球罐热处理方案资料.docx
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球罐热处理方案资料
1、编制依据
1.1、扬子石化贮运厂提供的G908、G910球罐技术数据
1.2、《球形贮罐施工及验收规范》GB50094-98
1.3、《钢制球形贮罐》GB12337-98
1.4、《压力容器安全技术监察规程》
1.5、《钢制压力容器》GB150-1998
2、概述
扬子石化贮运厂G908、G910球罐经检验发现焊缝局部有裂纹存在,业主决定对球罐进行两次整体热处理。
第一次为焊缝返修前整体热处理;第二次为焊缝返修后整体热处理。
两次整体热处理采用同一工艺参数。
2.1、主要技术参数
容积
1000m3
内径
12400mm
壁厚
34mm
材质
SPV50Q
工作压力
1.60Mpa
介质
/
2.2、热处理目的
2.2.1、进一步进行焊后消氢。
2.2.2、消除由于组装和焊接引起的应力,稳定球罐几何尺寸。
2.2.3、降低焊缝及热影响区的硬度。
3、热处理方法及工艺
3.1、热处理方法:
“燃油法内热式球罐整体热处理”。
原理为:
以球罐本身为燃烧室,在球罐外表面敷设保温材料进行保温。
以0#或-10#轻质柴油为燃料,以压缩空气为雾化剂,以自然风作为二次风、三次风,用液化石油气为点火材料,点燃安装在球罐下极人孔上的高压喷嘴,将压缩空气送入喷嘴将柴油雾化,同时调节油、气、风,使其连续稳定燃烧,烟气由装在上极人孔带蝶阀的烟囱排除。
这样喷嘴燃烧形成的热量就会以对流和辐射的方式加热球体到规定温度,从而使球罐发生塑性变形,残余应力得到释放,改善由于压片、组装、焊接产生的变形,同时较长时间的保温,也有利于焊缝金属中有害气体(主要为H2)的扩散、释放、提高了球罐的使用寿命。
3.2、热处理工艺
3.2.1、工艺参数
a、热处理温度:
585±15℃
b、恒温时间:
160分钟
c、300℃以下自然升温,300℃以上升温速度≯50℃/h。
d、降温速度30~50℃/h,300℃以下自然冷却。
3.2.2、工艺曲线见附图一
4、热处理装置
热处理装置包括加热、供油、供燃料气、供风、测温和柱腿移动等系统组成。
4.1、加热系统:
本系统由液化气燃烧器、点火器、喷嘴、进风套筒和管道调节阀等组成。
4.1.1、液化气燃烧器采用自制的专用燃烧器,安装于下人孔处,其作用既可加热下人孔球体,又可燃烧点火,保证雾化油连续,均匀燃烧。
4.1.2、点火器:
采用自制单头液化气喷嘴(烤把)。
4.1.3、油喷嘴
油喷嘴是热处理的核心设备。
本方案中采用GD4.4×9型高压多孔油喷嘴。
当雾化剂压力为0.21Mpa时,其燃烧能力为140升/小时;当雾化剂压力为1.03Mpa时,其燃烧能力为1400升/小时。
经热负荷运算,以上油嘴能够保证球罐热处理的工艺要求。
油喷嘴经试烧后方可正常使用。
4.2、供油系统
供油系统需4吨容量的贮槽一台,2CY-1.1/1.45齿轮油泵两台(一台备用);调节计量有控制阀组、压力表等;油泵出口有回油管;贮油槽口加滤网以免堵塞喷嘴。
4.3、供风系统
雾化剂用风由两台7kgf/cm2/9m3空压机提供(一台备用)或用工厂风。
压缩空气经缓冲罐,分气包至操作房控制阀组,最后输入喷嘴。
助燃用二、三次风,由上、下人孔形成的气压差以及上升热流经进风套筒吸入自然风提供。
4.4、测温系统
本系统由测温点、热电偶、补偿导线、自动记录仪等组成。
