球形罐安装施工方案.docx

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球形罐安装施工方案

球形罐安装施工方案

工程概况

1.1工程名称：

1.2主要工程量：

四台5000m3球形储罐

1.3工程范围：

四台5000m3球形储罐的组装、焊接、无损检测、整体热处理、水压试验、气密性试验、梯子平台制作、安装、除锈、防腐及安全附件安装、调试等工作。

工程量一览表

表2-1项目

序号

球罐名称

数量（台）

单重（吨）

总重（吨）

1

5000m3储罐

4

423.901

1695.604

施工组织设计编制依据

3.1招标文件

3.2设计图纸、设计技术文件

3.3质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》

3.4GB150-1998《钢制压力容器》

3.5GB12337-1998《钢制球形储罐》

3.6GB50094-98《球形储罐施工及验收规范》

3.7JB4730-94《压力容器无损检测》

3.8JB2536-80《压力容器油漆、包装和运输》

3.9JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》

3.10JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》

3.11GB/T5117-95《碳钢焊条》

3.12GB/T5118-95《低合金钢焊条》

3.13GB/T3965-95《融敷金属中扩散氢测定方法》

3.14JL.A5《建筑安装工程安全技术操作规程》

施工总则

4.1施工进度计划具有严肃性，严格按照建设单位工期要求，按时或提前竣工，愿接受建设单位的处罚。

4.2贯彻“营造业主满意产品”的质量方针，工程质量达到优良工程。

4.3施工组织设计是全面组织施工的指令性文件，是组织施工的主要依据，一经批准，并经建设单位认定后，参与施工的全体人员必须严格执行，不准随意更改。

4.4施工中必须严格按图纸及施工程序施工，认真遵守相关规程、规范、标准。

4.5与施工进度同步建立工程技术档案，其内容必须完整、全面、真实，反映工程的实际质量。

4.6施工现场应做到文明施工，施工必须安全。

4.7施工中凡属特殊工种，必须持证上岗。

工程质量目标

5.1分项工程合格率100%；

5.2单位工程一次合格率达到99%以上；

5.3单位工程一次交验率100%；

5.4单位工程一次验优率100%；

5.5球罐安装质量达到优质工程。

施工中主要执行标准和规程及技术条件

6.1质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》

6.2GB150-1998《钢制压力容器》

6.3GB12337-1998《钢制球形储罐》

6.4GB50094-98《球形储罐施工芨验收规范》

6.5JB4730-94《钢结构工程施工与验收规范》

6.6GB50205-2001《钢结构工程施工与验收规范》

6.7球形压力容器现场组焊《质量保证手册》

6.8

6.9“5000m3球罐施工图”

球罐的特征参数

7.1球罐设计参数

表7-1

球

罐名

称

5000m3VCM球罐

公称容积（m3）

5000

球罐直径（mm）

21200

球壳材质

16MnR

物料名称

球壳厚度（mm）

球罐重量（t）

4×423.904

支柱与壳板连接形式

赤道正切

支柱数目/规格

10-Φ728×14

设计温度（℃）

-5.5-50

设计压力（Mpa）

0.8

水压试验压力（Mpa）

1.0

气密性试验压力（Mpa）

0.8

容积类别

三类

7.2球罐的结构形式

球罐结构形式为四带混合式。

施工方案

8.1施工准备工作

施工准备是一个重要的阶段，它是工程总工期长短和工程质量优劣具有决定性的前期工作。

施工准备包括技术文件的准备、施工现场准备、人员组织培训等。

图8-1：

球罐安装施工准备程序图

8.1.1施工准备

8.1.1.1审核球罐施工图及有关技术文件，必须明确以下问题：

a.设计是否符合现行规范、规程及技术的要求。

b.图纸是否齐全，能否满足施工的需要。

c.零部件的规格、型号、材质、使用部位是否明确。

d.焊接、试压及检测等技术要求是否明确。

8.1.1.2按球形压力容器现场组焊《质量保证手册》有关部分的要求，编制施工组织设计。

8.1.2施工现场准备

8.1.2.1施工现场平面布置应满足施工程序要求，必须清理平整施工现场，安排球壳板和附件的运输道路及存放地点，设置水、电线路。

8.1.2.2安排临时设施。

8.1.2.3调入设备进场，并对其进行功能检查。

8.1.2.4调入仪表应计量合格，并在有效期内。

8.1.2.5组织技措用料进场。

8.1.2.6组织有关施工机械进场。

8.1.2.7将周转使用的工装卡具进场。

8.1.2.8平台的搭设，施工现场铺设具有足够钢度的5×20m平台二个，用水准仪对平台进行找平，在平台的四角和中间部位选取找正点，各点应在一个水平面上，不水平度<5mm。

