1500m3乙烯球罐的建造

制造与安装1500m3乙烯球罐的建造张建军' ,张毅军2(1.兰州化学工业公司,甘肃兰州730060;2. 甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州730030)摘要:介绍某公司 1500m?乙烯珠罐技术指标要求，与我国现行的有关标准规范相比有一定程度的提高,并在其建造过程中进行了严格的质量控制,各项实物指标均达到了较高的水准,对国产大型乙烯球罐的建造有一定的指导作用。关键词:技术指标; - 40CAgv;几何尺寸中图分类号:T0053.2文献标识码:B文章编号:1001 - 48372003)08 - 005 -04Fabrication of 1500m3 Ethylene Spherical TankZHANG Jian - jun' ,ZHANG Yi- jum2(1.Ianzhou Chemical Industry Company , I anzhou 730060, China;2.Gansu Province Machinery Scientific Reaserch Institute, Lanzhou 730030, China)Abstract:' Ihe technie index of 1500m' ethylene spherical tank which was discussed was made improvement ofa certain extent on Chinese standard. Product indexes of the tank reach high level, because its quality was con-tolled strietly in fabrication process. It had guidance function to the fabrication of large - size ethylene spheri-cal tank.Key words: technic index; - 40CAKv ; gometry size首台国产大庆石化总厂1500m2 乙烯球罐结构参数1概况比较见表2。低温乙烯球罐由于设计温度低、压力高,介质又表1球罐设计的主要技术参数属于易燃易爆,是目前建造技术难度最大的球罐之项目参数參一。20世纪90年代初，首台国产07MnNiCrMoVDR最高工作压力(MPa)| 1.32 I基本风压( 10m高处)(Pa) 300钢制1500m2'乙烯球罐建成,到目前为止我国国产乙设计压力(MPa)2.20地震裂度(°)|8烯球罐已达十多台,这标志我国建造低温球罐水平设计温度(C)-4腐蚀裕量(mm)|1.5已达到了较高水平。某公司于2002年建造的一台.贮存介质乙烯焊缝系数07MnNiGrMoVDR钢制1500m3乙烯球罐由某工程公几何容积(m2)1531容器类别司设计院设计,主体材料由合肥通用机械研究所采该球罐与大庆球罐相比,其材料利用率高、球壳购,球罐位号为R101- A。板数量减少、球壳板互换性好、焊缝总长缩短,臧少2球罐主要技术参数及结构型式了制造和安装过程中的工作量,并可有效地改善球罐的受力状况。据国内外有关爆破试验统计,插人球罐设计的主要技术参数见表1。中国煤化工接头易形成应力集该乙烯球罐采用10支柱4带混合式结构,它与HCNMHG35 .CPVT1500m'乙烯球罐的建造Vol20. No8 2003中,这是导致脆性破坏的主要因素之- - ,因此兰化球(3)钢板应逐张按JB4730-1994进行超声检测罐设计时要求接管端部与壳体内表面磨平,且端部及复验,100%应达到I级;棱角打磨成圆滑过渡。(4)每炉罐号钢板抽取- .张进行(570+ I5)Cx表2兰州球罐与大庆球罐比较7h热处理,热处理后其- 40CAxv(平均值)≥68J。