200立方米空气球罐组焊方案.docx
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200立方米空气球罐组焊方案
山东华鲁恒升化工股份有限公司
大型氮肥装置国产化技术改造工程
标段一造气及甲醇
200m3空气球罐
组焊方案
中国化学工程第六建设公司
二○○二年十一月十八日
目录
1编制依据
2球罐的组装程序
3基础验收和球罐予制件检验
4球罐的组装
5焊接
6水压试验和气密性试验
7安全技术措施
8附件
1编制依据
1.1《压力容器安全监察规程》;
1.2《钢制球形贮罐施工及验收规范》GBJ94-90
1.3《钢制压力容器》GB150-98
1.4《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-97
2球罐的组装程序
2.1球罐的组装方法
该球罐采用分带组焊施工方法,即把球守则分成两个半球帽和一个独立带,在平台上合拢组焊,吊装总成。
2.2球罐的组装程序
a、组装准备
球罐组装准备工作包括基础验收,球罐予制件检查、平台铺设及工卡具准备。
b、南温带组装,下极板人孔,接管安装并与南温带组装成下球帽。
将下球帽吊起放在事先准备好的底座上,找正值置和上弦口的水平,加以固定。
c、赤道带组装、加固。
将加固好的赤道带吊起,同下球帽合拢,调整环缝并点焊固定。
d、安装支柱并与赤道带焊接。
吊起上球帽,同赤道带合拢,调整后点焊环焊缝,检验后焊接两道环焊缝。
f、检验、探伤、消除应力外处理后安装梯子平台及其它附件。
g、水压试验、气密试验后竣工。
球罐的组装程序见《200m3球罐的组装施工程序图》(附图二)。
各带的拼装按《200m3球罐排板图》进行(见附图三)。
组装时的工卡具按《龙门卡具布置图》的要求进行(见附图四)。
3基础验收和球罐予制件检验
3.1基础验收
3.1.1球罐在组装前,应按设计图纸和土建竣工文件对基础进行全面检查和验收,其检查项目和验收标准见表2。
基础检查项目及验收标准
表2
序号
检查项目
验收标准
示图及其它
1
中心园直径D1
±5mm
2
基础方位
1°
3
相邻支柱基础中心距S
±2mm
4
予留孔中心与中心园的间距S2
±8mm
5
基础标高
-7mm
6
相邻支柱标高差
≤4mm
7
基础单个支柱上表面的表面平面度
5mm
3.1.2检查方法及其它检验项目按规范及有关文件的要求进行。
3.1.3基础检查验收合格后,应对基础和地脚螺栓进行保护,以防碰伤和损坏。
3.2球罐予制件检查验收。
3.2.1球罐的球壳板、人孔、接管、支柱等零部件出厂证明文件应包括GBJ94-86和2.1.1条所列内容。
3.2.2按出厂证明文件、设计图纸、质量证明书和发货装箱单、进行数量清点和质量检查。
3.2.3球壳板表面应光滑周边无皱折现象,球壳板及支柱的几何尺寸和探伤检验应符合表3的要求。
球壳板及支柱的检验项目、验收标准
表3
序号
项目
验收标准
示图及其它
1
局部凹凸度
<2mm
2
球壳板曲率E
≤3mm
3
长度方向弦长L1
±2.5mm
4
任意方向弦长b1b2b3
±2mm
5
对角线弦长L2
±3mm
6
两条对角线的间距
≯5mm
上下极板和每带工块每块5点
7
球壳板测厚
2.5-0.9mm
8
球壳板UT
Ⅱ级
9
坡口平面度B
≤0.65mm
10
坡口表面粗糙度G
≤0.025mm
11
坡口缺陷间的间距Q
≥0.05mm
12
坡度角度α
±2°30/
13
坡口钝边L3
±1.5mm
14