8.1.3施工人员组织

8.1.3.1人员组织，根据施工现场的情况及工期要求，由项目部负责调入管理人员及施工操作人员，确定其岗位和责任。

对特殊工种必须持证上岗。

8.1.3.2组织全体施工人员学习，由有关责任工程师向参加施工的全体人员进行技术交底。

8.2组装工艺

球罐的组装是将成形的球壳板及附属件组对成球形体的过程，是球罐安装工程的关键环节，根据我单位的施工经验，本工程采用散装法，以达到组装速度快，焊接变形小，容易保证球体的几何形状及尺寸之目的。

8.2.1球罐各部件的复验

由有关人员按GB12337-1998《钢制球形储罐》及GB50094-98《球形储罐施工及验收规范》等有关标准对所有构件进行复验、清点并做好记录，对误差超出规范要求的部件，应另行摆放，并把缺陷部位圈画好，同时标在示意图上报现场工程师会同有关部门研究处理。

8.2.1.1球壳板的复检

a.球壳板几何尺寸应100%进行复检。

根据球壳板几何尺寸复验、计算球罐组装间隙偏差，便于球罐组装。

球壳板几何尺寸检查要求见表8-1。

表8-1

序号

检查项目

允差（mm）

测量工具和要求

1

曲率

≤3

用样板检查，符合GB12337-98要求

2

弦长

长度方向

±2.5

用钢尺检查，符合GB12337-98要求

任意宽度

±2

对角线方向

±3

3

两条对角线间的距离

≤5

用拉杆和尺检查，符合GB12337-98要求

4

坡口

角度α

±2.5°

用焊接检验尺检查，符合GB12337-98要求

钝边P

±1.5

b.外观检查

球壳板应具有良好的表面质量，不应有压坑、麻点、划痕等表面缺陷，其中尖锐有害的伤痕必须修补。

c.其它检查

球壳板测厚检查、内部缺陷检查按无损检测工艺进行。

8.1.2.2附件的检查

a.人孔、拉杆、接管法兰等所有制造厂供件应符合设计图纸及其标准和规范的要求。

b.所有配件的油漆、防腐均应良好，法兰的密封面不许有腐蚀坑及机械损伤等缺陷。

c.球罐支柱全长的直线度偏差不大于12mm。

d.支柱与底板焊接后保持垂直，其垂直度允许偏差不应超过2mm。

8.2.2基础的检查和验收

8.2.2.1球罐安装前，应按设计图纸和基础施工单位的交工资料对基础各部位进行检查和验收。

8.2.2.2检查项目及允许偏差表

表8-2

序号

项

目

允许偏差

1

基础中心圆直径Db

±5mm

2

基础方位

1°

3

相邻支柱基础中心圆S

±2mm

4

地脚螺检中心与基础中心圆Sa

±2mm

5

基础标高

支柱基础上表面的标高

+300

相邻支柱基础的标高差

≤4mm

6

单位上支柱基础上表面的平面度

预埋地脚板固定的基础

2mm

地脚螺检固定的基础

5mm

8.2.3基础的准备

赤道带组装前应进行基础的准备工作，基础准备的目的是使吊装的各支柱到位后能在同一水平面上，基础准备应按设计要求进行，按照施工经验，为保证球罐安装符合规范要求，基础可做如下准备。

