球罐整体热处理控制工艺规程

zhsb0812

球罐整体热处理控制工艺规程（一）

1 前言
    球罐在组装焊接过程中焊缝处会产生较大应力（组装应力，温差应力和组织应力等），焊缝附近存在着淬硬组织和扩散氢，这些都是使球罐产生延迟裂纹和应力腐蚀裂纹的重要因素，从而可能导致球罐早期破损和事故的发生。
    对球罐进行焊后整体热处理是消除焊缝应力，释放焊缝中的残余氢，改善和提高 焊缝综合机械性能的有效方法，从而极大的提高球罐的安全使用可靠性。本工艺规程是于本公司现场组焊的球罐整体热处理的通用工艺规程，在实际工程中应根据现场球罐的具体情况制定热处理实施方案。
2 工艺原理
    燃油内燃法为内热式热处理，它是将球罐作为炉膛，球罐外壁隔热保温，在球罐内部安装燃油燃烧装置，使燃油在球罐内燃烧，以此对球罐加温来达到热处理的目的，燃油内燃法采用了国产GD系列高压多孔喷嘴，使压缩空气与轻柴油在球罐内部雾化点燃后对球罐加热，通过调节压缩空气和燃油流量来控制火焰达到控制温度的目的。在工程实践中应根据现场球罐的参数进行热工计算，确定喷嘴、空气压缩机、油泵、流量计、供风管道的规格型号。
  2.1 施工工艺示意图见“燃油法球罐整体热处理示意图”。
3  热处理前的准备工作
    热处理工作应在本体焊接工作全部结束后、无损检测结果合格后方可进行，热处理前的准备工作及施工程序应按下列规定进行。
3.1 热处理前的一般规定
    3.1.1 调整脚手架，以便于保温、热处理操作及防火安全；
    3.1.2 搭设防雨、防风棚；准备消防灭火设施；
    3.1.3 松开地脚螺母、调整支柱，使其能自由膨胀位移并保持垂直，安装柱腿热膨胀位移监视装置；
    3.1.4 断开与球体相连接的平台、过桥、梯子等附件，以确保球体自由膨胀和位移；
    3.1.5 拆开与热处理无关之球罐接管管口，并用盲板封闭；
    3.1.6 在防爆区域施工应考虑采取隔离或屏蔽处理等安全措施。
3.2 热处理前准备工作的实施
    3.2.1 球罐柱腿移动装置安装：卸除地脚螺母后，在基础底板上置入减摩装置或涂上黄油，以减少球罐在热处理过程中膨胀位移的磨擦力。
根据理论膨胀量与实测膨胀差及时调整，以免柱腿由于外力作用而造成塑性变 形，一般每升、除100℃调整一次。
    柱腿膨胀位移量的计算： A=Φ内×L×t×1/2
                           式中Φ内——球罐内径（mm）
                           L——钢的线膨胀系数（14.9×10-6）
                           t——恒温最高温度（℃）
     3.2.2 烟囱安装 在中心吊架安装后将带翻板的烟囱与人孔法兰用螺栓连接固定。
     3.2.3 测温点的安装
     3.2.3.1 按照测温点的布置要求，将热电偶用开槽螺母固定在球壁各测点位置，开槽螺母点焊在球皮上之前，点焊处周围100mm范围内应预热100-120℃，点焊完毕，点焊处周围300mm范围内应进行保温缓冷。
     3.2.3.2 热电偶应依次编号，固定热电偶时螺钉旋入不可太松或太紧。
     3.2.3.3 测温点的分布按垂直高度划分，且按圆周均布，各层之间测点按“品”字 形布置，测温点应均匀布置在球壳面上，相邻两测温点的间距宜在4.5米内。
     3.2.4 试板安装：将试板固定在规定位置，并要求良好地与球壳外壁贴合，使其导热良好，试板测温点应在试板安装后随之安装。
     3.2.5保温：为降低工程造价，在全球外表面的保温层可分内外两层，保温层内层选用能耐最高热处理温度，对球罐无腐蚀、容重低、导热系数小和施工方便的保温材料，常用硅酸铝保温棉，外层用价格较低的保温材料。
     内、外两层保温厚度各为50mm。内、外保温层的保温棉被在敷贴时要注意结合部位的搭接裕度，角缝和热电偶处，应用散棉塞严，不得有裸露部位，球罐上的人孔接管，连接板均应进行保温，柱腿保温至少1m长度，最后，下半球可用薄钢带或8号钢丝接缚，使保温被紧贴在球皮上。
    3.2.6 热处理工艺曲线的确定
    ①热处理工艺曲线的一般规定
    300℃以下自由升温:300℃以上以60-80℃/h的速率升温，最大温差130℃以内。
    恒温期(保温阶段): 恒温温度见表1，恒温时间按壳板对接焊缝的最大厚度每25mm恒温1h，且最少不小于1h，恒温温度差为±25℃。
    降温期:应以30-50℃/h的降温速率降温，当降至300℃以下后可任其自冷。
    具体施工时应按照设计要求或现行规范标准要求确定热处理工艺参数。
    ②工艺曲线示意图例，如 “球罐整体热处理工艺曲线” 图。
    ③国内球罐用典型钢种热处理温度见表1。
    表1  国内球罐用典型钢种热处理温度表

