储罐焊接施工技术方案l.docx
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储罐焊接施工技术方案l
天津国家石油储备基地工程
10万m³原油储罐焊接
施工技术方案
编制:
施工技术审核:
安全管理审核:
质量管理审核:
审定:
批准:
中石化第十建设有限公司
天津国家石油储备基地工程项目部
2013年11月
目录
1编制说明1
2工程概述1
3编制依据和使用范围1
3.1编制依据1
3.2使用范围2
4焊接施工技术措施2
4.1焊接前准备工作2
4.2储罐主要焊接施工顺序2
4.3储罐焊接3
5冬季焊接施工措施15
5.1冬季施工焊接要求15
5.2焊接要求15
5.3焊接工艺特点16
5.4冬季施工质量保证措施16
6焊材管理16
6.1基本要求16
6.2焊工管理16
6.3焊接材料管理16
7质量措施18
8安全管理19
9人力资源需求21
9.1焊工人力投入计划21
10施工进度计划22
HSE因素(危险源)调查评价(风险评价)表(JHA)23
1编制说明
天津国家石油储备基地工程,共新建32台10×104m3原油储罐及附属的配套设施。
我公司承揽标段一;一、二罐区共8台10万立原油储罐主体配套附件安装;消防泡沫、水喷淋环管、立管及软管连接;储罐内外防腐;储罐柔性阳极、罐内牺牲阳极安装;储罐充水试验、从海边引至各罐区防火堤外的临时上水主管线安装拆除、防火堤内临时上水管线及泵安装;上水临时阴保系统安装;罐区施工环形路;罐主体安装预制场地硬化处理;与储罐本体连接的所有垫板;罐号牌及液位标尺制安等设计文件的全部工作内容。
建设单位为天津国储石油基地有限责任公司,设计单位为中石化工程建设有限公司,监理单位为北京华夏石化工程监理有限公司。
大型储罐铆焊工作量大,焊接易变形,我单位本着工艺先进、合理可行的原则编制本焊接方案。
2工程概述
天津国家石油储备基地工程储罐形式为双盘式浮顶油罐,由九圈壁板组成,壁板材质为12MnNiVR、12MnNiVR-SR、Q345R、Q235B,自下而上壁厚为32mm,27mm,21.5mm,18.5mm,15mm,12mm,12mm,12mm,12mm。
中幅板材质为Q235B,厚度为12mm,边缘板材质为12MnNiVR,厚度为20mm。
天津滨海新区以平原为主,地势平坦,坡度小于万分之一。
平原地势有利于大气扩散和空气对流交换,南部的北大港水库可提供氧气和湿润的空气,又有利于调节气候。
滨海新区属北半球暖温带半湿润大陆性季风气候。
由于频临渤海,受季风环流影响很大,冬夏季风更替明显。
夏季主导风向为南南西向,冬季主导风向为北北西向,秋季以东向为主导风向。
3编制依据和使用范围
3.1编制依据
3.1.1《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》(GB50128-2005)
3.1.2《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-1998)
3.1.3《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001
3.1.4《工业金属管道工程施工规范》(GB50235-2010)
3.1.5《石油化工施工安全技术规程》(SH3505-1999)
3.1.6《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》(SH/T3530-2011)
3.1.7《钢制压力容器焊接规程》(NB/T47015-2011)
3.1.8《钢制压力容器焊接工艺评定》(NB/T47014-2011)
3.1.9《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005)