4.4.1、测温点布置
按“GB50094-98”规范,为保证测温的精确,提高球罐热处理质量,球罐设测温点36个。
上、下极板各2个,上下温带板各均匀布设8个,赤道带均匀布设16个。
4.4.2、热电偶的安装
热电偶的安装采用在球皮上点焊M16的开槽螺母,用螺栓压紧的方法。
连接热电偶的补偿导线悬置固定,以免烧坏。
冷端温度应接近环境温度。
4.4.3、测温
测温记录由三台XWF-300型记录仪完成,记录仪应与热电偶、补偿导线相匹配。
记录仪、热电偶在使用前应校核,均应有“校验合格证”。
4.5、柱腿移动设施
热处理时,加热和冷却导致球体膨胀和收缩。
为了避免柱腿与球罐连接处产生过大的应力和变形,因而要随时调整柱腿,一般每升、降100℃调整一次,使柱腿始终处于垂直状态。
具体做法如下:
做一个可移动的柱腿支架,固定于柱腿上,将千斤顶置于其上,升温时向外顶,降温时向内顶。
为了便于移动,柱腿板下的平垫铁应涂上黄油,以减少磨擦力。
在使用千斤顶的同时,松动或拧紧定位拉杆。
球罐膨胀量按公式计算:
A=φ内×a×t×1/2(mm)
φ内——球罐内径
a——钢的线膨胀系数14.9×10-6
t——恒温最高温度
A=12400×14.9×10-6×600×1/2=55(mm)
1000m3球罐最大直径膨胀量约为55mm,每个柱腿的最大移动量约为27.5mm,故柱腿每升、降1000C,相应要向外或向内移动约5mm。
移动标记在基础上划线,柱腿点焊定位钢针。
热处理后柱腿垂直度要求符合GB12337-98规范要求。
4.6、热处理装置系统如图二
5、保温
球罐保温见保温图(附图四)
保温材料采用无碱超细玻璃棉与高硅硅酸铝混合制成,厚度120mm,以确保保温效果。
在球壳表面,通过圆钢箍拉紧扁钢带,钢带上焊保温钉来固定保温棉。
敷设保温材料时,相邻搭接量应大于60mm;保温材料与罐壁间隙不大于20mm。
上下人孔、法兰均需保温,支柱保温长度不小于1m。
保温结束后,赤道带以下应用8#铁丝箍紧拉实,以提高保温效果;保温后还应搭设防护雨棚;热处理迎风面要有防风措施,避免温差过大。
6、热处理前准备工作
6.1、与G908、G910球罐连接的管线必须拆除脱离,并经置换合格后用盲板封死,同时用保温棉对管线进行保温,以避免热传导殃及在使用的球罐。
6.2、所有无损检测工作完毕,报告齐全,经审查合格。
6.3、球罐内外表面质量和焊后球罐几何尺寸须经三方联合检查格。
6.4、必须经质保体系、甲方、监检单位会签。
6.5、热处理前硬度已测定。
6.6、热处理前,应使球罐螺旋盘梯处于自由状态,以免热处理中造成变形扭曲。
6.7、烟囱、保温、柱腿移动装置已安装完毕。
6.8、各操作系统已安装调试好,喷嘴经试燃,油泵、空压机经试车;风、油、气控制系统经调试;热电偶、记录仪等经校验并合格。
6.9、供电系统必须经全面检查,并同有关单位联系,确保60小时不停电。
6.10、必须掌握可靠的气象资料,确保50小时无雨方可点火进行热处理。
6.11、防风、雨棚已搭设好;脚手架、跳板已搭设好,绑扎牢固。
跳板等与保温棉的间距不少于1000mm。
6.12、罐里清理干净;罐外与之连接的刚性件已解除。
6.13、安全、消防设施全部落实。
6.14、必须贮备足够的油和液化气。
6.15、各操作、维护人员已到位,已技术交底,对本岗位操作熟悉。
6.16、因热处理工作是在装置区内进行,因此在球罐热处理所用的防护棚外必须搭设防火墙。