坡口深度L4
±1.5mm
15
坡口UT(100%)
Ⅱ级
16
支柱全长直线度
≯5mm
17
支柱底板垂直度
≤2mm
3.2.4球罐的其它附件,配件均应按设计图纸和有关标准规范及出厂质量证明书进行全面检查。
3.2.5球罐的壳板和所有附件、配件凡经检验不合格者如未经许可,不得安装使用。
3.2.6球罐予制件等,一经现场点数验收,应办理移交手续,并进行妥善保管防止丢失。
3.2.7球壳板的现场装卸、运输和存放过程中应采取措施,严防变形和机械损伤。
4球罐的组装
4.1平台铺设
4.1.1按施工总平面布置铺设一12×8m的球罐组装平台。
4.1.2为保证平台铺设质量,必须按以下程序及要求进行平台铺设。
a、在指定地点,以间距0.8m挖出浅沟,铺设一层道木,道木接头适当错开,并用水平仪将道木找平。
b、在道木上以间距为0.8m横向摆放14#号工字钢,在各工字钢间,以间距不大于1m增设角钢支撑(160×6),将其与工字钢彼此焊接固定,并用水平仪复测各工字钢上翼缘平面是否水平。
c、在工字钢上铺设δ=14~20m(要求同一厚度)钢板,缝隙点焊固定。
d、在平台上以下温带上口直径D=6585.5mm(中径)的园周上以12等份点焊上14#槽钢座,并用水平仪将其精找平。
4.2组装工夹具准备
4.2.1球罐组焊仍然采用原有的专用板形夹具及其配套工装卡具进行施工,夹具的安放位置按《卡具龙门板布置图》进行。
4.2.2用于环缝组装的底座仍然采用原有的专用可拆卸的活动底座。
并放置在基础中心组装固定。
4.3球罐组装工艺的技术要求和注意事项
4.3.1下温带予组装,必须以上口设计内径D1=6559.5mm为基准,并考虑到焊接收缩量进行放样划线,同下板极一起组装,焊接后的允许偏差为±22m。
4.3.2赤道带予组装,应将下温带焊完后的上口实测周长除π所得值(即上口平均直径)为基准,并将实测的焊接收缩量考虑进去后,进行赤道带的放样划线,组装后测出赤道带上口周长使之与下口周长差值小于10mm。
4.3.3上温带予组装,则应将赤道带焊后上口实测周长除以π值(即得赤道带上口平均实际直径)为基准。
并将实测的焊接收缩量考虑进去后,然后进行上温带下口放样划线,同上极板一起组装,焊后的允许偏差为±22m。
4.3.4各带吊装前,上、下球帽的弦口和赤道带的上下弦口应进行十字支撑加固,防止吊装过程中变形。
4.3.5下球帽上托架后,对上口用水平仪量水平,其偏差应控制在±2mm内。
4.3.6组装球壳支柱时,在赤道板上划线定位,其相邻两支柱中心线,在赤道线上的长度偏差不能大于实测值的±2mm。
待支柱的水平、垂直度、标高均符合设计要求后,点焊固定。
为了消除应力时柱、脚移动灵活,在支柱底座板与基础垫铁间应安放600×600×20的滑动板一块。
4.3.7组装工夹具的固定位置,原则上按工夹具分布图进行,临时吊装以及局部组对需要采用的简单小型工夹具的固定,本着操作方便视现场情况决定。
4.4球罐组装质量控制要求
4.4.1球壳在组装过程中应避免强行组对,以防止焊接裂纹和减少内应力。
4.4.2球壳及支柱组装误差的规定见表4
球壳及枝柱的组装误差
表4
序号
项目
允差
示图
1
对口错边量e1
≤2.6mm
2
对口间隙
2±1mm
3
角变形e1焊前
焊后
≤7mm
≤10mm
4
最大最小直径差
≤49mm
5
人孔、接管位置差
<5mm
6
人孔、接管外伸长度
<5mm
7
支柱垂直度Δ
≤12mm
8
连接板的安装位置
≤10mm
4.4.3配件及附属设施的安装