3.1.10中国石化工程建设公司设计的文件及图纸
3.1.11中石化第十建设有限公司焊接工艺评定
3.1.12设计交底及工程联络单
3.2使用范围
本焊接方案仅限于在天津国家石油储备基地工程项目部使用,指导天津国家石油储备基地工程储罐焊接施工。
4焊接施工技术措施
4.1焊接前准备工作
4.1.1油罐施工前,应组织好焊工培训及考试取证工作,具有足够数量的合格焊工。
有成熟的焊接工艺及合格的焊接工艺评定,以及各种类型焊接设备。
4.1.2焊接材料准备充足,质量要得到保证,并应有项目齐全的质量证明文件。
焊接材料应设专人负责保管,使用前按规定烘干。
烘干后的焊条保存在恒温箱中,随用随取。
现场使用时,置于保温桶内,超过允许使用时间后须重新烘干。
4.1.3焊接设备施焊前均应调试好。
4.1.4备有一定数量的焊机易损件、消耗件。
4.1.5施工现场焊机的电源配电箱摆放处应垫高300mm,并保证表面平稳。
4.1.7在施工现场的平台上设置横、立焊机机架各一个,以便焊机到达现场后重新调试。
4.1.8气电立焊所使用的CO2保护气体,使用前应经预热和干燥,其纯度不得低于99.5%,水分含量不应超过0.005%。
使用前,宜将气瓶倒置24h,并将水放尽。
4.1.9在下列任何环境中,如不采取有效的防护措施,不得进行焊接:
a)雨天或雪天;
b)手工焊时,风速超过8m/s;气电立焊或气体保护焊时,风速超过2m/s;
c)焊接环境气温:
普通碳素钢焊接时低于-20℃;低合金钢焊接时低于-10℃;高强度钢焊接时低于0℃;
4.1.10大气相对湿度超过85%。
4.1.11现场用电载荷满足使用要求。
4.2储罐主要焊接施工顺序
图4.2-1储罐焊接施工顺序
第一、二圈抗风圈组焊
4.3储罐焊接
4.3.1热处理板焊接
图4.3-1热处理板焊接施工顺序
4.3.1.1热处理板在滚弧检查合格后进行开孔,开孔接管的中心偏差不得大于5mm,接管伸长偏差±5mm。
4.3.1.2开孔补强板的曲率应与罐体一直,且必须保证贴紧,补强板与罐壁板的焊缝高度为30mm。
4.3.1.3开孔接管法兰的密封面不得有焊瘤和划痕,法兰密封面应与接管的轴线垂直,倾斜不得大于法兰外径的1%,且不得大于3mm,法兰的螺栓孔应跨中均布,卷管与壁板焊接时卷管自身焊缝不准对中。
4.3.1.4开孔后的坡口表面应进行磁粉或渗透检测,检测按《承压设备无损检测》(JB/T4730.4-2005)磁粉检测和《承压设备无损检测》(JB/T4730.5-2005)渗透检测执行,Ⅰ级合格,接管与壁板的初层焊道焊前预热100℃以上且初层焊道进行渗透检测,按《承压设备无损检测》(JB/T4730.5-2005)渗透检测执行,Ⅰ级合格。
4.3.1.5开孔板焊接时每张板角焊缝应当仅安排一人施焊,焊接时焊接方向应始终沿一个方向进行多道焊接保证每层焊完后有足够冷却时间同时确保层间温度在规定范围内,焊接完毕后打磨平整。
4.3.1.6开孔接管及补强板与相应罐壁板组装焊接合格后,应进行整体部件消除应力热处理。
热处理温度为585±10℃,保温时间为150分钟。
升温速度小于150℃/小时,降温速度小于180℃/小时,热处理要求按《钢制压力容器焊接规程》(NB/T47015-2011)规定进行。
4.3.1.7弧形板部件上所有焊缝(其中接管角焊缝为内外表面)在焊后和消除应力热处理后,分别进行磁粉检测,按《承压设备无损检测》(JB/T4730.4-2005)磁粉检测5执行,Ⅰ级合格。
4.3.1.8钢板卷制的接管,其对接焊缝应进行100%射线检测,按《承压设备无损检测》(JB/T4730.5-2005)渗透检测执行,Ⅱ级合格。
4.3.1.9热处理前,向补强板信号孔里通入0.2MPa的压缩空气进行气密试验。
热处理后,向信号孔内涂润滑油,拧紧丝堵。
4.3.2中幅板焊接
4.3.2.1中幅板焊接顺序示意图
图4.3.2-1中幅板焊接顺序示意图
4.3.2.2中幅板焊接接头形式