项目兰州球罐大庆球罐3.2承压 部件用08MnNiCMoVD锻件主体材料07MnNiCrMoVDR07MnNiCMoVDR(1)人孔凸缘.液相乙烯进出口应采用IV级锻设计压力(MPa)2.22.254件,其余承压零部件应采用II级锻件,其中- 40C球罐型式混合式桔瓣式Akv(平均值)≥60J;分带数(带)45(2)每炉罐号锻件中抽取一件进行(570士15)C.上极带90/755°/3各带球心上温带28:/2032.59/20x 7h热处理,热处理后其- 40CAxv(平均值)≥47Jc角/各带分赤道带62*/2060/203.3 球罐主体用PP. J607RH焊条块数下温带32.5/20下极花55/3(1)球罐主体用PP. J607RH焊条熔敷金属-焊缝总长(m)412.9456.75 .50CAxv(平均值)≥47J;接管端部与壳接臂端部与壳体内(2)每批焊条熔敷金属均进行(570土I5)Cx7h表面平齐,且端部棱未磨平.热处理,热处理后其- 40CAxv(平均值)≥47J。体内表面型式角打麝成圆滑过渡3.4 焊接上支柱结构型式U形柱规定了球罐焊接时应严格控制焊接线能量不得上下支柱连接板坡口角度()45大于30kJ/cm;考虑到球罐进行整体热处理时,高温该球罐与大庆球罐上支柱均采用U形柱结构，区恒温时间较长,因此工艺评定试板热处理规范为(570土15)Cx5h;焊接工艺评定和产品试板焊缝、它与其它连接结构相比主要优点有:(1)避免了支热影响区- 40CAxv(平均值)≥47J。柱与球壳连接部下端由于夹角小而造成焊接的困3.5无损检测难,保证了支柱与球壳焊接质量的可靠性;(2)a点球罐在制造和安装过程中需按JB4730--1994成线接触，改善了该处的应力状态;(3)U形柱由钢进行无损检测,检验率均比GB12337--1998的要求板压制,特别适合于低温球罐对上支柱材料的要求;有了较大幅度的提高。(4)与下支柱组焊简单。(1)凸缘与壳体、凸缘与法兰的对接焊缝除进行-般球罐在设计时,上下支柱连接板坡口角度100% X射线检测( II级为合格)外,凸缘与壳体的对比较喜欢沿用球壳板坡口角度(45P ~ 50*) ,而连接板接焊缝还应进行100%超声检测( I级为合格);与球壳赤道板组装时会自然形成一定夹角(因球壳(2)球罐主体对接焊缝热处理前除进行100% X板的表面是弧面),再加上:坡口角度,连接板与球壳射线检测( I级为合格)外,还要求进行100%超声板表面形成的角度通常能达到60 ~ 70*,且是单面检测( I级为合格);坡口,连接板厚度又较大(一般与球壳板等厚)。这(3)球罐整体热处理前后及水压试验后,应分别势必造成该处焊缝金属填充量很大,球壳板局部变对球壳板上所有焊缝表面及其工卡具清除后焊迹等形量也相应加大,该部位又不宜校形,往往造成球壳部位进行100%表面检测( I级为合格);板曲率超标。因此该球罐设计时将连接板坡口角度(4)球罐水压试验后,对主体对接焊縫进行减小为10°。100%超声检测( I级为合格)。3.6 球罐几何尺寸3球罐技术指标特点 .球罐几何尺寸均按HG/ZQ1.7-87优等品要3.1 球壳用07MnNiCrMoVDR钢板求,球壳板几何尺寸(除坡口外)允差比GB12337-(1)钢板化学成分(熔炼分析)在满足GBI50-1998减小了0.5mm, 球罐安装几何尺寸允差比1998附录C的前提下,其中P含量应≤0.018% ,SCB12337- -1998 减小了约30%。含量应≤0.008%;(2)钢板低温冲击功为- 40CAxv(平均值)≥4球罐制造工艺及质 控制80J;4.1球壳板用 07MnNiCrMoVDR钢板的验收及36.中国煤化工YHCNMHG第20卷第8期压力谷器总第129期4.5零部件组焊及质量控制复验该球罐共使用了44张武钢生产的(1)焊接工艺评定07MnNiCMoVDR钢板,制造厂分别对其化学成分、制造厂按JB4708- 200及技术条件进行了力学性能、超卢检测测厚等进行了复验。