a、球罐的予焊板应在整体消除应力前,全部安装焊完。
b、球罐的梯子平台等正式连接件均应在水压试验前安装,并按图样和GB205-83《钢结构工程施工规范》检查验收。
4.4.4球罐采用机械激振消除应力。
在其组装焊接完毕(包括各类接管、连接板),经检验及无损探伤合格,中间交工验收手续办理完毕后进行,其工艺和技术要求见《球罐整体机械激振法消除应力施工方案》。
5焊接
5.1一般规定
5.1.1从事球罐焊接的焊工必须持有劳动人事部门(襄劳局)颁发的《锅炉压力容器焊工考试合格证》,其施焊的钢种、焊接方法和焊接位置等应与焊工本人考试合格的项目相符。
5.1.2焊接方法采用手工电弧焊。
5.1.3球罐施焊前必须具有合适的焊接工艺评定。
5.1.4焊接对坡口及组对的要求。
5.1.5坡口形式及尺寸(见图1)
5.1.6坡口质量要求见表5
表5
序号
项目
技术要求
1
坡口表面平面度B
≤0.62mm
2
表面粗糙度G
≤25mm
3
缺陷间的极限间距Q
≥0.5m
5.2坡口表面熔渣与氧化皮应清除干净,坡口表面不应有裂纹和分层等缺陷存在。
5.3组对尺寸(见图2)
5.4组对质量要求见表6
表6
序号
项目
技术要求
1
对口错边量e
≤2.6mm
2
对口角变形e
向内凸出
0-4mm
向外凸出
0-7mm
3
相邻焊缝的边缘距离
≥100mm
5.5焊接材料的选用及其现场管理
5.5.1焊接材料的选用
5.5.1.1本球罐的焊接采用E5015焊条施焊。
5.5.1.2用于球罐焊接的焊条,必须具有质量证明书。
质量证明书应包括熔敷金属的化学成份、机械性能、扩散氢含量等。
其各项指标应符合GB5118-85《低合金钢焊条》和GB1225-76《焊条检验、包装和标记》的有关规定。
5.5.2现场管理
5.5.2.1焊条应有专门的仓库存放,焊条库的要求见《压力容器质量保证手册》的有关规定。
5.5.2.2焊条库应设专人保管、烘干、发放,并作好记录。
5.5.2.3焊条命名用前应烘干1小时,烘干温度350-400℃。
5.5.2.4烘干后的焊条应保存在温度为100℃-150℃的恒温箱中,药皮应无脱落和明显的裂纹。
5.5.2.5现场使用的焊条应存放在性能良好的保温筒中,存放不宜超过4小时,超过后,应按原制度重新烘干,重复烘干次数不超过二次。
5.6定位焊及工、卡具的焊接
5.6.1定位焊及工、卡具的焊接工艺以及对焊工的要求均应与球壳焊接相同。
5.6.2定人闰焊的长度应在50mm以上,其引弧和熄弧点都应在坡口内。
5.6.3工、卡具临时焊道的焊接时,引弧和熄弧点应在工卡具或焊道上。
5.6.4严禁在非焊接位置任意引弧和熄弧。
5.6.5工、卡具等拆除时,不得伤及球板,切除后应打磨平滑,并按《球罐施工探伤方案》的要求进行探伤检查。
5.7焊接施工
5.7.1焊接程序(见附图二)
5.7.2焊工分布
5.7.2.1极板与南北温带间环缝由4名焊工对称施焊,人孔与极板间环缝由2名焊工对称施焊,赤道带与南北温带间环缝由6名焊工对称施焊。
5.7.2.2赤道带、南北温带纵缝均由6名焊工对称施焊。
5.7.3焊接工艺参数(见表7)
表7
焊位
项目
平焊
立焊
横焊
仰焊
备注
电流(A)
底层
95±5
95±5
105±5
100±5
1、予热采用氧-乙烯焰加热。
2、清根彩和碳弧气镅,DC反接,风压0.4-0.5MPa。
3、焊接电源:
DC反接
其它
165-180
115-130
155-180
145-160
电压(V)
24-26
24-25
24-26
24-26