图4.3.2-2中幅板焊接接头形式示意图
4.3.2.3焊接工艺参数
表4.3.2-1焊接工艺参数
焊接
部位
焊接
方法
焊接
层次
填充金属
焊接电流(A)
焊接电压
(V)
焊接速度
(cm/min)
线能量
(KJ/cm)
牌号
直径
中幅板焊缝
CO2气保焊+埋弧焊
1~2
TWE-711
US-36
1.2
4.8
140~220
560~630
20~30
34~40
12~18
28~40
10~35
10~35
中幅板焊缝
CO2气保焊+埋弧焊
1~2
TWE-711
CHW-S1
1.2
4.8
160~230
500~580
22~32
35~45
15~25
45~60
≤16.5
≤29.1
4.3.2.4质量要求
a)焊缝应进行外观检查,检查前应将熔渣、飞溅清理干净;
b)焊缝的表面不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷;
c)焊道上下两侧熔合良好,焊缝表面过渡圆滑均匀,不应有凸起现象;
d)按设计要求对打底焊焊道进行磁粉或渗透探伤;
e)底板局部平面度不得大于50mm;
f)焊缝盖面后进行真空试验。
5)注意事项及质量保证措施
a)中幅板根据组焊后位置进行修整开坡口,焊接时先焊短焊缝再焊长焊缝,初层焊道应采用分段退焊法或跳焊法;
b)定位焊采用J427/J422焊条,定位焊长度100mm,间隔300mm,点焊应使垫板与边缘板、中幅板贴紧,其间隙不得大于1mm;
c)焊接分两次成型,打底用气体保护焊,第二层用填充碎焊丝的埋弧自动焊;
d)收缩缝和龟甲缝应在焊接后用真空箱法进行气密性试验,试验负压不得低于53kPa,无渗漏为合格;
e)中幅板与边缘板之间的对接焊缝在全部焊完后,应进行渗透或磁粉检测,检测标准按照《JB4730-2005》立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范,Ⅰ级合格。
f)底板T型焊缝采用手工焊。
4.3.3边缘板焊缝及龟甲缝焊接
4.3.3.1焊接顺序
图4.3.3-1边缘板焊接顺序
真空试漏
4.3.3.2接头形式
图4.3.3-2边缘板焊接接头示意图
4.3.3.3焊接工艺参数
表4.3.3-1焊接工艺参数
焊接
部位
焊接
方法
焊接
层次
填充金属
焊接电流(A)
焊接电压
(V)
焊接速度
(cm/min)
线能量
(KJ/cm)
牌号
直径
边缘板对缝
手弧焊
1~7
CHE-607CG
4.0
100~160
20~28
4~12
15~35
龟甲缝
CO2气保焊+埋弧焊
1~2
CHT-711
US-36
1.2
4.8
160~220
580~630
22~30
34~40
15~25
36~50
10~35
10~40
4.3.3.4质量要求
a)焊缝应进行外观检查,检查前应将熔渣、飞溅清理干净;
b)焊缝的表面不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷;
c)焊道上下两侧熔合良好,焊缝表面过渡圆滑均匀,不应有凸起现象;
d)龟甲缝焊接在边缘板收缩缝和中幅板预留焊缝焊完之后进行。
5)注意事项及质量保证措施
a)定位焊采用CHE607CG焊条,定位焊长度100mm,间隔300mm,点焊应使垫板与边缘板、中幅板贴紧,其间隙不得大于1mm;
b)边缘板焊接时,应首先施焊靠外缘300mm的焊缝;剩余的边缘板对接焊缝应在罐底与罐壁连接的角焊缝焊完后且龟甲缝施焊前完成焊接。
边缘板对接焊缝的初焊层,宜采用焊工均匀分布,对称施焊的方法,边缘板与收缩缝的第一层焊接,宜采用分段退焊法或跳焊法。
龟甲缝焊接分两次成型,打底用CO2气体保护焊,第二层用填充碎焊丝的埋弧自动焊;
c)收缩缝和龟甲缝应在充水前用真空箱法进行气密性试验,试验负压不得低于53kPa,无渗漏为合格;