结果表07MrNiCMoVDR + 08MnNiCrMoVD、 08MnNiCrMoVD明,全部钢板的超声检测结果的级别均为1级,所有+ 08MnNiCMoVD多项焊接工艺评定(热处理恒温时钢板测厚结果均在43.80 ~ 46.17mm范围内。钢板间均为5h) ,工艺评定结果经有关部门审查合格,其杂质元素S.P含量分别小于0.008%、0.016% ;钢板中- 40CAxv平均值焊缝.锻件侧HAZ、钢板侧HAZ- 40CAkv在85~ 180J之间,其中95%在100J以上，分别达62J、108J .92J。其检验及复验的平均值分别达到130J、 I35J,从10(2)零部件组焊的质量控制个炉罐号中抽取的10张钢板经(570土15)C x 7h热制造厂对焊前预热温度、层间温度、焊接线能量处理后,其- 40CAxv平均值达到107J。及后热消氢处理等进行了严格控制;对接管与法兰、4.2球罐承压部件用08MnNiCrMoVD锻件的小凸缘与法兰(内壁不能进行焊接)对接环焊缝采用验收及复验了氩弧焊打底;对无法进行X射线或超声检测的插球罐承压部件用08MnNiGrMoVD)锻件由无锡法人式接管与球壳板焊缝通过调整坡口角度和钝边位兰锻造厂生产,锻钢的杂质元素S、P含量分别小于置等办法,确保完全焊透;凸缘、接管与中极板的组0.013% .0.014% ;锻件-40CAyv在66 ~ 200]之间，装、焊接以及上支柱与赤道板的组装、焊接均在专用检验及复验的平均值分别达到168J.152J,从2个炉的组装平台上进行,并采用反变形措施,较好地控制罐号中抽取的两件锻件经(570士15)心x 7h热处理了球壳板曲率。所有焊缝内外表面均进行打磨消除后,其- 40CAxv平均值达到142]。焊波,余高控制在0.5 ~ 2mm范围内,上支柱与球壳4.3 PP.J607RH 焊条的验收及复验板连接角焊缝插入式接管与球壳板外表面角焊缝球罐主体焊接采用与07MnNiCrMoVDR钢板配(内壁已齐平)均打磨与母材圆滑过渡。套的PP.J607RH焊条。焊条熔敷金属的杂质元素(3)零部件组焊后无损检测SP含量均分别小于0.006%、0.014%，- 50C AKv凸缘与壳体、凸缘与接管、凸缘与法兰以及接管在61~ 185J之间,检验及复验的平均值分别达到与法兰的全部对接焊缝进行了100% 射线检测，I89J.75J;焊条熔敷金属经(570士l5)C x 7h热处理.级片达97.5%(其余为II级片);凸缘与壳体的对接后,其-40CAkv平均值也达到82J。焊条熔敷金属焊缝进行了100%超声检测,结果全部为I级。上扩散氢[H]含量(气相色谱法)为3.5ml/100g。支柱与赤道板及凸缘、接管与中极板焊缝在校形后,4.4球壳板压制及质量控制对其进行了100%表面检测，结果均为I级。球壳板采用二次立体下料法,坡口加工采用火4.6球壳板质量检查焰切割,制造厂采用3m内控样板检查球壳板曲率,球壳板及坡口几何尺寸经检查全部符合技术条曲率合格后再检查球壳板几何尺寸。对于因切割坡件要求,其结果见表3。另外,对其坡口周边100mm口造成曲率超差的球片,重新进行校型,以保证几何范围100%超声检测坡口表面100%磁粉检测,按尺寸的精度。JB4730- -94 全部为I级。表了球壳板曲率、几何尺寸、坡口检查结果检查结果(最大偏差)项目允差赤道板温帶板极中板极侧板极边板长度(mm)土2.01.81.51.6-1.5宽度(mm)土1.51.0-1.21.41.3，1.1对角线(mm)+2.5-2.5_2.3-2.0-2.2半角(°)土2.51.92.02.4坡口中心位移(mm)士1.51.-1.31.2钝边厚度(mm)土10.70.8-1两条对角线间垂直距离(mm)4.3.8曲率(mm)≤2.52.5中国煤化工YHCNMHGCPVT1500m2'乙烯球罐的建造Vol20. No8 2003代号和日期进行了记录,以便检查。