焊速cm/min
底层
9.0-11.0
4.5-5.5
6-8
6-7.5
其它
7.0-13.0
4-6
14-20
5.5-9
予热(℃)
170±10
170±10
170±10
170±10
层温(℃)
170±20
170±20
170±20
170±20
5.7.4焊接施工的一般规定
5.7.4.1球壳的焊接,底层焊道应采用分段退焊法施焊,每段长度约400-500mm。
5.7.4.2球罐焊接前应检查坡口,并清除坡口表面和两侧至少20mm范围内的铁锈、水分、油污和灰尘,清理后应尽快焊接。
5.7.4.3焊接中应注意焊道始端和终端质量,始端应采用退起弧法,终端应将弧坑填满,焊接层间接头应错开100mm以上。
5.7.4.4用碳弧气刨清根后,应用砂轮修整刨槽,磨除渗碳层,并按《球罐季工检验方案》进行检查。
5.7.4.5清根时应将定位焊的焊缝金属清除掉,清根后的坡口形状宽窄应一致。
5.7.4.6每条焊缝如因故中断焊接时,应根据焊接工艺要求采取措施,以防止裂方,再焊前必须仔细检查确认无裂纹后,方可按原工艺要求继续施焊。
5.7.4.7对施焊现场的焊接环境应加以监测,并有记录。
在出现下列任一情况时,应采用适当的防护措施,方可进行现场焊接。
a、雨天及雪天。
b、风速超过8m/s。
c、环境温度在-5℃以下。
d、相对湿度在90%以上。
注:
环境温度和相对湿度在距球罐表面0.5-1m处测。
5.8支柱及接管的焊接
5.8.1支柱焊接工艺按工艺评定中骑座式管板焊接及T字板焊接的工艺进行,工艺参数(见表8)
表8
参数
部位
电流(A)
电压(V)
焊速(cm/min)
予热(℃)
层温(℃)
底层
105±5
24
6.5-8
170±5
其它
170-190
26
7-11
170±20
备注
1、予热采用氧-乙炔娄加热。
2、清根采用碳弧气刨、DC、反接、风压0.4-0.5MPa
3、焊接电源:
DC、反接
5.8.2接管的焊接工艺按工艺评定中插入式管板焊接工艺进行,工艺参数见表9。
表9
参数
部位
电流(A)
电压(V)
焊速(cm/min)
予热(℃)
层温(℃)
底层
105±5
24
6.5-8
170±5
其它
170-190
26
7-11
170±20
备注
1、予热采用氧-乙炔娄加热。
2、清根采用碳弧气刨、DC、反接、风压0.4-0.5MPa
3、焊接电源:
DC、反接
5.8.3支柱及接管的坡口型式和焊接要求见设计图纸。
5.9焊接检验
5.9.1外观质量要求见表10
表10
序号
项目
要求
备注
1
裂纹、气孔、夹渣、凹坑、未焊满
不允许
2
咬边
深度
≤0.5mm
长度
连续
≤100mm
总长
≤该焊缝10%
两侧咬边之和
3
焊缝宽度
比坡口每边增宽1-2mm
4
焊缝余高
0-3mm
5
角焊缝焊脚尺寸
0-4mm
设计有说明的按设计要求进行
6
角变形
向内
0-7.5mm
向外
0-10mm
5.9.2焊缝内部质量要求见表11。
5.10焊接修补
5.10.1修补的一般规定
5.10.1.1对经检验存在的各种有害缺陷应进行修补。
5.10.1.2焊接修补工艺应与球罐焊接工艺相同,修补时的线能量应在规定的范围内,且不应在其下限值附近焊接短焊缝。
5.10.1.3同一部位(焊缝内、外侧各为同一部位)的返修次数不宜超过二次,当超过二次时,必须有经质保工程师批准的
检测部位、方法、比例、标准如下:
表11
序号
阶段
检测部位
方法
比例
标准
级别
一
组对前
极板、壳板
测厚
≥20%
GBJ94-86