7、特殊技术措施
7.1、因热处理工作是在装置区内进行,其四周均为在使用的球罐,因此必须设置热处理专用防护棚(见附图三),热处理防护棚构成如下:
7.1.1、球体防护棚
采用脚手架搭设球体防护架,在防护架外用压形波纹板封堵,波纹板与波纹板之间采用搭接形式,并用12#铁丝将波纹板连接成整体,波纹板搭接处整体敷贴玻璃纤维布。
7.1.2、烟囱防护罩
在球体防护棚的基础上将脚手架向上延伸8米高度,并用铁皮封堵,铁皮外用保温棉包裹。
在排气烟囱上方每1米设阻火铜网一层,以防止烟气火星外漏。
在烟囱顶表面以下的防护罩体上开若干通气孔,以降低从烟囱中排出的烟气温度。
通气孔部位用阻火铜网封堵。
7.1.3、球体防护棚与地坪间空隙,采用保温棉封堵,以防止装置区内残气向防护棚内渗漏。
7.2、柱腿恢复自由措施
7.2.1、建议在能使柱腿恢复自由状态的情况下,采用风镐延柱脚地脚螺栓方向将混凝土支墩打开至露出地脚螺栓,然后用气割将柱脚底板开月牙形长孔。
将地脚螺栓烤弯避开柱底板。
7.2.2、将柱脚底板与混凝土支墩脱离,以保持柱脚自由。
8、热处理操作
8.1、点火
开液化气阀门和启动空压机、油泵。
先开燃烧器进风阀,用单头烤把点燃燃烧器;紧接着打开喷嘴雾化剂阀门,再开启进油阀门送-10#或0#柴油,点燃喷嘴。
8.2、升温
调节烧嘴的风、油、观察火焰呈白色为宜。
在300℃以下,升温速度虽然没有具体要求,但也不宜过快,因在罐壁较冷状态下加热,升温速度过快造成温差过大,产生正压反喷。
在接近300℃时应将温差控制在130℃以内,300℃以上升温速度控制在≯50℃/h。
8.3、恒温
接近恒温时,应密切注意仪表记录,调节风油比,平滑地过渡至恒温。
恒温时严密监视各点温度变化,力求缩小温差,使温差保持在30℃以内。
8.4、降温
降温时将火焰熄灭,关闭烟囱和其它所有进出气口,及时观察降温速度,将其控制在30~50℃/h以内。
若有超差趋势,可点火或打开蝶阀进行调节。
9、注意事项
9.1、点火时先点燃烧把,再开液化气阀,防止爆燃。
9.2、升温时,先加风,后加油,不能突然加大油量,否则易形成正压反喷。
降温时应先减油后减风,熄灭亦然。
9.3、热处理时,为保证上极板的温差在许可范围内,应频繁调节蝶阀。
9.4、热处理过程中,加热火焰不得与球壳板直接接触。
10、热处理操作工艺过程及常见故障的排除
10.1、热处理操作工艺过程
10.1.1、开启烟囱蝶阀,使其处于全开位置。
10.1.2、开启液化气阀门送气,用点火器从点火孔点燃罐内长明灯。
10.1.3、开启压缩空气阀,向罐内送风。
10.1.4、开启油泵阀门,向罐内送油至油喷嘴,利用压缩空气引射使油雾化,以长明灯点燃油喷嘴。
10.1.5、雾化油引燃后,利用变更风油比的办法,以雾化器进行火焰调节,根据升温速度的要求逐步加大或减少给油量。
10.1.6、恒温期间,适当调节油压和风压,恒温期完毕可停止燃烧,如果气温较低,球壳冷却速度过快时,可开启雾化器用小油量继续燃烧,或直接用点燃器进行燃烧器进行燃烧,以达到延缓冷却速度的目的。
10.2、热处理操作中常见的故障及排除方法
10.2.1、火焰脉动或产生爆音
原因:
燃料油或雾化剂大量含水。
后果:
破坏稳定燃烧或完全熄灭。
排除办法:
排除燃料油或雾化剂中的水分。
10.2.2、雾化器喷油孔堵塞
原因:
燃料油中含有机械杂质或沉淀物,尤其是新雾化器更易出现喷油孔堵塞现象。
后果:
