天然气球罐安装工程的质量控制

【摘 要】压力容器技术的发展促进了球罐趋向大型化以及高参数方向的发展.但是与之伴随的是安装工程质量控制的难度与日俱增,为此需要对球壳材料、安装过程等进行严格的监督.文章从球壳板及零部件验收及复验、球罐组装、球罐焊接、球罐焊后质量检查等方面对于10000立方米天然气球罐安装工程的质量控制进行了论述分析.

【关 键 词】天然气；球罐；安装工程；质量控制；分析

球罐作为石油炼制企业以及石油化工企业用于贮存液态或者气态介质的主要设施,近年来逐渐向大型化的方向发展,因此对于安装工程的质量控制提出了更高的要求,如何确保球罐的安装质量成了面临的主要难题.结合重庆燃气公司头塘储配站4台10000立方米天然气球罐安装过程做简要分析.

1.球罐现场安装质量控制

1.1开工前的准备工作实施球罐现场安装施工之前要做好相应的准备工作,主要有以下几点：（1）图纸会审与设计交底；（2）施工组织设计的编制与审批,这一工作主要由监理单位、建设单位以及安装单位联手进行完成；（3）球壳板与组件的质量验收,具体说来包括球壳板组焊件及支柱的检查、技术文件及资料的检查、焊接材料及其它辅助材料的检查；（4）除此之外还有球罐基础检查验收、球壳板曲率检查、球壳板翘曲度检查、球壳板厚度检查及球壳板几何尺寸抽查.

1.2球罐组装检查球罐的组装顺序为：支柱、赤道带、下温带、上温带、下极带、上极带,只有上一工序检查合格后方可进入下一道工序施工.检测的项目主要有：对口间隙、对口错边量、对口棱角度、赤道线水平误差、支柱垂直度、球罐维装后椭圆度等,一切的质量标准要符合《球形储罐施工及验收规范》(GB50094-2010)的相关规定.

1.3球罐焊接质量控制（1）焊工的管理.上岗的焊工必须持有锅炉压力容器焊工合格证,并且在有效期之内.参与焊接的焊工的资质需要向监检以及监理报批,选择有经验的优秀焊工.（2）焊接材料.使用的焊条要有质量证明书并且复验合格,机械性能及扩散氢含量符合相关标准要求.严格检查药皮是否完整、钢芯是否生锈,入库的焊条要有质量说明书,烘烤后的焊条放入恒温箱备用,同时设置专人负责焊条的管理、发放.（3）焊接的环境,当实际的施工中遇到以下几种环境如未采取有效防护措施时要停止焊接：风速超过8m/s、雨雪天气、湿度达到90%以上、温度低于—5度.（4）焊接工艺管理.焊接工艺的评定要按照NBT47014—2011《承压设备焊接工艺评定》的要求进行,并编写焊接作业指导书.

1.4球壳板及零部件验收及复验（1）球片几何足寸和曲率捡查.检查要按照图纸以及GB12337进行,按照20%的比例对球壳板的几何尺寸进行抽查,以确保球罐的安装质量.（2）球片测厚；（3）无损检测.按照GB50094标准,由安装公司对于20%的球壳进行全板面以及周边的超声检测,对于发现的缺陷要提出修复方案,处理后再进行超声复验.

2.球罐组装

本安装工程使用分带组装法对1万立方米球罐进行安装,其程序为：吊装14根下支柱、赤道带组装、下温带组装、上温带组装、下极带组装、上极带组装.

2.1吊装支柱由于上下支柱是在空中实现组队,因此无需较大的场地以及胎具,但是支柱垂直度的调节需要在脚手架上进行,为施工带来了较大的困难.

2.2吊装赤道带首先将相邻的两块的带柱腿的赤道板用拖拉绳固定,之后插入不带支柱的赤道板,之后依次进行其余各赤道板的安装.

2.3吊装温带板、极带板温带板、极带板按顺序依次吊装到位,用龙门卡、方（圆）销固定在定位块上面.安装完毕后的球罐要对各个分带进行调整,保证间隙在2±2mm,错边量不大于3mm,棱角度小于7mm,将各分带及环缝点焊加固.

3.球罐焊接

3.1焊接材料以及焊缝形式球壳板材料为15MnNbR,本次焊接使用的焊条为J557RH,经过复验,焊条的成分、扩散氢含量以及力学性能等参数符合设计要求.球壳板的坡口形式采用标准形式,即外坡口外为60度,内坡口为55度,使用这种坡口焊法对于处于仰焊位置的下温带、赤道带、下极带焊缝有着便于气泡清根的优势,同时也对于焊工的技能以及劳动强度提出了更高的要求.

3.2焊工布置以及质量控制此外在焊接时各夹具附近的预热温度要与正式焊接的工艺一致,预热的范围为焊缝中心的两侧,宽度控制在厚度的三倍,每一条焊缝的测温点不能少于三对,使用接触式触点测温仪进行测温,整个焊接的过程遵照对称等速施焊、先焊纵缝、后焊环缝,先焊外侧、后焊内侧的原则.

上面已经论述到焊工上岗的资格,不再复述.每一台球罐都要由14名焊工进行对称的焊接,焊接过程按照环缝隔断对称进行、纵缝隔缝布置的原则以达到减少焊接变形以及应力阻碍,从而保证球罐的整体几何尺寸；通过火焰加热以及控制预热、层间的温度,使其达到100～150度,后热温度控制在200～250度,保温时间为0.5～1小时,焊接的线能量跟踪抽查实测不大于30KJ/cm.

3.3焊缝余高由于焊缝的余高容易引发疲劳断裂以及脆性断裂,焊接要求焊缝的余高外表面在0～1mm,内表面0～0.5mm,同时消除其他表面缺陷.

3.4焊接试板采用与球罐相同的焊接条件以及焊接工艺焊接平+仰、立、横位置试板各一块,产品试板力学性能数值要符合相关标准要求.

4.球罐焊后质量检查

球罐焊后棱角度、错变量、椭圆度及支柱垂直度检查结果都符合相关标准规范要求.

此外还要进行焊后的无损检测,包括射线检测、磁粉与渗透检测,以及由于超标缺陷引起的返修.之后就是进一系列的试验,包括充水沉降试验、球罐气压试验、气密性试验,以保证天然气球罐安装工程的质量.

5．无损检测情况

重庆燃气公司头塘储配站10000m3天然气球罐单台焊缝总长约1116m,射线检测拍片3772张.由于焊接工艺控制严格,四台球罐的总体焊接质量较好,射线检测一次合格率超过99.52%,一级片率达到86.31%,这在大型球罐施工中是不多见的.所有返修部位都一次合格,没有出现超次返修情况.

结束语

通过以上1万立方米球罐的安装实践表明,我国的球罐安装标准有着很好的可操作性.同时随着我国早球罐材料、设计、施工方面的不断进步,我国的球罐生产能力必将获得极大的提升.