极板
UT
一块
ZBJ74003-88
Ⅲ
南北温带、赤道带
UT
≥20%
ZBJ74003-88
Ⅲ
极板周边人孔开孔
UT
100%
ZBJ74003-88
Ⅲ
周边100mm范围内
极板周边坡口人孔开孔坡口
MT
100%
JB3965-85
二
单面成型后
清根坡口表面
PT渗透
100%
GB150-89
附录H
三
焊后24小时
纵环焊缝丁字口
RT射线
100%
JB3965-85
Ⅲ
四
焊后48小时
对接焊缝内外表面及热影响区
MT
100%
JB3965-85
五
焊后48小时
卡具点,吊耳点补焊点及热影响
MT
100%
JB3965-85
六
焊后48小时
接管、补强板,支柱角焊缝热影响区
PT
100%
GB150-89附录H
七
耐压试验后气密试验前
对接焊缝内外表面及热影响区
MT
100%
JB3965-88
5.10.1.4焊接修补后应按《球罐施工探伤方案》进行探伤检验。
5.10.2修补标准
5.10.2.1球壳板表面和工、卡具焊迹上的裂纹,刮伤和电弧擦伤等表面缺陷必须用砂轮清除。
磨除深度应小于1.82mm。
否则,需进行焊接修补。
每处的修补面积应在50cm以内,两处修补的净距应在50mm以上。
每块球壳板上修补面积总和必须小于该球壳板面积的5%。
5.10.2.2坡口表面缺陷一般使用砂轮磨除,当需采用焊接修补时,应将缺陷清除,经渗透透探伤确认没有缺陷后再进行堆焊修补。
堆焊厚度自球壳析算起不应超过50mm,堆焊后应磨平,保持原坡口形状和尺寸。
5.10.2.3下列焊缝缺陷应进行焊接修补。
a、焊缝表面缺陷用砂轮清除后其表面低于母材。
b、焊缝两侧的咬边和焊趾裂纹用砂轮清除后,磨除深度大于0.5mm。
c、焊缝咬边长度超出范围。
5.10.3修补方法
5.10.3.1球壳表面较小缺陷、焊缝咬边及焊趾裂纹等仅用砂轮修磨时,应打磨平滑或加工成蛤有1:
3以下坡度的斜坡。
见下图。
5.10.3.2对球壳表面较大缺陷进行焊接修补时,划伤及表成加工产生表面伤痕等缺陷的形状比较平滑的,可直接进行堆焊。
如直接堆焊可能导致产生裂纹时,可用砂轮将缺陷清除后再进行堆焊。
堆焊后表面应打磨平滑,加工成具有1:
3以下坡度的平滑凸面,且高度在1.5mm以下。
5.10.3.3对焊缝咬边和焊趾裂纹进行焊接修补时,应先用砂轮将缺陷清除并修整成便于焊接的凹槽,再进行焊接修补,修补长度应在50mm以上。
5.10.3.4焊缝内部缺陷焊接修补前,应探测缺陷埋置深度。
缺陷的清除深度应在钢板厚度的2/3以内(从球壳板表面算起),如超过2/3深度的焊缝内部仍残留缺陷时,应停止清除,进行焊接修补,然后在其背面再次清除缺陷。
进行焊接修补,焊接修补长度均应在50mm以上。
6水压试验和气密性试验
6.1水压试验
6.1.1水压试验应在下列工作完成后进行:
a、焊缝及焊接部位磁探后,梯子、平台等零部件组装工作完成经检验合格。
b、球罐整体消除应力并经验收合格。
c、基础二次灌浆达到强度要求,支柱找正固定。
6.1.2水压试验的试验压力为2.205MPa(22.5kgf/cm2),其水质及压力表选择见表5。
试验水质及压力表要求
表12
序号
项目
要求
备注
1
水
水质
洁净水
水温
≥5℃
2
压力表
数量
3块
顶部2块,底部1块
量程
4MPa
(40kgf/cm2)
精度等级
1.5
表盘直径
≥150mm
6.1.3水压试验的程序及技术要求见表13。
水压试验程序及要求
表13
试压程序
技术要求
合格标准
填写试压报告
通风干燥
