2000m3乙烯球罐建造

第39卷第3期石油化工設備Vol.39 No.32010年5月PETRO-CHEMICAL EQUIPMENTMay 2010文章編號: 1000-7466 (2010) 03-0064-042000m3乙烯球罐建造張一任'，全春華2,王勇2(1.合肥通用機械研究院，安徽合肥230088;2.中國石油獨山子石化公司,新疆獨山子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)程中對其安裝工藝及質(zhì)量進(jìn)行了嚴格控制，制造的球罐整體質(zhì)量良好，各項指標達到了較高水平。關(guān)鍵詞:球罐;乙烯;技術(shù)指標:建造中圖分類(lèi)號: TE 972文獻標志碼: 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建造了1.2承壓部件12臺乙烯球罐,這些球罐體積均為2000 mr',內直徑承壓部件采用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)出口接管鍛件級別為IV級,其余鍛件級別為I38 mm。球罐設計溫度- 45 C,設計壓力1.90 MPa,采級,其-50 C的Axv(平均值)≥60J。用分析設計法設計。文中對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)指標球罐焊接時(shí)應嚴格控制焊接線(xiàn)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定試板熱處理規球殼用JFE-HITEN610U2L鋼板的化學(xué)成分(熔范為(570+15) Cx2 h。焊接工藝評定和產(chǎn)品試板焊煉分析)在滿(mǎn)足GB 19189- -2003《壓 力容器用調質(zhì)縫、熱影響區的-45 C的Axv(平均值)≥47J。高強度鋼板>的前提下"，還應保證w(P)≤0.015%、1.4無(wú)損檢測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[2]對球罐進(jìn)行無(wú)損檢值應不小于80J。鋼板應逐張按JB/T 4730- -2005測,檢驗率均比GB 12337- -1998 《鋼制球形儲罐》《承壓設備無(wú)損檢測》進(jìn)行超聲波檢測及復驗2,的要求有較大幅度的提高B)。100%達到I級。對凸緣與殼體、凸緣與法蘭的對接焊縫,除進(jìn).中國煤化工收稿日期: 2010-01-10YHCNMHG作者簡(jiǎn)介:張一任(1955-),男, 安徽合肥人,教授級高級工程師,學(xué)士,長(cháng)期從事壓力容器用鋼研究、設備建造及設備監理工作。第3期張一任,等:2000m'乙烯球罐建造,65●行100%X射線(xiàn)檢測( I級為合格)外,對凸緣與殼體球罐球殼板幾何尺寸(除坡口外)以及球罐安的對接焊縫還應進(jìn)行100%超聲波檢測(I級為合裝幾何尺寸允差均比文獻[3]的要求有所提高。格)。球罐主體對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(xiàn)檢測(I級為合格)外，還要求進(jìn)行100%超聲波檢測(I級為合格)。球罐整體熱處理前后以及水壓試2.1 JFE-HITEN610U2L鋼板驗收及復驗驗后,應分別對球殼板上所有焊縫及其工卡具清除制造單位對12臺球罐共408張JFE-HITEN后焊跡等部位進(jìn)行100%表面檢測( I級為合格)。610U2L鋼板進(jìn)行了復驗,復驗結果為,鋼板的超聲球罐水壓試驗后,對主體對接焊縫進(jìn)行100%超聲波波檢測均達到I級標準，元素S、P質(zhì)量分數均在要檢測( I級為合格)。求范圍之內,-50C低溫沖擊功遠高于要求值80J,1.5球罐幾何尺寸各項指標均符合表1和表2的規定。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)景分數≤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)要求拉伸試驗沖擊試驗冷彎試驗交貨狀態(tài)回火板厚/mm取樣方向及 部位試驗Ax平均Av單 個(gè)溫度/心RJMPaRs/MPaA1%b=2a,180溫度/C值/J調質(zhì)≥6102或38 橫向14、板厚114 610-730≥490≥19-50≥80≥64d=3a2. 208MnNiCrMoVD鍛件復驗成分技術(shù)要求值和力學(xué)性能技術(shù)要求值分別見(jiàn)表3該乙烯球罐承壓部件所采用的08MnNiCrMoVD和表4。復驗結果表明鍛件各項指標均高于其技術(shù)鍛件是由無(wú)錫法蘭鍛件廠(chǎng)生產(chǎn)的，該鍛件的化學(xué)要求。