完成后,检验人员结合耐压试验情况,评定球形储罐的安全状况等级、并确定球形储罐的下次检验周期。
4.2.1安全状况等级的评定
4.2.1.1安全状况等级根据球形储罐的检验结果综合评定,以其中项目等级最低者,作为评定级别。
需要维修改造的球形储罐,按维修改造后的复检结果进行安全状况等级评定。
经过检验,安全附件不合格的球形储罐不允许投入使用。
4.2.1.2主要受压元件材质,应当符合设计和使用要求,如果与原设计不符,材质不明或者材质劣化时,按照本条进行安全状况等级划分。
4.2.1.2.1用材与原设计不符
(1)如果材质清楚,强度校核合格,经过检验未查出新生缺陷(不包括正常的均匀腐蚀),检验员认为可以安全使用的不影响定级;
如果使用中产生缺陷,并且确认是用材不当所致,可以定为4级或者5级。
(2)液化石油气球形储罐的主要受压元件材质为沸腾钢的,定为5级。
4.2.1.2.2材质不明
对于经过检验未查出新生缺陷(不包括正常的均匀腐蚀),并且按Q235强度校核合格的,在常温下工作的一般球形储罐,可以定为3级或者4级;
液化石油气球形储罐,定为5级。
4.2.1.2.3材质劣化
如果发现明显的应力腐蚀、晶间腐蚀、表面脱碳、渗碳、石墨化、蠕变、氢损伤等材质劣化倾向并且已产生不可修复的缺陷或者损伤时,根据材质劣化程度,定为4级或者5级,如果缺陷可以修复并且能够并且确保在规定的操作条件下和检验周期内安全使用的,可以定为3级。
4.2.1.3有不合理结构的,按照本条划分其安全状况等级。
(1)焊缝布置不当(包括采用“十”字焊缝),或者焊缝间距小于规定值。
经过检验未查出新生缺陷(不包括正常的均匀腐蚀),可以定为3级,如果查出新生缺陷,并且确认是由于焊缝布置不当引起的,则定为4级或者5级。
(2)按规定应当采用全焊透结构的角接焊逢或者接管角焊缝,而没有采用全焊透结构的主要受压元件,如果未查出新生缺陷(不包括正常的均匀腐蚀),可以定为3级,否则定为4级或者5级。
(3)如果开孔位置不当,经过检验未查出新生缺陷(不包括正常的均匀腐蚀),对于一般球形储罐,可以定为2级或者3级;
对于有特殊要求的球形储罐,可以定为3级或者4级,如果孔径超过规定,其计算和补强结构经过特殊考虑的,不影响定级;
未作特殊考虑的,可以定为4级或者5级。
4.2.1.4内、外表面不允许有裂纹。
如果有裂纹,应当打磨消除,打磨后形成的凹坑在允许范围内不需补焊的,不影响定级;
否则,可以补焊或者进行应力分析,经过补焊合格或者应力分析结果表明不影响安全使用的,可以定为2级或者3级。
裂纹打磨后形成凹坑的深度如果在壁厚余量范围内,则该凹坑允许存在。
否则,将凹坑按其外接矩形规则化为长轴长度、短轴长度及深度分别为2A(mm)、2B(mm)及C(mm)的半椭球形凹坑,计算无量纲参数Go,,如果Go<0.10,则该凹坑在允许范围内。
4.2.1.4.1进行无量纲参数计算的凹坑应当满足如下条件:
(1)凹坑表面光滑、过渡平缓,并且其周围无其他表面缺陷或者埋藏缺陷;
(2)凹坑不靠近几何不连续区域或者存在尖锐棱角的区域;
(3)球形储罐不承受外压或者疲劳载荷;
(4)T/R小于0.10的薄壁球壳;
(5)材料满足球形储罐设计规定,未发现劣化;
(6)凹坑深度C小于壁厚T的1/3并且小于12mm,坑底最小厚度(T-C)不小于3mm;
(7)凹坑半长A≤1.4
;
(8)凹坑半宽B不小于凹坑深度C的3倍。
4.2.1.4.2凹坑缺陷无量纲参数Go的计算
式中,T为凹坑所在部位球形储罐的壁厚(取实测壁厚减去至下次检验期的腐蚀量(mm);
R为球形储罐平均半径(mm)。
4.2.1.5机械损伤、工卡具焊迹、电弧灼伤,以及变形的安全状况等级划分如下:
(1)机械损伤、工卡具焊迹和电弧灼伤,打磨后按4.2.1.4的规定评定级别;
(2)变形不处理不影响安全的,不影响定级;
根据变形原因分析,不能满足强度和安全要求的,可以定为4级或者5级。
4.2.1.6焊缝表面不允许有咬边。
4.2.1.7有腐蚀的球形储罐,按照本条划分安全状况等级。
4.2.1.7.1分散的点腐蚀,如果同时符合以下条件,不影响定级:
(1)腐蚀深度不超过壁厚(扣除腐蚀余量)的1/3;
(2)在任意200mm直径的范围内,点腐蚀的面积之和不超过4500m㎡,或者沿任一直径点腐蚀长度之和不超过50mm。
4.2.1.7.2均匀腐蚀,如果剩余壁厚(实测壁厚最小值减去至下次检验期的腐蚀量)强度校核合格的,不影响定级;
经过补焊合格的,可以定为2级或者3级。
4.2.1.7.3局部腐蚀,腐蚀深度超过壁厚余量的,应当确定腐蚀坑形状和尺寸,并且充分考虑检验周期内腐蚀坑尺寸的变化,可以按4.2.1.4的规定评定级别。
4.2.1.8错边量和棱角度超出相应的制造标准,根据以下具体情况进行综合评定:
(1)错边量和棱角度尺寸在2范围内球形储罐不承受疲劳载荷并且该部位不存在裂纹、未熔合、未焊透等严重缺陷的,可以定为3级或者4级;
表2错边量和棱角度尺寸范围单位mm
对口处钢材厚度t
错边量
≤20
≤1∕3t,且≤5
≤(1∕10t+3),且≤8
>20-50
≤1∕4t,且≤8
>50
≤1∕6t,且≤20
注:
测量棱角所用样板按相应制造标准的要求选取
(2)错边量和棱角度在上表范围内,但该部位伴有未熔合、未焊透等严重缺陷时,应当通过应力分析,确定能否继续使用。
在规定的操作条件下和检验周期内,能安全使用的定为4级。
4.2.1.9制造标准允许的焊缝埋藏缺陷,不影响定级;
超出标准的,
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