第39卷第3期石油化工設(shè)備Vol.39 No.32010年5月PETRO-CHEMICAL EQUIPMENTMay 2010文章編號(hào): 1000-7466 (2010) 03-0064-042000m3乙烯球罐建造張一任'，全春華2,王勇2(1.合肥通用機(jī)械研究院，安徽合肥230088;2.中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司,新疆獨(dú)山子833600)摘要:介紹了某2000m乙烯球罐的技術(shù)特點(diǎn)、制造工藝及質(zhì)量要求，在球罐建造過(guò)程中對(duì)其安裝工藝及質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格控制，制造的球罐整體質(zhì)量良好，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了較高水平。關(guān)鍵詞:球罐;乙烯;技術(shù)指標(biāo):建造中圖分類號(hào): TE 972文獻(xiàn)標(biāo)志碼: BFabrication of 2 000 m3 Ethylene Spherical TankZHANG Yi-ren', QUAN Chun-hua', WANG Yong(1.Hefei General Mechanical Research Institute, Hefei 230088, China;2.CNPC Dushanzi Petrochemical Company, Dushanzi 833600, China)Abstract:The technical specification, process and quality requirement of 2 000 m3 ethylene sphericaltank were introduced. A strict installation procedure and quality were controlled. The entire sphericaltank was good in quality and all items reached high level.Key words: spherical tank; ethylene; technical index; fabrication2006年某單位在化工裝置全壓力罐區(qū)建造了1.2承壓部件12臺(tái)乙烯球罐,這些球罐體積均為2000 mr',內(nèi)直徑承壓部件采用08MnNiCrMoVD鍛件,人孔、凸緣15.7 m。球殼板材質(zhì)為JFE-HITEN610U2L鋼板，壁厚及進(jìn)出口接管鍛件級(jí)別為IV級(jí),其余鍛件級(jí)別為I38 mm。球罐設(shè)計(jì)溫度- 45 C,設(shè)計(jì)壓力1.90 MPa,采級(jí),其-50 C的Axv(平均值)≥60J。用分析設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。文中對(duì)該球罐的建造情況進(jìn)行1.3焊接簡(jiǎn)要介紹。球罐主體焊接采用LB-65L焊條，其-50 C的Axv(平均值)≥60J。1球罐技術(shù)指標(biāo)球罐焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量不大于1.1球殼用鋼板35 kJ/cm,球罐整體熱處理工藝評(píng)定試板熱處理規(guī)球殼用JFE-HITEN610U2L鋼板的化學(xué)成分(熔范為(570+15) Cx2 h。焊接工藝評(píng)定和產(chǎn)品試板焊煉分析)在滿足GB 19189- -2003《壓 力容器用調(diào)質(zhì)縫、熱影響區(qū)的-45 C的Axv(平均值)≥47J。高強(qiáng)度鋼板>的前提下"，還應(yīng)保證w(P)≤0.015%、1.4無(wú)損檢測(cè)w(S)≤0.005%。鋼板-50 C低溫沖擊功Axv平均制造和安裝時(shí)需按文獻(xiàn)[2]對(duì)球罐進(jìn)行無(wú)損檢值應(yīng)不小于80J。鋼板應(yīng)逐張按JB/T 4730- -2005測(cè),檢驗(yàn)率均比GB 12337- -1998 《鋼制球形儲(chǔ)罐》《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》進(jìn)行超聲波檢測(cè)及復(fù)驗(yàn)2,的要求有較大幅度的提高B)。