費3 08MnNiCrMoVD鍛件化學(xué)成分 (熔煉分析) 技術(shù)要求PViC4ovcm質(zhì)量分數≤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(chēng)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焊條復驗如表5和表6中所列出的規定。焊條經(jīng)400 Cx1 h烘干乙烯球罐主體焊接采用與JFE-HTTEN610U2L后以色譜法測定的焊條熔敷金屬擴散氫含量[H]≤材質(zhì)相配套的LB-65L焊條。經(jīng)過(guò)復驗,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 擊試驗元隸CSiMnPSNli B中國煤化工，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●石油化工設備2010年第 39卷2.4球殼板壓制及質(zhì)量控制量和焊接應力出發(fā),采用以赤道帶為基準的單片散對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?；鹧媲懈?球殼板曲率采用3m內控樣板檢查,曲率球殼板組裝之后對其幾何尺寸進(jìn)行了檢查,結合格后再檢查球殼板幾何尺寸4。對于因切割坡口果見(jiàn)表7。造成曲率超標的球片應重新進(jìn)行校型,以保證幾何表7球罐組裝后幾何尺寸檢查結果mm尺寸的精度。項目直徑公差 橢圓度錯邊量棱角度對口間隙2.5零部件組焊及質(zhì)量控制允差≤50s50≤2E62.5.1 焊接工藝評定[5]最大值+252+3制造廠(chǎng)根據JB 4708- -2000《鋼制壓 力容器焊接3.2 焊前準備工藝評定》及技術(shù)條件進(jìn)行了JFE-HITEN610U2L+合肥通用機械研究院以及國內相關(guān)單位對08MnNiCrMoVD、08MnNiCrMoVD +08MnNiCrMoVDJFE-HITEN610U2L鋼進(jìn)行了多次焊接性試驗,發(fā)現多項焊接工藝評定,工藝評定結果經(jīng)有關(guān)部門(mén)審查該鋼的焊接工藝重點(diǎn)是防止tas過(guò)長(cháng)導致奧氏體晶合格。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,當焊接厚度為制造廠(chǎng)對焊前預熱溫度、層間溫度、焊接線(xiàn)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)行了嚴格控制,對接管與法.接冷裂紋的前提下，應當盡可能采用低的焊接線(xiàn)能蘭、小凸緣與法蘭(內壁不能進(jìn)行焊接)對接環(huán)焊縫量施焊,以保證焊縫及熱影響區具有充足的塑性和采用了氬弧焊打底。對無(wú)法進(jìn)行X射線(xiàn)或超聲波檢韌性。測的插入式接管與球殼板焊縫，通過(guò)調整坡口角度安裝公司根據文獻[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定,依據焊接工藝極板的組裝、焊接以及上支柱與赤道板的組裝、焊評定制定的預熱溫度不小于125C，層間溫度125~接均在專(zhuān)用的組裝平臺上進(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(jiàn)表8。平焊、立焊、橫焊及仰焊對所有焊縫內外表面均進(jìn)行打磨以消除焊波,位置下的焊接線(xiàn)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)損檢測平焊、橫焊03.2100~130對凸緣與殼體、凸緣與接管、凸緣與法蘭以及04.0150-180接管與法蘭的全部對接焊接接頭進(jìn)行了100%射線(xiàn)立焊、仰焊90-120檢測,一次合格率達99% (最高返修l次)。對凸緣與140-170殼體的對接焊接接頭進(jìn)行了100%超聲波檢測,結果為了使焊工適應以小線(xiàn)能量(35 kJ/em)焊接全部為1級。在上支柱與赤道板及凸緣、接管與中JFE-HITEN610U2L鋼,組焊前對所有參加球罐焊接極板焊縫校形后,對其進(jìn)行了100%表面檢測,結果均的焊工進(jìn)行了理論知識培訓和考試,并對立焊位置為1級。進(jìn)行了現場(chǎng)模擬考核，所有考核試板經(jīng)X射線(xiàn)、2.6球殼板質(zhì)量檢查- -50 C沖擊試驗及冷彎試驗檢測，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、對坡口表面進(jìn)行100%磁粉檢測,按文焊前清除坡口兩側50 mm范圍內的水、銹、油獻[2]評定全部為I級。