在混凝土基础上平面增加4组垫铁，每组高度不应小于25mm，且不宜多于3块，斜垫铁应成对使用，接触紧密，找平完毕后，应点焊牢固。

8.2.4上、下支柱的连接

8.2.4.1上、下支柱的连接是球罐组对的关键步骤，应在现场平台上进行，球罐组装前焊接完。

为保证赤道带组对的几何尺寸，支柱与赤道板连接的尺寸应仔细测量，如图示按下列二个方面找正。

8.2.4.2组对前先把带上段支柱的赤道板放平垫实并找正，然后分别画出赤道带板中心线和支柱中心线，赤道带板中心点为O。

在赤道带板中心线上找两A及A’，使OA=OA’=α。

对准上段支柱与下段支柱中心线，在下段支柱定一个B点，找正支柱左右偏差，使AB=A’B=β。

为避免支柱组焊后的钩头变形，可通过赤道带板上下口中心拉一根钢丝，使下段支柱与粉线平行，即C=C，然后进行焊接与检测。

上、下段支柱的组对示意图（略）

1、胎具；2、档；3、柱头；4、柱腿

8.2.5组装夹具的定位

定位块的布置是为了保证调整错口和间隙达到规定公差要求为目的。

根据球壳板的几何尺寸来确定定位块的数量。

8.2.5.1定位块应采用与容器机同或焊接性能相似的材料。

8.2.5.2组装夹具的拆除，必须在焊接完毕后进行，定位块不能强力拆掉，切割时应保留不小于2mm的余量，用磨光机磨平后按无损检测工艺要求进行检验。

8.2.5.3定位块应在球壳板吊装前焊完，焊接前应画出焊接位置，确保全部壳板定位块的一一对应和调整卡具使用合适，允许偏差±5mm。

8.2.5.4定位块应焊在壳板内侧，因定位块在安装中还是吊装吊点及球壳板支撑点，焊缝应连续满焊，焊角高不小于20mm，以保证定位块的连接强度。

8.2.6内脚手架、外防护棚的搭设

球罐内部以φ325×10无缝钢管作中心柱和11/2“有缝钢管组成，五层装配式的伞形架，防护棚各一座。

伞形架应在球罐组对前安装完毕。

为保证伞形架稳定，应考虑在不影响球罐组对的情况下，在其顶部和底部分别用钢丝绳和型钢固定。

安装极带板时再根据实际情况拆除，但必须保证伞形架的稳定和施工安全。

伞形架防护棚示意图见8-4。

8.2.7球罐安装程序

8.2.7.1球罐安装程序

8.2.8球罐组装方法：

8.2.8.1球罐赤道带板组装

球罐赤道带板的组装采用插入法，具体步骤如下：

a.赤道带板应在安装前在板中划出中心线，以保证安装时赤道板处于一个水平度，按排版图吊装带支柱的赤道板，用钢丝绳牵引，准确就位，使座板十字中心线和柱底板十字中心线吻合。

采取临时固定措施，防止倾倒，安装柱间拉杆，调整支柱垂直度，以利相邻赤道板的组装，且有利于控制支柱最终垂直度。

b.吊装其它赤道板，安装组装夹具进行固定，根据球壳板复检计算调整间隙、错边、棱角度、端口水平度。

c.组对成环后，按技术要求进行检查、调整，重点注意调整上、下环口的椭圆度和周长，以利于极带的组装，且在支柱下端用水准仪测出各支柱的水准线，以便检查，调整赤道线水平度。

8.2.8.2上温带板的组装

上温带第一块板吊装时，下弦口与赤道上弦口用组装卡具固定，上弦口与中心柱用钢丝绳及倒链连接固定，以后安装时每隔两块板与中心柱连接一次，直到上温带组装完毕。

8.2.8.3下温带板的组装

下温带第一块板吊装时，上弦口与赤道下弦口用组装卡具固定，下弦口与中心柱用钢丝绳及倒链连接固定，以后安装时每隔两块板与中心柱连接一次，直到上温带组装完毕。

8.2.8.4下极板的组装

在赤道带吊装前，下极侧板应排列在基础内，利用壳板上的定位块做为吊装点，按排版图吊装，起吊就位时，壳板上端用组装夹具与赤道带下端连接，壳板下端用φ20mm圆钢及倒链钩挂在伞形架上，调整好间隙、错边量、棱角度后，再依次吊装。