100%達(dá)到I級(jí)。對(duì)凸緣與殼體、凸緣與法蘭的對(duì)接焊縫,除進(jìn).中國(guó)煤化工收稿日期: 2010-01-10YHCNMHG作者簡(jiǎn)介:張一任(1955-),男, 安徽合肥人,教授級(jí)高級(jí)工程師,學(xué)士,長(zhǎng)期從事壓力容器用鋼研究、設(shè)備建造及設(shè)備監(jiān)理工作。第3期張一任,等:2000m'乙烯球罐建造,65●行100%X射線檢測(cè)( I級(jí)為合格)外,對(duì)凸緣與殼體球罐球殼板幾何尺寸(除坡口外)以及球罐安的對(duì)接焊縫還應(yīng)進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)(I級(jí)為合裝幾何尺寸允差均比文獻(xiàn)[3]的要求有所提高。格)。球罐主體對(duì)接焊縫熱處理前除進(jìn)行100%X射2球罐制造工藝及質(zhì)量要求線檢測(cè)(I級(jí)為合格)外，還要求進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)(I級(jí)為合格)。球罐整體熱處理前后以及水壓試2.1 JFE-HITEN610U2L鋼板驗(yàn)收及復(fù)驗(yàn)驗(yàn)后,應(yīng)分別對(duì)球殼板上所有焊縫及其工卡具清除制造單位對(duì)12臺(tái)球罐共408張JFE-HITEN后焊跡等部位進(jìn)行100%表面檢測(cè)( I級(jí)為合格)。610U2L鋼板進(jìn)行了復(fù)驗(yàn),復(fù)驗(yàn)結(jié)果為,鋼板的超聲球罐水壓試驗(yàn)后,對(duì)主體對(duì)接焊縫進(jìn)行100%超聲波波檢測(cè)均達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，元素S、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在要檢測(cè)( I級(jí)為合格)。求范圍之內(nèi),-50C低溫沖擊功遠(yuǎn)高于要求值80J,1.5球罐幾何尺寸各項(xiàng)指標(biāo)均符合表1和表2的規(guī)定。表1 JFE-HITEN610U2L鋼板化學(xué)成分 (熔煉分析)技術(shù)要求%元素SMnNiMNP Pg質(zhì)景分?jǐn)?shù)≤0.090.15-0.40 1.00-1.60 ≤0.015 ≤0.005 0.30-0.60 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.06 ≤0.03 ≤0.20 ≤0注: P=w(C)+tw(Si )/30+wo( Mn )/20+w(Ca )/20+w0(N )60++(>)/20+u(Mo)/I5+w(V )/10+5w(B)Pox=w(r)+w(Cu)+2w(Mo)+10w(V)+7@(Nb>+5w(T)-2表2 JFE-HITEN610U2L鋼板力 學(xué)性能技術(shù)要求拉伸試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)交貨狀態(tài)回火板厚/mm取樣方向及 部位試驗(yàn)Ax平均Av單 個(gè)溫度/心RJMPaRs/MPaA1%b=2a,180溫度/C值/J調(diào)質(zhì)≥6102或38 橫向14、板厚114 610-730≥490≥19-50≥80≥64d=3a2. 208MnNiCrMoVD鍛件復(fù)驗(yàn)成分技術(shù)要求值和力學(xué)性能技術(shù)要求值分別見表3該乙烯球罐承壓部件所采用的08MnNiCrMoVD和表4。復(fù)驗(yàn)結(jié)果表明鍛件各項(xiàng)指標(biāo)均高于其技術(shù)鍛件是由無(wú)錫法蘭鍛件廠生產(chǎn)的，該鍛件的化學(xué)要求。費(fèi)3 08MnNiCrMoVD鍛件化學(xué)成分 (熔煉分析) 技術(shù)要求PViC4ovcm質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.100.20-0.40 1.10-1.40≤0.015≤0.010 1.35-1.60 0.20-0.60 0.20-0.50 0.02-0.06 ≤0.25≤0.25注: P_=w (C)加(Si) /30+w (Mn) /20+wu (Cu) /20+w (Ni) 160+wo (C2) 20+wo (Mo) /15+uo (M /10+5w (B)表408MnNiCrMoVD鍛 件力學(xué)性能技術(shù)要求取樣方向公稱Axv平均Ax單個(gè)溫度/心C厚度/mmRsMPa溫度心C .