污等,焊接過(guò)程中預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且內壁清根打磨該球罐儲存低溫介質(zhì),且壁厚較厚,從減少組裝后進(jìn)行滲透檢測，結果全部符合文獻[2] 1 級的要第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均按焊工鋼印號(不按文獻[2]對主體對接焊縫進(jìn)行100%射線(xiàn)檢測允許在鋼板表面打鋼印)、焊縫代號和日期進(jìn)行了和超聲波檢測,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,超聲波檢測結該乙烯球罐在低溫工況條件下運行,為了減小果均為1級。另對球罐的所有焊縫表面球罐定位應力集中,組焊后對內壁、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,符合波，對焊縫余高較高處進(jìn)行修磨并且將其控制在0~文獻[2] I級要求。1.5 mm。球罐組焊完畢后對其幾何尺寸進(jìn)行了檢查,3.5焊后整體熱處理結果見(jiàn)表9。球罐焊后熱處理規范為(570+15)9Cx2h。焊后表9球罐組焊后幾何尺寸檢查結果mm整體熱處理采用加壓旋轉內燃法,為了更好地控項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安裝了電加熱允差≤60-1.5≤S0≤50器,作為罐體低溫區域的輔助加熱措施,從現場(chǎng)熱最大值+:+25+8處理記錄曲線(xiàn)可看出，其恒溫階段實(shí)際溫差控制在+14 C內。表10 12臺乙烯球罐產(chǎn) 品焊接試板部分檢驗結果拉伸試驗沖擊試驗代表.R./ MPa焊縫區沖擊功Aw/J熱影響區沖擊功A/J部位最大最小平均平均最大橫焊6552563917851132906023864296446t90114250平焊+仰焊650630638172420247熱處理完畢后對球罐內壁、外壁所有焊縫表面點(diǎn),制造廠(chǎng)嚴格控制原材料的復驗、球片壓制零部進(jìn)行了100%磁粉檢測，未發(fā)現超標缺陷,符合文獻件組焊以及產(chǎn)品最終檢驗等環(huán)節,使球片的制造質(zhì)[2]中的I級要求。量達到或者高于設計要求。同時(shí),安裝單位嚴格控3.6產(chǎn)品焊接試板制球罐的組裝工藝、焊接工藝、焊后整體熱處理規按照文獻[3]要求制備每臺球罐的產(chǎn)品焊接試范以及質(zhì)量檢驗等關(guān)鍵環(huán)節，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?jì)?yōu)良。的力學(xué)性能檢驗》規定進(jìn)行力學(xué)性能檢驗,12臺乙烯球罐38 mm厚產(chǎn)品焊接試板的拉伸試驗及參考文獻:-45C沖擊試驗檢驗結果見(jiàn)表10,拉伸試驗斷裂位[1] CB 19189- 2003,壓力容器用調質(zhì)高強度鋼板[S].置均在焊縫處。按D=4a、a=180°進(jìn)行彎曲試驗(側[2] JB/T4730- -2005,承壓設 備無(wú)損檢側[S].[3] CB 12337 -1998,鋼制球形儲罐[S].彎),結果均合格。[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水壓試驗和氣密性試驗工設備,2009 .38(9):37-40.球罐水壓試驗壓力為2.375MPa,水壓試驗過(guò)程[5] JB 4708- 2000,鋼制壓力容器焊接工藝評定[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.NK-HITEN610U2L銅板焊接冷裂紋敏?，F象。水壓試驗后對球瓘對接焊縫進(jìn)行了100%感性[J]石油化工設備2006.35(4);:13-16.超聲波檢測,對所有焊縫內外表面進(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,按文獻[2]均為1級。感性[J].石油化I設備,005.34(3):6-8.球罐氣密性試驗壓力為1.90 MPa,氣密性試驗[8] 宋宏林,王 軍,雷強JFE-HTEN610U2L鋼焊接 接頭斷裂韌性試驗[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)任何泄漏現象,保[9]“中國煤化工HIEN61IOIL壓過(guò)程中無(wú)降壓。4.26(4):32-35.4結語(yǔ)[10] JYHCN M H G要試板的力學(xué)性能檢驗[S].介紹了2000m低溫乙烯球罐的技術(shù)指標特(張編)