下极中板最后组装。

8.2.8.3上极板的组装

按排版图依次吊装，吊点利用壳板上的定位块，起吊前应调节好吊装角度，起吊就位时，壳板下端用组装夹具与赤道带上端连接，壳板上端用φ50mm的松紧顶杠支撑。

调节松紧螺母，调整好间隙、错边量、棱角度后再依次吊装。

8.2.8.4组装后必须符合下列数据的要求。

表8-3

检查项目

允许偏差

备注

检

查

项

目

允许偏差

备

注

组对间隙

2±2mm

组对错边量

≤3mm

组对棱角度

≤7mm

玄长1000mm的曲率测量仪

赤道线水平度

每块球壳板

≤2mm

相邻两块球壳板

≤3mm

任意两块球壳板

≤6mm

支柱垂直度

径向

≤12mm

周向

≤12mm

球罐任意位置最大直径与最小直径之差

≤80mm

8.2.9注意事项

8.2.9.1定位块应采用与容器相同或焊接性能相似的材料。

8.2.9.2定位块的布置必须按图施工，以保证调整错口和间隙达到规定允差要求。

8.2.9.3组装夹具的拆除，必须在焊接完毕后进行，定位块不能用强力拆掉，要用气割，切割时应保留不小于2mm的余量，用磨光机磨平后按无损检测工艺要求进行检验。

8.3球罐焊接工艺

焊接是球罐组焊中的特殊过程，为了建造优质工程确保球罐的质量，焊缝质量是一个关键的因素。

可行的焊接工艺，合理的焊接施工方法，是保证球罐质量的重要措施，参加施焊的焊工在施工中必须严格遵守焊接工艺规程。

8.3.1焊缝名称、数量及编号

表8-4（单台）

序号

焊缝名称

数量（条）

焊缝长（mm）

每条焊缝

累计焊缝

1

赤道带纵缝（A）

24

10637.8

255307.2

2

赤道带上环缝（AF）

1

66348.3

66348.3

3

温带纵缝（B）

24

8787.7

210904.8

4

上、下极顶环缝（BF）

2

40545

81090

5

上、下极边板纵缝（C）

8

1320.7

10565.6

6

上、下极边板环缝（CF）

8

7748.4

61987.2

7

上、下极中板纵缝（D）

4

8261

33044

焊缝总长（m）

719.25m

8.3.2坡口型式：

坡口全部采用偏X型坡口。

8.3.3控制焊线能量

8.3.3.1焊接时控制每个焊工的线能量。

线能量记录员要及时准确的

测量记录线能量，检查员随时检查，及时做好记录。

8.3.3.2线能量计算公式如下：

Q=60×A×U

V

式中：

Q—焊接线能量A—焊接电流U—焊接电压V—焊接速度

8.3.3.3依据标准要求做焊接工艺评定，根据焊接工艺评定制定焊工艺规范。

焊接工艺规范见表8-6。

8.3.4焊前预热及层间温度的控制

8.3.4.1球罐由于是厚板，根据焊接工艺的要求，焊前应预热，预热温度为：

75~125℃，预热宽度在焊缝中心线两侧各不少于100mm范围，预热在焊缝背面进行。

层间温度起着预热一样的作用，层间温度不得低于预热温度，层间温度不得大于75℃。

焊接过程中，检查员要检查层间温度如温度不符合要求，及时调整，定位焊或卡具焊接时，预热可在焊缝侧进行，预热范围包括焊接处为中心半径不小于100mm。

温度测定用半导体表面温度计，测温点在距焊缝中心线50mm处对称测量，每条焊缝温点不少于3对。

8.3.4.2预热方法

a.采用液化石油气加热及层间的控制，加热系统由液化气钢瓶、气带、分气缸及加热管组成。

b.焊缝预热采用背面加热法。

8.3.5焊接方法

8.3.5.1焊接全部采用手工电弧焊，对称退焊法。

8.3.5.2焊接材料

球壳对接焊缝、定位焊道以及凡与球壳焊接的焊缝必须选用J507焊条，梯子、平台等结构件焊缝选用E4303焊条焊接。

8.3.5.3焊接设备：

ZX5—400型硅整流焊机。

8.3.5.4电流极性：

直流反接。

8.3.6焊后后热消氢处理

嵌入式接管与球壳的对接焊缝焊后进行后热消氢处理，焊后后热的目的是为了减慢焊缝的冷却速度，使扩散氢充分逸出，达到改善接韧性、防止冷裂纹产生。

焊缝焊接完毕立即进行后热消氢处理，后热规范为：

200~250℃，恒温0.5~1小时，后热方法及操作与预热相同。

每一道焊缝因故中断焊接时，须立即进行后热消氢处理。

下次焊接前，要经着色检验，确认合格后方可施焊。

8.3.7焊接程序

8.3.7.1先焊纵缝，后焊环缝，具体为：

赤道带纵缝—上、下温带纵缝—上、下极带板纵缝—赤道带环缝—上、下温带环缝。

8.3.7.2每道焊接先大面坡口焊接，全部焊完后，经清根着色合格后，再从小面坡口焊接。

8.3.7.3球罐板厚28/30/34mm，纵缝焊接共15层，大坡口侧焊9层，清根后小坡口侧焊6层，采用分段追尾焊，赤道带分三段、每段焊缝要焊完，中途不得停顿，每层接头要错开60mm。

8.3.7.4球罐板厚28/30/34mm，环缝焊接共18层，大坡口侧11层，小坡口侧7层，采用分段追尾焊，罐里、罐外焊接次序相反。

要对称均匀分布焊工，赤道带24条焊缝分配12名焊工同时施焊，要求步调一致、统一指挥，要同电流、同电压、同焊速，保持一致的焊接规范。

8.3.8施焊技术与质量要求

8.3.8.1焊接时采用小的焊接电流，短电弧、高焊速、运行要稳。

运条至熔合线应有适当停留，以免产生未溶合，采用多层多道焊。

8.3.8.2第一层焊道，采取直线运条，缩短电弧，尽力达到反面成型，不能因为第一层焊缝金属在清根时可以磨掉，而随便施焊。

8.3.8.3施焊时，应采用短弧且以不摆动焊条为宜，立焊时不可避免地要做局部摆动和向上挑动，但应限制在最小范围内，每一焊道宽不大于焊芯直径的4倍，采用窄焊道薄层多道焊。