切向、軸向或徑向≤300600-770≥480≥l≥60≥422.3 LB-65L焊條復(fù)驗(yàn)如表5和表6中所列出的規(guī)定。焊條經(jīng)400 Cx1 h烘干乙烯球罐主體焊接采用與JFE-HTTEN610U2L后以色譜法測(cè)定的焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫含量[H]≤材質(zhì)相配套的LB-65L焊條。經(jīng)過(guò)復(fù)驗(yàn),LB-65L焊條0.05 mLg。熔敷金屬的化學(xué)成分及力學(xué)性能(SR狀態(tài))分別符合表6 LB-65L焊條熔敷金屬力學(xué)性能技術(shù)要求表5 LB-65L焊 條熔敷金屬化學(xué)成分技術(shù)要求%-50C沖 擊試驗(yàn)元隸CSiMnPSNli B中國(guó)煤化工，Ag平Ax單質(zhì)量≤≤1.00~≤≤2.00~ 0.13-≤≤:YHCNMH(均值J個(gè)值/≥490 610-730 ≥19 ≥60≥48分敷0.10 0.60 1.60 0.015 0.010 2.75 0.25 0.0300.002 510)Cx4h處理●66●石油化工設(shè)備2010年第 39卷2.4球殼板壓制及質(zhì)量控制量和焊接應(yīng)力出發(fā),采用以赤道帶為基準(zhǔn)的單片散對(duì)球殼板采用二次立體下料法,坡口加工采用裝成型法組裝球罐。火焰切割,球殼板曲率采用3m內(nèi)控樣板檢查,曲率球殼板組裝之后對(duì)其幾何尺寸進(jìn)行了檢查,結(jié)合格后再檢查球殼板幾何尺寸4。對(duì)于因切割坡口果見表7。造成曲率超標(biāo)的球片應(yīng)重新進(jìn)行校型,以保證幾何表7球罐組裝后幾何尺寸檢查結(jié)果mm尺寸的精度。項(xiàng)目直徑公差 橢圓度錯(cuò)邊量棱角度對(duì)口間隙2.5零部件組焊及質(zhì)量控制允差≤50s50≤2E62.5.1 焊接工藝評(píng)定[5]最大值+252+3制造廠根據(jù)JB 4708- -2000《鋼制壓 力容器焊接3.2 焊前準(zhǔn)備工藝評(píng)定》及技術(shù)條件進(jìn)行了JFE-HITEN610U2L+合肥通用機(jī)械研究院以及國(guó)內(nèi)相關(guān)單位對(duì)08MnNiCrMoVD、08MnNiCrMoVD +08MnNiCrMoVDJFE-HITEN610U2L鋼進(jìn)行了多次焊接性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)焊接工藝評(píng)定,工藝評(píng)定結(jié)果經(jīng)有關(guān)部門審查該鋼的焊接工藝重點(diǎn)是防止tas過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致奧氏體晶合格。粒粗化以及上貝氏體的生成,從而引起過(guò)熱區(qū)的脆2.5.2組焊質(zhì)量控制化,致使接頭沖擊韌性下降(69)。因此,當(dāng)焊接厚度為制造廠對(duì)焊前預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接線能38 mm的JFE-HITEN610U2L鋼時(shí)，在保證不產(chǎn)生焊量及后熱消氫處理等進(jìn)行了嚴(yán)格控制,對(duì)接管與法.接冷裂紋的前提下，應(yīng)當(dāng)盡可能采用低的焊接線能蘭、小凸緣與法蘭(內(nèi)壁不能進(jìn)行焊接)對(duì)接環(huán)焊縫量施焊,以保證焊縫及熱影響區(qū)具有充足的塑性和采用了氬弧焊打底。對(duì)無(wú)法進(jìn)行X射線或超聲波檢韌性。測(cè)的插入式接管與球殼板焊縫，通過(guò)調(diào)整坡口角度安裝公司根據(jù)文獻(xiàn)[5]分別進(jìn)行了立焊、橫焊、和鈍邊位置等辦法,確保完全焊透。