2000m3乙烯球罐建造

第39卷第3期石油化工设备Vol.39 No.32010年5月PETRO-CHEMICAL EQUIPMENTMay 2010文章编号: 1000-7466 (2010) 03-0064-042000m3乙烯球罐建造张一任'，全春华2,王勇2(1.合肥通用机械研究院，安徽合肥230088;2.中国石油独山子石化公司,新疆独山子833600)摘要:介绍了某2000m乙烯球罐的技术特点、制造工艺及质量要求，在球罐建造过程中对其安装工艺及质量进行了严格控制，制造的球罐整体质量良好，各项指标达到了较高水平。关键词:球罐;乙烯;技术指标:建造中图分类号: TE 972文献标志码: 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年某单位在化工装置全压力罐区建造了1.2承压部件12台乙烯球罐,这些球罐体积均为2000 mr',内直径承压部件采用08MnNiCrMoVD锻件,人孔、凸缘15.7 m。球壳板材质为JFE-HITEN610U2L钢板，壁厚及进出口接管锻件级别为IV级,其余锻件级别为I38 mm。球罐设计温度- 45 C,设计压力1.90 MPa,采级,其-50 C的Axv(平均值)≥60J。用分析设计法设计。文中对该球罐的建造情况进行1.3焊接简要介绍。球罐主体焊接采用LB-65L焊条，其-50 C的Axv(平均值)≥60J。1球罐技术指标球罐焊接时应严格控制焊接线能量不大于1.1球壳用钢板35 kJ/cm,球罐整体热处理工艺评定试板热处理规球壳用JFE-HITEN610U2L钢板的化学成分(熔范为(570+15) Cx2 h。焊接工艺评定和产品试板焊炼分析)在满足GB 19189- -2003《压 力容器用调质缝、热影响区的-45 C的Axv(平均值)≥47J。高强度钢板>的前提下"，还应保证w(P)≤0.015%、1.4无损检测w(S)≤0.005%。钢板-50 C低温冲击功Axv平均制造和安装时需按文献[2]对球罐进行无损检值应不小于80J。钢板应逐张按JB/T 4730- -2005测,检验率均比GB 12337- -1998 《钢制球形储罐》《承压设备无损检测》进行超声波检测及复验2,的要求有较大幅度的提高B)。100%达到I级。对凸缘与壳体、凸缘与法兰的对接焊缝,除进.中国煤化工收稿日期: 2010-01-10YHCNMHG作者简介:张一任(1955-),男, 安徽合肥人,教授级高级工程师,学士,长期从事压力容器用钢研究、设备建造及设备监理工作。第3期张一任,等:2000m'乙烯球罐建造,65●行100%X射线检测( I级为合格)外,对凸缘与壳体球罐球壳板几何尺寸(除坡口外)以及球罐安的对接焊縫还应进行100%超声波检测(I级为合装几何尺寸允差均比文献[3]的要求有所提高。格)。球罐主体对接焊缝热处理前除进行100%X射2球罐制造工艺及质量要求线检测(I级为合格)外，还要求进行100%超声波检测(I级为合格)。球罐整体热处理前后以及水压试2.1 JFE-HITEN610U2L钢板验收及复验验后,应分别对球壳板上所有焊缝及其工卡具清除制造单位对12台球罐共408张JFE-HITEN后焊迹等部位进行100%表面检测( I级为合格)。610U2L钢板进行了复验,复验结果为,钢板的超声球罐水压试验后,对主体对接焊缝进行100%超声波波检测均达到I级标准，元素S、P质量分数均在要检测( I级为合格)。求范围之内,-50C低温冲击功远高于要求值80J,1.5球罐几何尺寸各项指标均符合表1和表2的规定。表1 JFE-HITEN610U2L钢板化学成分 (熔炼分析)技术要求%元素SMnNiMNP Pg质景分数≤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钢板力 学性能技术要求拉伸试验冲击试验冷弯试验交货状态回火板厚/mm取样方向及 部位试验Ax平均Av单 个温度/心RJMPaRs/MPaA1%b=2a,180温度/C值/J调质≥6102或38 横向14、板厚114 610-730≥490≥19-50≥80≥64d=3a2. 208MnNiCrMoVD锻件复验成分技术要求值和力学性能技术要求值分别见表3该乙烯球罐承压部件所采用的08MnNiCrMoVD和表4。复验结果表明锻件各项指标均高于其技术锻件是由无锡法兰锻件厂生产的，该锻件的化学要求。