5球罐安装工艺及质量控制5.4球罐组焊后的质量检查5.1 球罐组装(1)焊缝外观质量该球罐储存低温介质,且壁厚较厚,从减少组装考虑到该球齼在低温工况条件下运行,为了减和焊接应力等着重点出发，球罐组装采用以赤道带小应力集中,组焊后对内、外壁全部焊缝打磨消除焊为基准的张线单片散装成形法。球壳板组装成球波,对焊缝余高较高处进行修磨并控制在0.5 ~ 2oum后,对其几何尺寸进行了检查,其结果见表4。范围内。表4球罐组装后几何尺寸检查结果(2)球罐组焊后几何尺寸检查I坡口两极间净距与 赤道带的球罐组焊完毕后,对其几何尺寸进行了检查,结项目棱角值错边量|间陈设计内直径差| 椭圆度(°)果见表5。技术条件≤6≤2 0~4≤42表5球罐焊后几何尺寸检查结果(mm)实测值0~40~2 0-410焊縫两极间净|赤道带 最大| 赤道直5.2 焊接前准备项目棱角值余高距与设计|内直径与最径公差内直径差小内直径差(1)焊工培训技术条件≤7| 0~2.5≤60组焊前为了使安装公司焊工适应采用小线能量实测值0~40.3-2.520160(30kJ/cm以下)焊接07MnNiCrMoVDR钢,对参加该球罐焊接的焊工均进行了立焊位置的考核,所有的(3)焊缝无损检测考核试板经X射线、-40C冲击性能及冷弯性能检按JB4730- -94对主体对接焊缝进行了100% 射验全部合格。线检测和超声检测，I 级片率达90.2% (其余为II(2)焊条复验级片),超声检测结果均为I级。另对球罐的所有焊球罐主体焊缝、安装用工卡具、予焊件等与球壳缝表面、球罐定位块清除后的焊迹等部位进行了板焊接的焊缝,均采用03.2、04.0的PP.J607RH 高100%磁粉检测,符合JB4730- -94 I级。韧性超低氢型焊条。安装单位对该焊条按批进行了5.5 球罐焊后整体热处理验收和复验,焊条熔敷金属的杂质元素S、P含量均本台球罐焊后热处理规范为570+5Cx2h。焊分别小于0.006%、0.012%, - 50C Av检验及复验后整体热处理采用球内燃烧法,为了更好的控制温的平均值分别为89J、78J;焊条熔敷金属经(570士差,安装公司在球罐下极带外侧安装了电加热器,作10)Cx7h热处理后,其-40CAxv平均值也达到为罐体低温区域的辅助加热措施,从现场热处理记72J,焊条熔敷金属扩散氢[H]含量(气相色谱法)为录曲线可看出其恒温阶段实际温差控制在土14C范4.0mL/ 100gc围内。热处理后对球罐内、壁所有焊缝表面进行了(3)焊接工艺评定100%磁粉检测,未发现超标缺陷,符合JB4730-94安装公司根据JB4708- -001233--1998 及I级。技术条件进行了焊接工艺评定(热处理恒温时间为5.6产品焊接试板的制作及其性能试验5h) ,并经有关部门审定合格,其焊缝中心、热影响区该球罐共制作了三块产品焊接试板,并均匀布- 40CAkw平均值分别达105]、136J。置在球罐上极带高温区域,热处理后安装公司对其5.3 焊接质量控制进行了力学性能及冷弯性能试验,试验结果见表6。焊前清除坡口两侧50mm范围内的水锈、油污5.7 球罐水压试验和气密性试验等,焊接过程中预热温度和层间温度基本控制在球罐水压试验的压力为2.75MPa,水压试验过130 ~ 180C范围内,后热消氢处理的温度控制在200程中球罐所有焊接接头和连接部位无任何渗漏及异~ 230%之间,焊接线能量均控制在30kJ/cm以下，常现象。水压试验后对球罐对接焊缝进行了100%每层厚度均小于3.5cm。球罐外侧焊缝焊接完毕,超声检测及所有焊缝内、外表面进行了100%磁粉内壁清根打磨后进行渗透检测，结果全部符合检测,按JB4730- -94均为I级。JB4730- -94 I级的要求。球罐主体焊接的工艺参数球罐气密试验压力为2.20MPa,气密性试验过均按焊工钢印号(不允许在钢板表面打钢印) .焊缝程中中国煤化工(下转第 56页)38●YHCNMHG.经验交流文献题录、图片信息舞台以及国内外信息等栏目,并有丰富的产品广告信息。