中石化清江石化有限责任公司2台×2000m3液化气球罐热处理工艺方案二○○○年七月目 录1. 编制依据2. 概况3. 热处理方法与工艺4. 流程与装置5. 热处理前准备6. 热处理操作7. 劳动力组合与岗位细则8. 热处理效果评定9. 质量保证措施10. 安全措施11. 机具及材料一览表12. 热工计算13. 附图13.1 2000m3球罐整体热处理工艺流程图(1)13.2 2000m3球罐整体热处理保温图(2)13.3 2000m3球罐整体热处理测点布置图(3)13.4 2000m3球罐整体热处理工艺曲线(4)13.5 2000m3下级板温度补偿电加热器布置图(5)13.6 喷嘴结构示意图(6)13.7 焊接试板固定示意图(7)1. 编制依据及执行规范1.1 编制依据1.1.1 2000m3球罐工艺图1.2 执行规范1.2.1 《球形储罐施工及验收规范》GBJ94-981.2.2 《球形储罐工程施工工艺标准》SHJ512-901.2.3 《钢制球形储罐》GB12337-981.2.4 《钢制压力容器》GB150-981.2.5 《压力容器安全技术监察规程》2. 概 况2.1 概况介绍清江石化有限公司2000m3液化气球罐为现场组焊的压力容器,根据施工图的要求为消除球罐组装与焊接的残余应力和变形,改善焊缝及热影响区的组织,减少产生应力腐蚀条件,需现场对这台球进行整体热处理。
2.2 主要技术参数容 积 2000m3内 径 φ15700mm材 质 16MnR介 质 液化石油气壁 厚 48mm设计压力 1.75Mpa设计温度 50℃容器类别 Ⅲ重 量 329624kg结构形式 混合式3.1. 热处理方法及工艺3.1 热处理方法及原理本球罐采用喷嘴燃油内燃法整体热处理。
原理为:以球罐本身为燃烧室,球外表保温,用O#轻质柴油为燃料,利用装在球罐下部人孔上的油喷嘴为燃烧器,用压缩风将柴油喷入罐内雾化,用液化气点火,使雾化剂燃烧,以对流和辐射方式,使球罐加热到一定的温度,在这一温度下保持一定的时间,球体钢材在不发生相变的情况下,发生塑性变形,从而释放因组装焊接产生的残余应力,同时释放焊缝中的残余氢,细化晶粒,改善金属的综合性能,避免延迟裂纹的产生,达到提高球罐的使用寿命和安全性。
3.2 热处理工艺3.2.1 热处理参数a. 恒温温度为:625℃±25℃b. 热处理温度下恒温时间: 1.5小时c. 升温速率:300℃以下,自然升温300℃以上,控制在40~80℃/h在300℃以上升温和降温阶段,球壳表面上相邻两侧温点温差不超过100℃。
d. 降温速率:300℃以上温度降率控制在30~50℃/h300℃以下,自然冷却5. 流程与装置5.1 工艺流程(见流程图1)5.2 装置4.2.1 加热系统由喷嘴、液化气燃烧器、点火器及内外套筒等组成a. 喷嘴:油喷嘴为热处理核心设备。
采用外购产品,喷嘴安装在下级人孔处,安装后必须以试烧以检验喷嘴的性能,在试验过程中,调好油与压缩空气的配合比(喷嘴结构见结构示意图8)。
b. 燃烧器:一般为自制,它是环形点火器,起保证雾化油连续,均匀、稳定燃烧的作用。
c. 辅助加热系统对于2000m3球罐,必须在下级板拼缝上布置8~12块吸磁式红外线电加热器(见布置图6),对下级板进行辅助加热,辅助加热系统由电源、电缆、加热板、控制柜组成。
4.2.2 供油系统由油泵、贮油槽、过滤器、转子流量计、调节阀等组成。
油槽的储油量为3.5t,在油槽出口处,加100目的油过滤网,油泵两台,一台为备用泵,油泵出口设置回流管,在油泵出口的旁通阀上设置1000L/h小时的玻璃转子流量计。
热处理用油量、风压由热工计算结果确定。
4.2.3 供气系统供气系统由液化气缓冲罐、气瓶减压、调节阀、压力表组成。
4.2.4 供风系统:由5立方米/分钟空压机、缓冲罐及气包组成。
供风系统的作用是送出雾化风以及液化气燃烧用风,风压控制及稳定燃烧时风压控制见计算雾化风压值。
4.2.5 排烟系统排烟系统由烟囱,手控蝶阀、外设CO2、蒸气盘管装置组成,在热处理过程中,应随时调节蝶阀的角度,以满足升温、恒温、降温各阶段的需要。
4.2.6 保温系统保温系统由保温材料,纵向拉条,横向拉条,保温钉组成。
保温被由无碱、有碱超细玻璃棉和六角铁丝网制成。
其规格为1×1.5m和1×1m万块,其厚度为120mm,保温材料保证能耐最高热处理温度和保证其外表面温度不大于60℃,保温层应紧贴在球表面,局部间隙不大于20mm,接缝严密。
人孔、接管、连接板均应保温,柱腿从支柱与球壳连接缝下端起向下1m长度范围内应进行保温,保温层制作为安装详见制作图2。
4.2.7 测温系统由长图记录仪器二台,热电偶30只,补偿导线1500m,交流稳压器,便携式表面温度计等组成,长图记录仪、热电偶、补偿导线应匹配,热电偶接线座与补偿导线联接部位应用绝缘胶布包紧,补偿导线应作妥善固定,且不应埋在保温材料下面。