钢种	热处理温度（℃）
20g 16MnR 15MnVR 15MnVNR FG39 FG43 SSPV36N SPV36	600-650 600-650 550-595 550-580 530-580 530-580 600-650 600-650

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球罐整体热处理控制工艺规程（二）
    3.2.7 测温系统安装：测温系统包括测温、显示（调节）和记录三部分，在已焊好的开槽螺母上插入热电偶并拧紧螺钉，编号完毕后，用补偿导线与长图自动记录仪连接。热电偶和补偿导线一般均采用K型，材质分别为镍铬/镍硅和铜/康铜。显示、记录仪表也应选择同分度号之温度调节仪和温度自动记录仪。测温点的布置应考虑到：
    3.2.7.1 根据球罐容积的大小，确定测温点的数量（见表2）。若设计有规定时，按设计要求进行布置。
    表2 测温点数表

球罐容积（m3）	50	120	200	400	650	1000	2000
测温点不少于	8	8	12	12	12	16	24

    3.2.7.2 测温点的均布原则和反映温度的代表性，相邻测温点的间距宜在4.5m以内，上下人孔处及试板上必须设测温点。
4 施工程序
    4.1 燃油法施工程序图：见“燃油法施工程序图” 。
5 操作要点
    5.1 燃油法的施工方法及操作要点
    5.1.1 燃烧器、观察镜安装：燃烧器用螺栓紧固在下人孔法兰上，注意燃烧器的外 套和人孔端面要等距，观察镜以操作人员能够看见罐内燃烧情况为宜。
    5.1.2 操作台安装：操作台一般放置在与记录仪相临近处，便于协调。
    5.1.3 助燃器置于燃烧器的上方，下部与液化气瓶相连，由液化气瓶直接供气，助燃器起点火和辅助燃烧的作用。
    5.1.4 空压机、油泵、液化气瓶就位并配置风、油、气管（均用夹布胶管），注意安全距离及防火措施.
    5.1.5 试运行：空压机、油泵、长图记录仪、燃烧器、操作台安装完毕进行试运 转，对油气系统应进行吹扫，调整好风、油压力使其一切正常以备点火。
    5.1.6 热处理的操作：（以1000m3球罐为例）
    5.1.6.1 全开罐顶烟囱翻板，起动空压机、油泵、长图记录仪，风、油气全部送至控制台，操作工艺见表3。
    表3 工艺参数表

	压力（MPa）	流量
压缩空气	≥0.5～0.6	＞6m3/min
柴油	≥0.2～0.4	1000L/h
液化气	民用液化气自身压力	民用液化气瓶自身流量

    5.1.6.2 向燃烧器内点火器送液化气并点燃，使点火器燃烧正常（用氧乙炔炬或其它明火点燃）。
    5.1.6.3 向燃烧器中喷嘴送风、送油燃烧，稳定10min，油量控制在50L/h，以后逐渐加大，即大风量大油量操作，风量以燃烧充分为准，操作时，通过观察镜看到罐内 清晰，烟囱无烟为合适，燃烧器的安装见“燃烧器安装示意图”。
    5.1.6.4 升温：0～300℃阶段，油量150～180L/h，并逐渐缩小温差，在50℃以内， 并适当降低升温速度，使全球缓慢进入恒温期，此间记录仪监测人员及时向操作台操作人员通报温差情况以便及时调整。
    5.1.6.5 恒温：当球罐各测温点的温度全部进入恒温温度范围，关闭烟囱翻板至合适的位置（一般关闭1/3，并适当降低风、油量，使全球在恒温温度范围内恒温到所需时间，此间记录仪监测人员每隔10min向操作人员通报一次温度升降趋势，以便 随时增减风、油量，以基本保证各测点的温度点在一 条水平线上，并用远红外辐射测温仪监视保温层外表 面温度，其外表面温度应不大于60℃）。
    5.1.6.6 降温与自然冷却：恒温完毕后，继续降低风、油量，关闭烟囱翻板2/3，使全球以
30-50℃/h速率降至300℃时，封闭上、下人孔，使其自然冷却，热处理过程结束。
    5.1.6.7 球罐的升降温过程中，温度每变化100℃移 动一次柱腿。


