球形壓力容器的焊接安裝

2022-06-23 17:53:40 字數 2823 閱讀 8862

將工廠預製好的球殼板及支柱等構件,按照設計和規範要求,在工地進行組裝、安裝、焊接成球狀的作業過程。

球形壓力容器簡稱“球罐”,與其他形式的容器相比,其重量與體積之比最小,受力均勻,可以承受較高的壓力,是工業中普遍應用的大容積定容儲氣罐。在冶金工廠中,球罐常用於貯存氧氣、氮氣及保護氣體等,以供氧氣鍊鋼、富氧鼓風、軋鋼熱處理爐及煤氣置換等生產所需用氣。

球罐由球體殼板(分赤道帶、下溫帶、下寒帶、上溫帶、上寒帶和極頂板)、支柱、操作平臺及管件等組成。球罐按其結構型式分為桔瓣式和混合式兩種。根據運輸條件,中、小型球體,多采取由製造廠整體、半球或分帶供貨,大型球體均由製造廠分瓣供貨。球罐在服役過程中易出現脆性破壞,因為其製作、安裝要求比較嚴格,對其裝配的幾何尺寸、焊接質量及整體退火等要實行引數監控和跟蹤檢驗,以保證生產使用的安全。球罐安裝企業要由具有國家勞動部門批准的球罐安裝許可證資格的單位承擔。

球形壓力容器安裝主要包括球體組裝、球體焊接、強度試驗、氣密性試驗和防腐塗裝等內容。安裝前要制訂細緻的施工方案,準備吊裝機具,進行焊工培訓,做好原材料及構件檢驗和檢測條件準備,以保證安裝工作順利進行。

球體組裝

分瓣**球體的組裝方法有散裝法、帶裝法和混合法三種。

散裝法將球殼板一次拼裝成整體後再焊接成球體的方法。在鋼平臺上,先將赤道帶的殼板與支柱組焊,並逐塊吊到基礎上裝配成整環帶,調整好幾何尺寸,然後再以此帶為基準,吊裝溫帶、寒帶等殼板,並用夾具臨時固定。殼板全部裝配成球形體後,檢查和調整形位公差並定位焊接。吊裝機具採用位於基礎中心的中心柱和沿球體外圍行走的自行式起重機。散裝法使用的吊機較小,又可集中吊裝,節省施工機械費用,但焊工在封閉的球體內進行全位置焊接,勞動條件差,焊接難度較大,適合於沒有大型吊機或場地狹窄時的球體安裝。

帶裝法即分步成球法。先將球殼板在平臺上組焊成若干環帶(極帶、溫帶、赤道帶),再用吊機將下極帶吊放到位於球罐基礎中心的臨時胎架上,進行找平找正,然後以此為定位基準,把組焊好的下溫帶、赤道帶等,從下至上依次吊裝就位。每吊完~帶,即應進行環縫裝配和焊接。赤道帶吊裝到位和焊接後即可安裝支柱,拆除臨時胎架。帶裝法可使球殼板在地面上組焊成為環帶,操作條件較好,易於保證焊接質量,也便於組織流水作業,但必須有足夠的組焊場地和大型吊機。

混合法 

因地制宜地採用散裝法和帶裝法兩種組裝球體的方法。可採取以赤道帶為基準,先安裝上半球,然後利用上半球吊裝下半球;也可採取先把下極帶、下溫帶整體吊裝到臨時胎架上,然後分塊安裝赤道帶。

球體焊接

球體焊接是球罐安裝質量的關鍵工序,應做好全過程焊接管理,合理選擇焊接方法及施焊順序,嚴格進行焊縫質量檢驗,消除焊接應力熱處理和試板檢驗等工作。

全過程焊接管理 

包括施工前進行焊接工藝評定和焊工合格考試,施工中健全組織,加強焊材專人管理(分類、保管、烘烤、發放),焊工上崗資格管理以及焊接氣象、焊接順序、質量控制和焊縫返修等管理,並做好記錄。