费3 08MnNiCrMoVD锻件化学成分 (熔炼分析) 技术要求PViC4ovcm质量分数≤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锻 件力学性能技术要求取样方向公称Axv平均Ax单个温度/心C厚度/mmRsMPa温度心C .切向、轴向或径向≤300600-770≥480≥l≥60≥422.3 LB-65L焊条复验如表5和表6中所列出的规定。焊条经400 Cx1 h烘干乙烯球罐主体焊接采用与JFE-HTTEN610U2L后以色谱法测定的焊条熔敷金属扩散氢含量[H]≤材质相配套的LB-65L焊条。经过复验,LB-65L焊条0.05 mLg。熔敷金属的化学成分及力学性能(SR状态)分别符合表6 LB-65L焊条熔敷金属力学性能技术要求表5 LB-65L焊 条熔敷金属化学成分技术要求%-50C冲 击试验元隶CSiMnPSNli B中国煤化工，Ag平Ax单质量≤≤1.00~≤≤2.00~ 0.13-≤≤:YHCNMH(均值J个值/≥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处理●66●石油化工设备2010年第 39卷2.4球壳板压制及质量控制量和焊接应力出发,采用以赤道带为基准的单片散对球壳板采用二次立体下料法,坡口加工采用装成型法组装球罐。火焰切割,球壳板曲率采用3m内控样板检查,曲率球壳板组装之后对其几何尺寸进行了检查,结合格后再检查球壳板几何尺寸4。对于因切割坡口果见表7。造成曲率超标的球片应重新进行校型,以保证几何表7球罐组装后几何尺寸检查结果mm尺寸的精度。项目直径公差 椭圆度错边量棱角度对口间隙2.5零部件组焊及质量控制允差≤50s50≤2E62.5.1 焊接工艺评定[5]最大值+252+3制造厂根据JB 4708- -2000《钢制压 力容器焊接3.2 焊前准备工艺评定》及技术条件进行了JFE-HITEN610U2L+合肥通用机械研究院以及国内相关单位对08MnNiCrMoVD、08MnNiCrMoVD +08MnNiCrMoVDJFE-HITEN610U2L钢进行了多次焊接性试验,发现多项焊接工艺评定,工艺评定结果经有关部门审查该钢的焊接工艺重点是防止tas过长导致奥氏体晶合格。粒粗化以及上贝氏体的生成,从而引起过热区的脆2.5.2组焊质量控制化,致使接头冲击韧性下降(69)。因此,当焊接厚度为制造厂对焊前预热温度、层间温度、焊接线能38 mm的JFE-HITEN610U2L钢时，在保证不产生焊量及后热消氢处理等进行了严格控制,对接管与法.接冷裂纹的前提下，应当尽可能采用低的焊接线能兰、小凸缘与法兰(内壁不能进行焊接)对接环焊缝量施焊,以保证焊缝及热影响区具有充足的塑性和采用了氩弧焊打底。对无法进行X射线或超声波检韧性。测的插入式接管与球壳板焊缝，通过调整坡口角度安装公司根据文献[5]分别进行了立焊、横焊、和钝边位置等办法,确保完全焊透。凸缘接管与中平焊+仰焊3种位置的焊接工艺评定,依据焊接工艺极板的组装、焊接以及上支柱与赤道板的组装、焊评定制定的预热温度不小于125C，层间温度125~接均在专用的组装平台上进行,采取的反变形措施180C,焊后进行(250~300)Cx1h热处理,各种位较好地控制了球壳板曲率。置下的焊接电流见表8。平焊、立焊、横焊及仰焊对所有焊缝内外表面均进行打磨以消除焊波,位置下的焊接线能量分别为12~35.12~35、12~30及余高控制在0~1.5 mm,上支柱与球壳板连接角焊缝、12~35 kJ/cm。插人式接管与球壳板外表面角焊缝(内壁已齐平)表8各种位置下焊接电流均打磨至与母材圆滑过渡。焊接位置焊条直径/mm焊接电流/A2.5.3组焊后 无损检测平焊、横焊03.2100~130对凸缘与壳体、凸缘与接管、凸缘与法兰以及04.0150-180接管与法兰的全部对接焊接接头进行了100%射线立焊、仰焊90-120检测,一次合格率达99% (最高返修l次)。对凸缘与140-170壳体的对接焊接接头进行了100%超声波检测,结果为了使焊工适应以小线能量(35 kJ/em)焊接全部为1级。在上支柱与赤道板及凸缘、接管与中JFE-HITEN610U2L钢,组焊前对所有参加球罐焊接极板焊缝校形后,对其进行了100%表面检测,结果均的焊工进行了理论知识培训和考试,并对立焊位置为1级。进行了现场模拟考核，所有考核试板经X射线、2.6球壳板质量检查- -50 C冲击试验及冷弯试验检测，淘汰了不合格的球壳板及坡口几何尺寸经检查全部符合技术焊工。