凸緣接管與中平焊+仰焊3種位置的焊接工藝評(píng)定,依據(jù)焊接工藝極板的組裝、焊接以及上支柱與赤道板的組裝、焊評(píng)定制定的預(yù)熱溫度不小于125C，層間溫度125~接均在專用的組裝平臺(tái)上進(jìn)行,采取的反變形措施180C,焊后進(jìn)行(250~300)Cx1h熱處理,各種位較好地控制了球殼板曲率。置下的焊接電流見表8。平焊、立焊、橫焊及仰焊對(duì)所有焊縫內(nèi)外表面均進(jìn)行打磨以消除焊波,位置下的焊接線能量分別為12~35.12~35、12~30及余高控制在0~1.5 mm,上支柱與球殼板連接角焊縫、12~35 kJ/cm。插人式接管與球殼板外表面角焊縫(內(nèi)壁已齊平)表8各種位置下焊接電流均打磨至與母材圓滑過(guò)渡。焊接位置焊條直徑/mm焊接電流/A2.5.3組焊后 無(wú)損檢測(cè)平焊、橫焊03.2100~130對(duì)凸緣與殼體、凸緣與接管、凸緣與法蘭以及04.0150-180接管與法蘭的全部對(duì)接焊接接頭進(jìn)行了100%射線立焊、仰焊90-120檢測(cè),一次合格率達(dá)99% (最高返修l次)。對(duì)凸緣與140-170殼體的對(duì)接焊接接頭進(jìn)行了100%超聲波檢測(cè),結(jié)果為了使焊工適應(yīng)以小線能量(35 kJ/em)焊接全部為1級(jí)。在上支柱與赤道板及凸緣、接管與中JFE-HITEN610U2L鋼,組焊前對(duì)所有參加球罐焊接極板焊縫校形后,對(duì)其進(jìn)行了100%表面檢測(cè),結(jié)果均的焊工進(jìn)行了理論知識(shí)培訓(xùn)和考試,并對(duì)立焊位置為1級(jí)。進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)模擬考核，所有考核試板經(jīng)X射線、2.6球殼板質(zhì)量檢查- -50 C沖擊試驗(yàn)及冷彎試驗(yàn)檢測(cè)，淘汰了不合格的球殼板及坡口幾何尺寸經(jīng)檢查全部符合技術(shù)焊工。條件要求。另外,對(duì)坡口周邊100 mm范圍進(jìn)行100%3.3焊接質(zhì)量控制超聲波檢測(cè)、對(duì)坡口表面進(jìn)行100%磁粉檢測(cè),按文焊前清除坡口兩側(cè)50 mm范圍內(nèi)的水、銹、油獻(xiàn)[2]評(píng)定全部為I級(jí)。污等,焊接過(guò)程中預(yù)熱溫度和層間溫度基本控制在3球罐安裝工藝及 質(zhì)量控制125-中國(guó)煤化工制在250-300,焊接YH下，每層厚度均小3.1球罐組裝于3.5CNM HG且內(nèi)壁清根打磨該球罐儲(chǔ)存低溫介質(zhì),且壁厚較厚,從減少組裝后進(jìn)行滲透檢測(cè)，結(jié)果全部符合文獻(xiàn)[2] 1 級(jí)的要第3期張一任,等:2000 m2'乙烯球罐建造●67●求。球罐主體焊接的工藝參數(shù)均按焊工鋼印號(hào)(不按文獻(xiàn)[2]對(duì)主體對(duì)接焊縫進(jìn)行100%射線檢測(cè)允許在鋼板表面打鋼印)、焊縫代號(hào)和日期進(jìn)行了和超聲波檢測(cè),共拍片16532張，- -次合格16 409記錄以便檢查。張,--次合格率為99.26%,返修123張,主要缺陷為3.4組焊后質(zhì)量檢查夾渣和氣孔,無(wú)裂紋,最高返修1次,超聲波檢測(cè)結(jié)該乙烯球罐在低溫工況條件下運(yùn)行,為了減小果均為1級(jí)。另對(duì)球罐的所有焊縫表面球罐定位應(yīng)力集中,組焊后對(duì)內(nèi)壁、外壁全部焊縫打磨消除焊塊清除后的焊跡等部位進(jìn)行了100%磁粉檢測(cè),符合波，對(duì)焊縫余高較高處進(jìn)行修磨并且將其控制在0~文獻(xiàn)[2] I級(jí)要求。1.5 mm。球罐組焊完畢后對(duì)其幾何尺寸進(jìn)行了檢查,3.5焊后整體熱處理結(jié)果見表9。球罐焊后熱處理規(guī)范為(570+15)9Cx2h。焊后表9球罐組焊后幾何尺寸檢查結(jié)果mm整體熱處理采用加壓旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃法,為了更好地控項(xiàng)目棱角度焊縫余高直徑公差橢圓度制溫差,安裝公司在球罐下極帶外側(cè)安裝了電加熱允差≤60-1.5≤S0≤50器,作為罐體低溫區(qū)域的輔助加熱措施,從現(xiàn)場(chǎng)熱最大值+:+25+8處理記錄曲線可看出，其恒溫階段實(shí)際溫差控制在+14 C內(nèi)。