燃烧严重恶化,甚至熄灭。
排除办法:
新雾化器使用前必须认真清洗干净,严格过滤燃料油,定期更换使用滤网。
10.2.3、雾化不好,火焰偏烧,出现火星或烟囱冒黑烟
原因:
雾化器加工有缺陷;燃料油粘度太大;雾化剂量不足。
后果:
不完全燃烧严重;火焰冒黑烟;往下淌油。
排除办法:
提高雾化器加工精度严格控制几何尺寸,提高燃料油预热温度和雾化剂量压力。
10.2.4、点燃器易灭火或冒黑烟
原因:
点燃气压力不够;纯度不高;助燃剂量不足或线路中有冷凝水。
后果:
容易造成熄灭;电点火器积碳不能点火。
排除办法:
提高点燃气和助燃剂压力;排除线路中的冷凝水;加供热伴管或缩短点燃气管路并保温。
10.2.5、火焰反喷
原因:
燃烧过程中由于雾化剂压力的突降,或加油量过急,造成油气比失调。
后果:
使火焰倒燃,容易造成点火器熄灭。
排除办法:
逐步加大雾化剂压力,维持点燃器压力的稳定和防止熄火;一旦熄火后,应停止供油,先用雾化剂将球罐吹扫一次,然后再点燃“点燃器”。
10.2.6、熄火
热处理过程中,一旦熄火,应重新分析罐内气体成分并用氮气吹扫,合格后才可以重新点火。
10.3、工厂风参数
工厂风压力不应低于6~7kgf/cm2,风量不应小于15m3/min。
10.4、热处理用电量
热处理时,总用电量不小于20kw。
11、安全技术措施
11.1、热处理时,应设置警戒区,并有专人安全监护,非有关人员不得入内。
11.2、严禁在热处理现场吸烟,进入现场要戴安全帽。
11.3、脚手架与跳板需按有关规定搭设,牢固可靠。
11.4、所有竹、木跳板、补偿导线、棚布等易燃物必须离开保温层1000mm以上,保温棉表面温度不得大于60℃。
11.5、各层跳板、平台上应置放4只干粉灭火器。
11.6、照明采用防爆灯具,并保证夜间足够的照明。
11.7、热处理时,罐上应有人监视,以消除着火隐患。
11.8、建议在相邻球罐物料无法倒空的情况下,在球罐整体防护棚外再搭设防火隔离墙。
防火隔离墙先用砖结构砌筑2米高,在砖结构基础上再采用脚手架搭设20米高,并用铁皮敷贴悬挂,铁皮内用玻璃纤维布整体敷贴悬挂。
11.9、在球罐周围地面上铺设一圈蒸汽管线,以备万一着火的情况下用蒸汽隔离。
11.10、球罐热处理防护棚搭设、保温层、热处理前各项工作必须经共检合格。
11.11、热处理时必须有环境监测人员24小时监控装置区内泄露情况。
如遇排出物料和大气中易燃易爆、有毒介质浓度超过容许标准,应立即采取有效措施,确保安全。
11.12、监护人员不在现场,不得进行施工。
11.13、热处理所用电器、接线及接地线应绝缘良好并就近接地。
严禁接地线接在生产设备、管道上以及与其连接的钢结构上。
11.14、热处理准备及作业期间,每日工作前必须由生产车间进行取样分析合格,并办理相关手续,方可进行作业。
11.15、热处理作业人员应遵守厂方的安全规定。
11.16、热处理过程中,如发生意外泄露,应立即熄火,并关闭蝶阀,将烟道口下人孔用保温棉封堵。
12、热处理效果评定
12.1、根据施工记录,确认热处理工艺符合标准规范要求,其恒温温度达到设计规定值,偏差在允许范围之内,恒温时间符合规范规定,热处理过程中各测点的温差是否符合标准规范要求,热处理后焊缝及热影响区的硬度不大于母材硬度的125%。
12.2、热处理工艺曲线。
检查热处理曲线是否符合工艺要求。
13、劳动力组合
工种
人数
工种
人数
安全监督
1
测温记录
1
消防
1
保温层处理