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球罐整体热处理控制工艺规程（三）
    5.1.6.8加热过程中常见故障和排除方法见表4。
    表4常见故障和排除方法表

故障	发生原因	排除方法
喘息现象（忽大忽 小，忽燃忽灭）	风、油压力不稳定	稳定风、油压力，使风油系统达成 到平衡。一旦灭火，首先停液化气、 油待压缩空气吹空导流1-2min后重新点火
中间灭火	（1）点火器中液化气不足	重新更换液化气
	（2）风油量突然变化及风油比不合适 等使用罐内气流反喷造成灭火。	操作时缓慢增减风油量
	（3）油泵、空压机及管路故障造成灭 火。	排除油泵，空压机及管路故障试车 后重新点火
火焰反喷	风油量突然变化，致使正常燃烧的火 焰和烟气沿下人孔反喷，造成所谓的 逆火反喷或正压反喷。反喷严重时会 造成灭火甚至危及操作人员的安全。	如果反喷未造成灭火经几次反喷后 会逐渐减弱，使气流循环再次稳定 而停止反喷，加热过程中切不可突 然改变风油量，必要调整时，应缓慢增减。

6 劳动组织
    6.1各工种的主要岗位和职责见表5。
   表5各工种的主要岗位和职责表

工种	工作岗位	职责
绝热工	负责全球的绝热作业	严格按技术要求敷设，做到厚薄均匀，不裸露、 不塌落，紧贴球壳。
热处理工	负责风、油、气及烟囱挡火板等各 装置的安装，点火期负责操作台的 操作。	安装各系统时须严谨细致，操作时随时观察风 油气的变化情况，按照指挥人的指令进行操作， 做到快准稳，遇事忙而不乱。
起重工	协助铆工进行各装置的安装，点火 期负责柱腿移动。	随时观察指针的指点如有偏高随时调整。

电仪工	负责测温、照明及现场的电器维 修，点火时负责记录仪的监测工 作。	各线路须正确无误，升温期间对各监测点进行 详细记录并及时报告温差。发现异常现象及时 报告指挥人并迅速排除。
机运工	负责空压机、油泵及附属设施的运 转及维修。	细心观察运转设备的运转情况并做好运转记录 点火前对空压机油泵进行检查，使其延长时间 连续运转正常，保证热处理顺利进行。

[ 本帖最后由 zhsb0812 于 2008-6-29 20:06 编辑 ]

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球罐整体热处理控制工艺规程（四）
7 主要工机具配备（以 1000m3 球罐为例）见“燃油法主要机具一览表”
8 质量标准及检验方法
    8.1 实际记录的热处理工艺曲线应基本符合设计或规范要求的处理曲线。
    8.2 质量标准应符合《球形储罐施工及验收规范》GB50094—98、《钢制球形储罐》 GB12337-90、《钢制压力容器》GB150-98，。
9 安全与环境控制要求
    9.1 热处理前对施工人员进行安全教育，使教育人员在思想上引起高度重视。
    9.2 严格按施工程序施工，不得违反工艺程序。
    9.3 施工人员进入现场须按规定穿戴安全防护品、载好安全帽、登高作业应系好安全带和栓挂安全网。
    9.4 热处理现场不应有其它易燃易爆物品。并应配备足够的防火器材。
    9.5 所有电线、电缆及接头应绝缘良好，并安装漏电开关，且做好球罐外壳及各电气设备的接零、接地工作。
    9.6 脚手架的搭设应安全可靠，竹、木制脚手架板距罐最少在500mm以上，以防着火。
    9.7 采用燃油法热处理时，球罐底部应设安全防护栏，以防火焰反喷烧伤人。
    9.8 现场应设醒目警戒标记，并应有专职安全人员监督检查。
    9.9 做好文明施工，材料、设备要安放整齐、有序，保证道路畅通。
    9.10 施工完毕，应及时清理现场，做到“工完、料尽、场清”。

[ 本帖最后由 zhsb0812 于 2008-6-29 20:31 编辑 ]

stella2993

感谢楼主提供的好资料 学习中