条件要求。另外,对坡口周边100 mm范围进行100%3.3焊接质量控制超声波检测、对坡口表面进行100%磁粉检测,按文焊前清除坡口两侧50 mm范围内的水、锈、油献[2]评定全部为I级。污等,焊接过程中预热温度和层间温度基本控制在3球罐安装工艺及 质量控制125-中国煤化工制在250-300,焊接YH下，每层厚度均小3.1球罐组装于3.5CNM HG且内壁清根打磨该球罐储存低温介质,且壁厚较厚,从减少组装后进行渗透检测，结果全部符合文献[2] 1 级的要第3期张一任,等:2000 m2'乙烯球罐建造●67●求。球罐主体焊接的工艺参数均按焊工钢印号(不按文献[2]对主体对接焊缝进行100%射线检测允许在钢板表面打钢印)、焊缝代号和日期进行了和超声波检测,共拍片16532张，- -次合格16 409记录以便检查。张,--次合格率为99.26%,返修123张,主要缺陷为3.4组焊后质量检查夹渣和气孔,无裂纹,最高返修1次,超声波检测结该乙烯球罐在低温工况条件下运行,为了减小果均为1级。另对球罐的所有焊缝表面球罐定位应力集中,组焊后对内壁、外壁全部焊缝打磨消除焊块清除后的焊迹等部位进行了100%磁粉检测,符合波，对焊缝余高较高处进行修磨并且将其控制在0~文献[2] I级要求。1.5 mm。球罐组焊完毕后对其几何尺寸进行了检查,3.5焊后整体热处理结果见表9。球罐焊后热处理规范为(570+15)9Cx2h。焊后表9球罐组焊后几何尺寸检查结果mm整体热处理采用加压旋转内燃法,为了更好地控项目棱角度焊缝余高直径公差椭圆度制温差,安装公司在球罐下极带外侧安装了电加热允差≤60-1.5≤S0≤50器,作为罐体低温区域的辅助加热措施,从现场热最大值+:+25+8处理记录曲线可看出，其恒温阶段实际温差控制在+14 C内。表10 12台乙烯球罐产 品焊接试板部分检验结果拉伸试验冲击试验代表.R./ MPa焊缝区冲击功Aw/J热影响区冲击功A/J部位最大最小平均平均最大横焊6552563917851132906023864296446t90114250平焊+仰焊650630638172420247热处理完毕后对球罐内壁、外壁所有焊缝表面点,制造厂严格控制原材料的复验、球片压制零部进行了100%磁粉检测，未发现超标缺陷,符合文献件组焊以及产品最终检验等环节,使球片的制造质[2]中的I级要求。量达到或者高于设计要求。同时,安装单位严格控3.6产品焊接试板制球罐的组装工艺、焊接工艺、焊后整体热处理规按照文献[3]要求制备每台球罐的产品焊接试范以及质量检验等关键环节，确保了乙烯球罐整体板,按JB 4744- -2000《钢制压力容 器产品焊接试板质量优良。的力学性能检验》规定进行力学性能检验,12台乙烯球罐38 mm厚产品焊接试板的拉伸试验及参考文献:-45C冲击试验检验结果见表10,拉伸试验断裂位[1] CB 19189- 2003,压力容器用调质高强度钢板[S].置均在焊缝处。按D=4a、a=180°进行弯曲试验(侧[2] JB/T4730- -2005,承压设 备无损检侧[S].[3] CB 12337 -1998,钢制球形储罐[S].弯),结果均合格。[4]窦万波,吴斌.球壳板冷压成型过程弹塑性分析[J].石油化3.7水压试验和气密性试验工设备,2009 .38(9):37-40.球罐水压试验压力为2.375MPa,水压试验过程[5] JB 4708- 2000,钢制压力容器焊接工艺评定[S].中球罐所有焊接接头和连接部位无任何渗漏及异[6] 汪辉,卜华全,房务农.NK-HITEN610U2L铜板焊接冷裂纹敏常现象。水压试验后对球瓘对接焊缝进行了100%感性[J]石油化工设备2006.35(4);:13-16.超声波检测,对所有焊缝内外表面进行了100%磁7] 谭晓勇,徐宏,王琼琦,等.NK-HTTEN610U2L钢焊接冷裂紋敏粉检测,按文献[2]均为1级。感性[J].石油化I设备,005.34(3):6-8.球罐气密性试验压力为1.90 MPa,气密性试验[8] 宋宏林,王 军,雷强JFE-HTEN610U2L钢焊接 接头断裂韧性试验[J].压力容器.2006,23<4);13-15.过程中采用肥皂水进行检查,无任何泄漏现象,保[9]“中国煤化工HIEN61IOIL压过程中无降压。4.26(4):32-35.4结语[10] JYHCN M H G要试板的力学性能检验[S].介绍了2000m低温乙烯球罐的技术指标特(张编)