表10 12臺(tái)乙烯球罐產(chǎn) 品焊接試板部分檢驗(yàn)結(jié)果拉伸試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)代表.R./ MPa焊縫區(qū)沖擊功Aw/J熱影響區(qū)沖擊功A/J部位最大最小平均平均最大橫焊6552563917851132906023864296446t90114250平焊+仰焊650630638172420247熱處理完畢后對(duì)球罐內(nèi)壁、外壁所有焊縫表面點(diǎn),制造廠嚴(yán)格控制原材料的復(fù)驗(yàn)、球片壓制零部進(jìn)行了100%磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷,符合文獻(xiàn)件組焊以及產(chǎn)品最終檢驗(yàn)等環(huán)節(jié),使球片的制造質(zhì)[2]中的I級(jí)要求。量達(dá)到或者高于設(shè)計(jì)要求。同時(shí),安裝單位嚴(yán)格控3.6產(chǎn)品焊接試板制球罐的組裝工藝、焊接工藝、焊后整體熱處理規(guī)按照文獻(xiàn)[3]要求制備每臺(tái)球罐的產(chǎn)品焊接試范以及質(zhì)量檢驗(yàn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保了乙烯球罐整體板,按JB 4744- -2000《鋼制壓力容 器產(chǎn)品焊接試板質(zhì)量?jī)?yōu)良。的力學(xué)性能檢驗(yàn)》規(guī)定進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn),12臺(tái)乙烯球罐38 mm厚產(chǎn)品焊接試板的拉伸試驗(yàn)及參考文獻(xiàn):-45C沖擊試驗(yàn)檢驗(yàn)結(jié)果見表10,拉伸試驗(yàn)斷裂位[1] CB 19189- 2003,壓力容器用調(diào)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板[S].置均在焊縫處。按D=4a、a=180°進(jìn)行彎曲試驗(yàn)(側(cè)[2] JB/T4730- -2005,承壓設(shè) 備無(wú)損檢側(cè)[S].[3] CB 12337 -1998,鋼制球形儲(chǔ)罐[S].彎),結(jié)果均合格。[4]竇萬(wàn)波,吳斌.球殼板冷壓成型過(guò)程彈塑性分析[J].石油化3.7水壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)工設(shè)備,2009 .38(9):37-40.球罐水壓試驗(yàn)壓力為2.375MPa,水壓試驗(yàn)過(guò)程[5] JB 4708- 2000,鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定[S].中球罐所有焊接接頭和連接部位無(wú)任何滲漏及異[6] 汪輝,卜華全,房務(wù)農(nóng).NK-HITEN610U2L銅板焊接冷裂紋敏?，F(xiàn)象。水壓試驗(yàn)后對(duì)球瓘對(duì)接焊縫進(jìn)行了100%感性[J]石油化工設(shè)備2006.35(4);:13-16.超聲波檢測(cè),對(duì)所有焊縫內(nèi)外表面進(jìn)行了100%磁7] 譚曉勇,徐宏,王瓊琦,等.NK-HTTEN610U2L鋼焊接冷裂紋敏粉檢測(cè),按文獻(xiàn)[2]均為1級(jí)。感性[J].石油化I設(shè)備,005.34(3):6-8.球罐氣密性試驗(yàn)壓力為1.90 MPa,氣密性試驗(yàn)[8] 宋宏林,王 軍,雷強(qiáng)JFE-HTEN610U2L鋼焊接 接頭斷裂韌性試驗(yàn)[J].壓力容器.2006,23<4);13-15.過(guò)程中采用肥皂水進(jìn)行檢查,無(wú)任何泄漏現(xiàn)象,保[9]“中國(guó)煤化工HIEN61IOIL壓過(guò)程中無(wú)降壓。4.26(4):32-35.4結(jié)語(yǔ)[10] JYHCN M H G要試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)[S].介紹了2000m低溫乙烯球罐的技術(shù)指標(biāo)特(張編)