8.3.8.4横焊时，由于坡口上侧温度高于下侧，所以在上侧运条时，要正确掌握焊条角度，要横拉焊条，不作稳弧动作，并且每层焊道要彻底清除溶渣。

8.3.8.5仰焊时，铁水因自重下坠滴落，不易控制熔池的形状，运条困难。

因此，采用小电流，尽可能缩短电弧，采取顶弧运条。

8.3.8.6极板焊缝拼接时，采用分段追尾焊，以减少应力。

8.3.8.7注意加快换焊条的操作技术，要在上要一根焊条的弧坑尚未冷却的情况下，尽快重新引弧。

8.3.8.8焊接中要注意焊道的始端和终端的质量，始端应采取后退引弧前磨光，接头处应打磨圆滑，以便熔接。

8.3.8.9两个焊工相汇集的接头要搭好，先焊的始端要稍低，后焊的焊工要注意该段重熔，焊缝饱满，成型美观。

8.3.8.10每条焊缝如因故中断焊接时，再次施焊前将原焊道的焊坑部分磨掉，确认无裂纹后方可按原工艺要求继续焊接。

8.3.8.11每层焊接完毕时，应认真清理焊道内的焊渣及焊接飞溅物，并采用砂轮将焊瘤打磨至与焊层齐平后，方可进行下一层焊接。

8.3.8.12检查员、线能量记录员认真上岗，检查每名焊工线级量，如有违反工艺要求的及时调整。

8.3.8.13严禁在坡口外面引弧、熄弧或擦弧。

引弧必须在坡口内进行，熄弧时要注意填满弧坑，以免产生火口裂纹。

8.3.8.14定位焊所用的焊条及焊接工艺，焊接的要求与主体焊缝相同，点焊长度70~100mm，间距为300~400mm，厚度8mm。

8.3.8.15临时附件与壳板焊接时，其焊接工艺与主体焊缝相同，严禁在非焊接部位引弧、熄弧。

8.3.9.16球罐施焊全过程必须进行焊前检查、焊中检查、焊后检查，发现问题及时纠正。

8.3.9清根打磨

碳弧气刨虽属于不构成工程实体的工序，但气刨质量决定焊接质量，并对施工进度和经济效益产生影响，对这一工序应进行严格控制。

8.3.9.1清根采用碳弧气刨，层间处理采用角向磨光机。

8.3.9.2从事气刨操作人员应是熟练者，以保证气刨槽的几何尺寸和直线性。

刨槽成型就为“U”型，不允许呈“V”型，由刨槽到两侧槽壁呈圆滑过渡，槽壁呈平滑状。

8.3.9.3操作技术

a.气刨前要检查电源极性，根据碳棒选用并调整好电流，调整碳棒伸出长度，调好出风口，使风口对准刨槽。

b.刨削时，先打开风阀随后引燃电弧，在垂直位置气刨，应由上向下移动。

c.碳棒的倾角可在45°

左右，伸出长度80~100mm，碳棒中心线应与刨槽中心线重合，否则刨槽形状不对称。

d.要严格执行气刨规范，保持均匀的刨削速度，速度太快易短路，太慢又易断弧，每段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止触伤刨槽或产生严重凹痕，刨削结束时，应先断弧，过几秒钟后再断气。

e.消除夹碳，操作时在夹碳前端引弧，将夹碳处连根刨除。