基础
检查
排尽
排50%水
排25%水
排水
打开排水阀
至零
降压
打开排空阀
检查
至1.764MPa
降压
检查
至2.205MPa
至2MPa
至1.1MPa
升压
关闭
排空阀
基础
沉降
至充满
至2/3球高
至1/3球高
充水
打开控制阀
工艺
检查
1、工艺流程检查
2、基础沉降测量准备
符合流程图
1、停2小时测量
2、停2小时测量
3、停24小时测量
均匀
均匀
不均匀沉降<7mm
相邻基础沉降< 2mm
1、保压15min
2、保压15min
3、保压30min
无渗漏
无渗漏
无压降
全面检查
无渗漏
无形变
1、停2小时
2、停2小时
3、停2小时
无不均匀回升
1、打开入孔盖
2、吹除残留水
注:
a、试压时安全阀应折下或关闭安全阀下部截止阀;
b、表中各压力读数匀以球罐顶部压力表读数为准;
c、球罐内部有压力时,不得对受压元件进行任何修理和紧固工作,在试验压力下严禁磁撞和敲击球罐。
6.2气密试验
6.2.1气密试验在水压试验合格,并经磁粉探伤复查合格后进行,其试验技术参数见表14。
气密试验技术参数表
表14
试验介质
洁净压缩空气
试验压力
1.764MPa
试验温度
不限
试验用压力表
精度1.5级
量程4.0MPa
盘径≥150mm
6.2.2气密试验步骤见表15。
气密试验步骤及要求
表15
步骤
方法
保压时间
检查部位
合格标准
一
升压至0.882MPa
10min
焊缝连接部位
无渗漏
二
升压至1.764MPa
10min
焊缝连接部位
无渗漏
三
缓漫降压至零
竣工
注:
a、如有渗漏,处理后重新进行步骤一、二;
b、气密试验时,容器上全部安全装置和阀门等装配齐全;
c、随时注意环境温度变化,监视压力表读数,防止发生超压现象。
7安全技术措施
7.1参与球罐施工的一切人员,均应在施工前进行一次安全防火、防爆、防中毒教育,并经考核合格后方可上岗,否则不得参与施工。
7.2参与球罐施工的各工种职工,遵守本工种的安全操作规程外,还必须严格执行公司液化气站的有关安全管理制度。
7.3现场动火应按安全保卫部门的规定或指导进行。
7.4施工现场用电气设备应绝缘良好,并均进行保护性接地。
7.5现场须配备一定数量的干粉灭火器,参加施工的所有人员必须学会操作,懂得保管。
7.6施工脚手架应坚实牢靠符合规定,登高作业人员在高度超过3米时应带安全带。
7.7夜间施工应有充分的照明,进罐作业应使用12伏安全照明灯,穿绝缘胶鞋,罐外有人监护,同时应改善罐内通风条件。
进入夏季后要做好防暑降温工作,确保人身安全。
7.8球罐在试压时,应严格遵守容器试压操作安全技术规程,升压速度控制在0.1-0.2MPa/min内在升压过程中,不允许任何人接近容器进行检查。
在试压时如发现异常情况及响声,应立即停止试验,并查明原因。
7.9现场应设置各种必要的安全宣传标志。
加强门卫制度提高警惕,严禁闲杂人员进入施工现场。
8附件
8.1200m3球罐施工主要机具材料一览表。
8.2200m3球罐的组装施工程序图。
8.3200m3球罐排板图。
8.4龙门卡具布置图。
8.5200m3球罐水压试验流程图
8.6200m3球罐焊接流程图。
200m3球罐施工主要机具材料一览表
序号
名称
规格及型号
单位
数量
1
汽车吊
Q=35t
辆
1
Q=25t
辆
1
2
载车汽车
8t
辆
1
3
空压机
BV-9/6
台
1
V-
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