d)中幅板与边缘板之间的对接焊缝在全部焊完后,应进行渗透或磁粉检测,检测标准按照《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005),Ⅰ级合格。
4.3.4边缘板与罐壁之间的角焊缝
4.3.4.1焊接顺序
PT检测
打磨焊道表面
手工焊打底
内侧定位焊打底
外侧定位焊
图4.3.4-1边缘板与罐壁角焊缝焊接顺序
MT检测
打磨内外侧焊道表面
自动焊盖面
充水试验后内侧焊缝MT检测查
4.3.4.2接头形式
图4.3.4-2角焊缝焊接接头形式
4.3.4.3焊接工艺参数
表4.3.4-1角焊缝焊接工艺参数
焊接方法
焊接层次
焊条(丝/剂)牌号
规格
电流(A)
电压(V)
焊接速度(cm/min)
手工焊
内1,外1
CHE-607CG
φ4.0
150~190
22~28
8~15
自动焊
内2、3,外2,3
US-40/MF-300
φ2.4
290~370
26~34
20~30
4.3.4.4质量要求
a)焊缝应进行外观检查,检查前应将熔渣、飞溅等清理干净;
b)焊缝的表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷;
c)内角缝靠罐底一侧的边缘应焊后磨光,平滑过渡;
d)底层罐壁与罐壁边缘板之间的大角焊缝,在初层焊道焊完后,应进行渗透检测;在罐内及罐外角焊缝焊后进行磁粉探伤检查,油罐充水试验后应采用同样的方法进行复检;达到Ⅰ级合格;
e)保证焊角尺寸。
5)注意事项及质量保证措施
a)定位焊前先将坡口内的水分、铁锈、泥沙、油污等杂物清理干净;
b)定位焊在罐外侧进行,定位焊长度100mm,间隔300mm;
c)与高强钢定位焊前要进行100℃预热;
d)使用和正式焊接相同的焊条,保证定位焊质量;
e)在第三圈环缝组对完后进行角焊缝的组对焊接;
f)正式焊接前,先检查定位焊质量,有缺陷的部位打磨掉;
g)焊前去除坡口内的锈蚀、水分及其他污物,并用液化气火焰预热至100℃以上;
h)焊接方法采用焊条电弧焊内外角焊缝各封底一层,埋弧自动焊盖面;
i)焊接时焊工沿圆周方向均匀分布;
j)罐内外第一层焊道焊接时,沿同一方向退步焊,退步长度1500mm~2000mm;
k)埋弧焊接时沿同一方向进行焊接,每名焊工(焊机)之间焊接焊缝长度差不大于2000mm;
l)埋弧自动焊起弧和收弧处应用砂轮机进行打磨修理;
m)埋弧焊接时调整好焊枪角度及层间焊道成型,使焊缝外观呈微凹形为宜;
n)层间接头错开50mm以上;
o)外侧手弧焊时,若风速过大,应采取有效的防风措施;
p)内角焊缝下部与边缘板母材连接处应用砂轮修磨平整;
r)内、外侧第一层手弧焊后应进行100%的PT;
s)充水前后均应进行100%PT或MT;
t)探伤结果均应不低于《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005)的Ⅰ级合格标准。
4.3.5壁板环缝焊接
4.3.5.1焊接顺序
图4.3.5-1壁板环缝焊接顺序
RT检查
4.3.5.2接头形式
图4.3.5-2壁板环缝焊接接头形式
第一、二圈环缝第三至六圈环缝第七、八、九圈环缝
4.3.5.3焊接工艺参数
表4.3.5-1壁板环缝焊接工艺参数
环缝编号
焊接
部位
焊接层次
焊接
方法
焊条(丝/剂)牌号
规格
电流(A)
电压(V)
焊接速度(cm/min)
第一圈
外侧
1-3
SAW
US-49/MF-33H
Φ3.2
360~490
28~35
30~60
内侧
背1-3
SAW
US-49/MF-33H
Φ3.2
370~440
28~35
30~60
第二圈
外侧
1-3
SAW
US-49/MF-33H
Φ3.2
360~490
28~35
30~60
内侧
背1-3
SAW
US-49/MF-33H
Φ3.2
370~440
28~35
30~60
第三圈
外侧
1-3