f.防止渗铜，在焊前用钢丝刷将铜点刷干净，就可以避免母材的局部渗铜。

8.3.10焊接环境

a.风速>8m/s；

b.相对湿度>90%；

c.雨天及雪天；

d.环境<-5℃以下。

焊接环境温度在距球罐表面500~1000mm处测量。

8.3.11焊接材料的使用和管理

8.3.11.1焊接材料的选用

根据设计图样的要求，球罐焊接选用J507φ3.2mm、φ4.0mm焊条。

焊条必须分批号按规定进行复验，复验结果应符合GB/T5117-95规定。

8.3.11.2焊条的储存和保管

a.施工现场设有焊条存放二级库，专储存球罐用焊条，由焊条管理员负责管理，库内有干湿温度计、去湿机，以调节储存环境的各项参数，二级库内温度不应低于5℃，相对湿度应低于60%。

b.库内焊条应放在距地面、墙面300mm以上的货架上，并按型号、批号、规格和入库时间来分类码放，并挂有标签。

c.焊材二级库内不允许放置有害气体和腐蚀性物料，室内应保持整洁。

d.二级库内存放的焊条，不宜超过五个月，并应做到先入库先使用。

8.3.11.3对现场二级库管理员的要求

a.要认真核对进库焊条的型号、规格和批号，并分批堆放。

b.每天查看所保管的焊条有无受潮、污损等情况发生，并及时采取措施处理，如发现焊条出现质量问题，要及时报告焊接工艺员，以便妥善处理解决。

c.焊条管理员要做好温度、湿度、入出库批量的记录，库内的温度、湿度每天记录三次，即上班、中午下班各记一次，检查员随时进行抽检。

8.3.11.4焊条烘干

焊条在使用前，必须烘干，焊条烘干工艺为：

380℃恒温1.5小时；升温速度不大于200℃/小时。

烘好后放入100—150℃的恒温箱内保温，烘干后的焊条药皮应无脱落和明显裂纹。

烘干后的焊条在保温桶内不宜超过4小时，超过4小时需要重新烘干，但烘干次数不得超过2次。

8.3.11.5建立焊条发放、回收制度

焊条发放必须有焊接工艺员的指令，使用时，每个焊工必须带有性能良好的保温筒，一般一次不得超过5kg，发放要有记录，领用人使用剩余的焊条，应认真单存独放，待下批焊条烘干时，将其一起干燥，首先使用直至用完后，再发放新烘干的焊条。

对于回收的焊条，按规格型号做好登记，并以明显标记单独存放，确认不能正式焊接用的焊条，要妥善处理，千万不要混入焊接用的焊条里。

8.3.12焊工资格与焊工纪律

8.3.12.1根据GB12337-1998《钢制球形储罐》和质量技术监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》的要求，从事球罐焊接的焊工必须持有劳动局颁发的在有效期内的锅炉压力容器焊工合格证书，焊工施焊的钢材种类、焊接方法和焊接位置等均应和焊工本人考试合格的项目相符。

8.3.12.2必须严格执行焊接工艺规程和施工方案，按规定领取电焊条。

8.3.1