本刊系中国科技论文统计分析刊源,自199年起一直被美国工程信息公司(E)定为Ei Pag Ome数据库收录期刊,1996年人编中国学术期刊光租版(CAJ- ),199年加入中国期刊网。先后荣获全国机械行业优秀科技期刊一等奖和第五届全国石油和化1.行业优秀期刊- -等奖。国内外公开发行,双月刊.大16开本.单价8元，全年订价48元。全国各地邮局均可订阅。邮发代号:54- -19。逾期订阅者可向本刊杂志杜索取订单。地址:甘肃省兰州市七里河区敏煌路1555 号兰州石油机械研究所内，邮编:7300S0,E - mil:yhgh@ lpmi. ac. cn或shgb@ homail. com,电话:(0931)2356471，234249 ,传真:(0931)242485。欢迎订阅2004年《化工机械》杂志《化工机械>是国内外公开发行的中央级化工机械专业技术刊物,是全国优秀期刊及中文核心期刊，多次荣获部.省级奖动。由化工部化T机械研究院与中国化工学会化工机械专业委员会合办。《化工机械>创f于1974 年.主要报道化工机器、化学I程及设备.化工材料及防腐蚀的科技成果.实用技术、双革经验和科技信息，可供从事科研、设计生产和教学工作者参考。《化工机械》为双月刊,大16开本,64页,逢双月5日出版，单价8.00元,全年48.00元。邮发代号:54- 22, 全国各地邮局均可订阅,漏订读者可汇款到编辑部补订。本刊承接彩色、黑白广告业务，愿热忱为国内外企业服务,宣传企业形象,推广户品技术。地址:兰州西尚合水北路3号,邮编:730060.电话: (0931)7311073,传真:(931)7311073. E - mail:hgjx @ chenmach. cun,网址:http: // www. chemach. com。(上接第38页}泄露现象,保压无降压。6结语表6球罐产品焊接试板力学性能及冷弯性能拉伸试验冲击试验弯曲(1)制造厂严格控制原材料的复验、球片压制、煤接试验.位置o。嘶裂映口位置- 40CAxv(J)|D=4a零部件组焊及产品最终检验等关键环节,球片的制(MPa)位置180造质量达到或高于设计的要求;小坡口侧100, 124, 126(2)安装单位严格控制球罐组装工艺、焊接工立煤645母材大坡口侧(1/48)| 104,76,120三件艺焊后整体热处理规范及质量检验等关键环节,确热影响区(1/48)] 212,214,248保了球罐整体质量优良。180,172. 150横焊630母材年大坡口侧(1/46) 40,172,150合格收稿日期:2003 - 07-09热影响区(1/48) 192, 178,224作者简介:张建军(1966- ),男,高级工程师，现从事压力容.平焊50,58,170630母材中强大坡口侧(1/48)| 17,56,100 | 三件器设计与总承包工作。通讯地址:甘肃省兰州市西固区兰化工程公司。仰焊，热影响区(1/48) 83, 198,62;简讯大连冰山集团金州重型机器有限公司新置设备信息1.2002年大连冰山集团金州重型机器有限公司利用国债贷款购进并安装的微机控制的大型水平下调式三辊卷板机,其最大卷板厚度为10mn/20mm(冷/热) ,最大卷板宽度为400mm近一年来,该机不仅完成了本公司近10台产品中的厚板卷简工作,其中最大铬钼钢工件板厚已近142mm, 板宽3820mm,而且还为-重等单位制作了- -些厚大简体。该机的正常使用与公司原有技术的结合,提高了该公司压力容器制造能力的档次。2、国内压力容器制造企业自身拥有的最大油压机即将在大连冰山集团金州重型机器有限公司安装。这台油压机为龙门双动式,总重约7MN,最大压力可达66N,内外滑块最大行程为200m,檔梁离工作台最大距离为5200nm,正面开档5600mm。工作台为可移动式,移出距离为600mm,承重600KN。该机操作便利,是压制大型封头及球形瓣片或压边拉伸工件等工序的必备设备。公司专为这台油压机新建的200m2厂房已竣T,该油压机装配基坑也同时宗T:预计今年年底该设备即可投入运行。中国煤化工. 56.THCNMHG