SAW
US-49/MF-33H
Φ3.2
360~470
28~35
40~70
内侧
背1-3
SAW
US-49/MF-33H
Φ3.2
400~470
28~35
40~70
第四圈
外侧
1-3
SAW
US-49/MF-33H
φ3.2
370~440
28~35
40~70
内侧
背1-3
SAW
US-49/MF-33H
φ3.2
400~470
28~35
40~70
第五圈
外侧
1-3
SAW
US-49/MF-33H
φ3.2
370~440
28~35
40~70
内侧
背1-3
SAW
US-49/MF-33H
φ3.2
400~470
28~35
40~70
第六圈
外侧
1-3
SAW
US-49/MF-33H
φ3.2
370~440
28~35
40~70
内侧
背1-2
SAW
US-49/MF-33H
φ3.2
400~470
28~35
40~70
第七圈
外侧
1-2
SAW
US-36/MF-33H
φ3.2
350~440
28~35
50~80
内侧
背1
SAW
US-36/MF-33H
φ3.2
380~440
28~35
40~70
第八圈
外侧
1-2
SAW
US-36/MF-33H
φ3.2
350~440
28~35
50~80
内侧
背1
SAW
US-36/MF-33H
φ3.2
380~440
28~35
40~70
4.3.5.4质量要求及注意事项
a)组对
壁板上口水平的允许偏差(圆周10m内)为±2mm。
在整个圆周上任意两点水平的允许偏差为±6mm
罐壁的垂直允许偏差不应大于3mm,其他各层壁板垂直允许偏差不大于该层壁板高度的0.3%。
组对从罐内侧进行,定位焊长度不宜小于100mm,间隔300mm~500mm。
对于高强度钢板,环缝定位焊处要求焊前预热100℃以上,定位焊工艺要求与正式焊接工艺相同,且要保证焊接质量;
组对时要求壁板内侧平齐,环焊缝错边量不大于1.5mm;纵焊缝错边量不大于1mm。
定位焊前将坡口及坡口边缘20mm范围内的泥沙、铁锈、水分及油污等清除干净,并应充分预热;
如果坡口间隙大于焊接工艺要求的间隙,应先用手工焊从罐内侧修整,并将焊渣打磨掉。
底层罐壁和第二层罐壁之间的环向焊缝应100%进行射线检测。
罐壁所有T型焊缝应全部进行射线检测。
厚度小于25mm的罐壁环向焊缝,每种板厚(以较薄的板厚为准),在最初焊道的3米焊缝的任意部位取300mm进行射线检测。
以后对于每种板厚,在每60米焊缝及其尾数内的任意部位取300mm进行射线检测,上述检测不考虑焊工人数。
检测部位不含T型焊缝。
b)焊接
焊前彻底清理焊缝坡口表面的油、锈、泥等污物,必要时用砂轮机打磨;
所焊环缝的下节壁板纵缝上端部50mm范围内必须把焊缝余高打磨掉,使此处的圆弧度和相邻壁板的圆弧度一致;
每圈环缝多台焊机沿圆周均匀分布并沿同一方向进行施焊,同一部位焊缝由一台焊机焊接;
焊接时先将行走机构的齿轮角度调节好。
并试验确定无卡涩、无晃动后将其紧固,调节焊剂拖带位置,使之距焊道15mm~20mm为宜;
每层焊道引弧后,要检查焊丝落点是否正确并应立即检查焊道成型以调整焊接工艺参数及焊枪角度位置,调整中尽量避免改动事前确定的电流、电压,通过焊接速度和对准位置来进行调整;
层间引弧处要错开50mm,引弧处要用磨光机修处缓坡,以利相邻上游操作人员收弧部位的质量,收弧部位应超过相邻下游人员引弧处30mm~50mm;
环缝焊接时,保证打底焊的质量最关键,焊接时调整好焊枪角度,焊丝对准坡口的位置,保持每层焊道良好的焊道成型,打底焊后应彻底清除焊渣,对不规则的部位要进行修整;
后续焊道的焊道数要一致,要修整焊道接头部位,焊道表面的外观缺陷要用手工焊进行修补。
焊接层次不得随意变动,以保证良好的焊缝内在质量和一致的外观成型;
若有焊接缺陷,应用磨光机或碳弧气刨等方法清除缺陷,并用手工焊进行补焊。