焊接方法和順序 

球殼的焊接,工地上大多采用手工電弧焊或手工焊和埋弧焊相結合的方法,立縫可採用管狀焊條熔嘴電渣焊。

罐體焊接順序是先焊縱縫,後焊環縫。採用散裝法組裝時,一般先焊外側,後焊內側。用帶裝法組裝時,一般先焊內側,後焊外側。一條焊縫的焊接工藝,一般為:定位焊→外側封底焊→內側焊接→外側碳弧氣刨清根和砂輪打磨→滲透著色探傷檢驗→外側焊接。為了控制焊接變形和保證焊接質量,焊前要進行預熱,施焊中要檢查控制層間溫度,焊後要進行保溫處理。焊接時,可根據具體條件採用全厚度分段反向焊,也可採用第一層焊縫用分段反向焊,其他各層焊縫採用連續焊。縱縫或環縫的焊接,焊工要對稱分佈,同步進行。環縫焊接宜採用多層、多道焊接法。平縫、立縫、仰縫焊接宜採用多層焊接法。每層焊縫均要及時清除焊皮,起、收弧點要錯開。

焊縫質量檢驗

分焊縫外觀檢查和焊縫內部質量檢查。外觀檢查包括對焊縫的咬邊、增寬、餘高和表面氣孔等缺陷的檢查。焊縫內部質量檢查包括焊縫未焊透、裂紋和大尺寸氣孔、夾渣等缺陷的檢查。檢查手段主要採用x或γ射線和超聲波探傷,並輔以磁粉或滲透探傷。對每條對接焊縫及人孔、管座的焊縫要作1。0%的超聲波探傷;對球罐的對接焊縫及其兩側3cm範圍內的內外表面要作100%的磁粉探傷;對t字口焊縫和超聲波檢驗的複檢,要作x射線探傷。對支柱角焊縫及碳弧氣刨坡口處採用著色探傷。焊縫缺陷返修後還須再進行探傷。

消除焊接應力熱處理  

由於球殼板的材質不同,當板厚超過一定限度時,焊後產生的應力會影響球罐的安全工作,因此需作消除焊接應力熱處理以改善焊接接頭的組織,使淬硬組織回火,消除殘餘應力,提高韌性,消除焊接應力熱處理方法有:整體內燃法、遠紅外加熱法、溫水超載法和**法等,其中前兩種應用較多。不同的鋼種應選用不同的熱處理制度。

試板檢驗 

為了驗證焊縫質量,通常在球體焊接的同時,由焊接球罐殼板的焊工製備若干與球殼板相同材質、同等板厚、相同焊接引數和相同熱處理條件的試板。檢驗試板的力學效能,以此推斷球殼焊縫的工作效能。

強度試驗 

最常用的方法是向球罐內充滿液體(通常用水作介質,故亦稱水壓試驗),並保持其一定壓力(一般為1.25倍工作壓力),溫度大於5℃,檢查球罐各部位和基礎的可靠性。試壓應採取緩慢分級升壓,為了能及時發現裂縫及其擴充套件情況,可以用聲發射方法(ae法)進行監視。當球罐支柱難以保證水壓試驗的荷載時,要採取相應的加固措施。

氣密性試驗

強度試驗合格後,應採用氣體(壓縮空氣或惰性氣體)檢查球體在工作壓力時的密封效能。這對盛裝不允許有微量洩漏介質(易燃、易爆或有毒)的球罐尤為重要。

防腐塗裝

整個容器強度效能和幾何尺寸檢驗合格並獲得確認後應進行球罐塗裝,以防止貯存的介質和外部環境對容器的腐蝕,並使容器有明顯的標誌。塗裝材料要根據容器所盛介質的特性和安全要求確定。中國冶金工廠常用的儲氧球罐,不能接觸碳氫類化合物,所以其內壁應在噴砂除鏽並作脫脂處理後,採用無機富鋅塗料進行防腐塗裝。

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