4
供油气
1
支柱移动
4
供风
2
电机维修
2
操作
1
警戒
1
烟火监控
1
工艺控制
1
12、机具材料计划
12.1、工装设备一览表(表一)
12.2、耗用设备一览表(表二)
13、附图
附图一:
1000m3球罐热处理工艺曲线图
附图二:
热处理装置系统
附图三:
保温设施安
表一:
工装设备一览表(单台耗用量)
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
油喷嘴
GD4.4×9
个
2
外购
2
液化气燃烧器
个
1
自制
3
点火器
单头烤把
个
1
自制
4
内外套筒
付
1
自制
5
贮油罐
V=2.5m2
台
1
自制
6
油过滤器
Dg40
台
1
外购
7
齿轮油泵
2CY-1.1/14.5
台
2
外购
8
玻璃转子流量计
L2B-10(液)
台
2
外购
9
分气包
0.2m3
台
2
自制
10
空压机
W-9/7DY
台
2
外购
11
缓冲罐
2m3
台
1
自制
12
烟囱
φ500×200
个
1
自制
13
手控蝶阀
φ480
个
1
自制
14
减压阀
自动调节阀
只
2
外购
15
减压阀
J11W-16Dg15
只
10
外购
16
减压阀
J11W-16Dg25
只
6
外购
17
减压阀
J11W-16Dg40
只
4
外购
18
压力表
Y-1500.6MPa
块
4
外购
19
压力表
Y-1501.6MPa
块
6
外购
20
长图记录仪
XWF-300
台
2
外购
21
热点偶
WRN-010
套
30
外购
22
补偿导线
WRN2×2.5
米
1500
外购
23
便携式表面温度测温仪
数字显示式
块
1
外购
24
交流稳压器
台
1
外购
25
螺旋千斤顶
15t
台
5
外购
26
支柱移动支架
[12制成
组
4
自制
27
保温设施
见附图
外购
28
看火镜
带框
面
2
外购
29
干粉灭火器
手提式
台
10
外购
30
消防车
辆
1
备用
31
液化气瓶
50kg
只
15
外购
表二:
耗用设备一览表(单台耗用量)
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
液化气
t
0.5
2
柴油
0#或-10#
t
6
3
无碱超细玻璃棉与高硅硅酸铝复合毡
70kg/m3
m3
98
保温用
4
钢板
δ=30mm
m2
4
5
槽钢
[12
m2
20
移动支架用
6
扁钢带
—30×3
m
500
保温用
7
打包带
20×0.75
m
400
保温用
8
铁丝
8#
Kg
300
保温用
9
铁丝
20#
Kg
100
保温用
10
圆钢
φ14
m2
70
保温用
11
黄油
钙基脂
Kg
4
12
铁丝网
六角
m2
800
保温用
13
跳板
3000×300×50
块
300
14
蓬布
8×10m
张
16
防风、雨用
15
Ni18Cr20丝
缠绕式3kw
m
1.1
局部热处理用
16
脚手杆
t
30
17
扣件
六角
只
5000
防护棚、防火墙用
18
白铁皮
δ=0.51m×2m
张
800
19
阻燃石棉布
m2
1800
防火措施
20
阻火铜网
25目
m2
40
阻火用
21
波纹板
V125
m2
2000
防护棚
附图三:
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