修补长度Q235B不小于50mm,高强钢不小于100mm。
层间若发现焊接缺陷,也应采取与此相同的方法;
里侧第一层焊接之前应彻底清除外侧定位焊时产生的焊渣,定位焊焊道要用磨光机打磨去除,使之形成与正常相同的坡口;
对局部未焊透部位,要用碳弧气刨处理,打磨干净后进行补焊;
对于局部烧穿部位,用磨光机处理后进行补焊,补焊方法;
焊后应进行外观检查,检查前应将熔渣、飞溅等清理干净;
焊缝的表面及热影响区,不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷;
焊缝的咬边深度不得大于0.4mm,咬边连续长度不得大于100mm,焊缝两边咬边的总长度不得大于该焊缝长度的10%;
焊缝表面低于母材表面的凹陷深度不得大于0.5mm,凹陷的连续长度不得大于100mm,凹陷的总长度不得大于该焊缝总长度的10%;
罐壁内侧焊缝的余高不得大于1mm,外侧焊缝的余高,板厚δ>25mm时不得大于3mm;12mm<δ≤25mm时不得大于2.5mm;δ≤12mm时不得大于1.5mm;
底层罐壁与第二层罐壁之间的环焊缝应进行100%射线检测,达到Ⅱ级合格。
4.3.6壁板立缝焊接
4.3.6.1焊接顺序
图4.3.6-1壁板立缝焊接顺序
RT检查
4.3.6.2坡口形式
图4.3.6-2壁板坡口形式图
4.3.6.2焊接工艺参数
表4.3.6-1焊接工艺参数
焊缝编号
焊接部位
焊接层次
焊接
方法
焊条(丝/剂)牌号
规格
电流
(A)
电压
(V)
焊接速度(cm/min)
第一圈
外侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~380
30~42
12~18
内侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~380
30~42
12~18
第二圈
外侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~390
36~39
10~15
内侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~390
36~39
10~15
第三圈
外侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
360~410
36~39
8~15
第四圈
外侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~390
30~42
9.5~18
第五圈
外侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~390
30~42
9.5~18
第六圈
外侧
1
EGW
DWS-60G
φ1.6
350~390
30~42
9.5~18
第七圈
外侧
1
EGW
DWS-43G
φ1.6
350~410
34~42
10~15
第八圈
外侧
1
EGW
DWS-43G
φ1.6
340~410
34~42
12~16
第九圈
外侧
1
EGW
DWS-43G
φ1.6
340~410
34~42
12~16
4.3.6.3焊接方法
a)立缝组对从内侧进行,组对间隙为4-6mm,组对好后焊上E型板;
b)立缝错边量要求不大于1/10的板厚且不大于1mm;
c)所有立缝均采用手工电弧焊和气电立焊相结合的焊接方法;
d)第一节壁板纵缝下部约300mm采用手工焊接,其余各节壁板纵缝下部约50mm采用手工焊;
e)焊前彻底清除焊缝坡口表面及坡口两侧20mm范围内的油、锈、泥等污物;
f)第一圈纵缝焊接时,起弧时,在起弧处±50mm高度和焊缝中心线两侧各100mm范围内,采用液化气
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