热电偶使用前应校验,精度达到记录基础误差±1%,在记录仪记录同时,也需手工记录,测温点的分布和热电偶固定方法见布置图3、4。
4.2.8 支柱移动部位由30吨千斤顶、移动支架、测距指针组成,指针焊在支柱底板上,在基础上画刻度,以测量位移量。
支柱移动同时,配合拉杆的松紧工作。
热处理结束后,应及时调整支柱的垂直度,在热处理过程中,温度每变化100℃应调整一次,移动柱脚时,应平稳缓慢,保证垂直度,支柱移动量如下:温度区间(℃)0-100100-200200-300300-400400-500500-600柱腿移动累积量(mm)15.731.447.162.878.594.2D×a×△t D:球罐内径根据近似公式(L=———————)计算而得 a:16MnR热膨胀系数2 △t:温差6. 热处理前的准备工作6.1 组织质保体系人员、甲方代表、监检单位共同对球罐的组装、焊接进行检查,其结果应符合设计和规范要求。
6.1.1 与球体有关的焊接工作全部完毕,并有检验部门(包括无损检验)合格报告。
6.1.2 焊接后的球罐椭圆度,焊缝错边量、角变形、焊肉余高和表面打磨质量符合规范要求。
6.1.3 罐内应清扫干净,接管用盲板封闭,松开地脚螺栓和拉杆,将各支柱垂直度调整合格,并在每个支柱底板与基础滑板之间装设支柱位移指示器,基础滑板表面应光滑平整,交涂抹黄油,支柱底板上的螺检孔和螺栓之间有足够的位移量。
6.1.4 将产品焊接试板对称布置在赤道线外侧,并与球壳板贴紧,使之接触良好,间隙处用铝丝充实,具体固定方式见图9。
6.1.5 热电偶按图3、4要求,应焊接固定完毕。
6.26.3 热处理工装系统要全部安装到位,按甲方认可的平面布置国产来进行就位,并事先调试和试烧合格。
6.4 热处理机具材料要备齐,对受潮保温被必须晒干后,才能使用。
6.5 安全消防工作要落实到位,除常规的安全防火、防雨措施外,还要按甲方针对现场不安全因素的要求补充的“热处理安全防范措施”进行检查。
6.6 掌握热处理前的48小时内的天气预报,确保无雨无大风,并保证48小时内阻火气源和施工用电不断。
6.7 热处理前要办特殊动火证,并通知甲方总部、车间和施工单位的安全消防部门人员到位,并经气体分析合格后,才能点火。
7. 热处理操作6.1 点火6.1.1 将烟囱上蝶阀全开6.1.2 打开液化气分包上阀门,启动空压机,先对球罐内部进行吹扫,吹扫完毕后,让空气缓冲罐内压力稳定在0.2MPa,分气包压力稳定在0.1MPa,先找开液化气燃烧器的进风阀,再找开液化气阀,压力稳定在0.03MPa。
用点火器(即单头烤把)占燃液化气燃烧器,紧接着找开压缩空气阀,先调到最小风压0.2MPa,再打开喷嘴送油阀,油压调到0.2MPa,注意点火时一定要先打开燃烧器风阀,再打开液化气阀,以防爆燃。
6.2 升温:按2000m3球罐热处理曲线图4和图5操作。
调节喷嘴的油阀和风阀,注意火焰的颜色,保持中焰,300℃前注意调节,缩小温差,300℃后根据升温速度逐渐加大油量,灵活调节风、油比,使升温速度控制在20-60℃/h之间,升温时应先加风后加油,防止正压反喷,出现反喷应立即减少油量和液化气量,一旦熄火,应用雾化剂将罐内吹净,再行点火。
6.3 恒温当温度达到625℃±25℃之间时,重新调节风油比,减少供油量,控制球体任何一点温度均在恒温温度范围内,温差大时,可使火焰缩短,加大液化气火焰,也可开大烟囱蝶阀,按热处理曲线1000m3恒温1.5小时。
6.4 降温:按热处理曲线操作降温时,应先减油,后减风,将火焰熄灭,关闭烟囱和其它所胡进气口,及时观察温度下降速度,控制在30-50℃/h之间,温度降至300℃以下时,打开烟囱蝶阀,燃烧器停止工作,罐在空气中自然冷却。
6.5 注意操作事项6.5.1 点火时一定要先点燃点火器(即:自制的单头烤把)再打开燃烧器的液化气阀点火。
..2 升温时,先加风,后加油,如风和油的配比不协调,会造成反喷现象;如风压突然降低,燃油突然增加,由于风压降低或风量减少造成人孔附近压力降低,致使球罐上部的火焰和烟气压向下,人孔附近从而产生正压反喷现象;或在喷嘴点着时,一开始就使用大火焰,也易出现反喷现象。
产生正压反喷时,只要燃烧器不灭,应立即适当减少油量,增大风量,当罐内形成稳定的燃烧气流循环时,反喷就消失,如果燃烧器被熄灭,要立即将燃油和液化气停止供应,按程序重新点火。
..3 降温时,要调小火焰,应先减油,后减风。
8. 劳动力组合与岗位细则7.1 劳动力组合:项目队长:1人 技术负责人:1人 安全监督:2人供 油:2人 供 气:2人 供 风:2人操 作:2人 保温层维护:4人 火焰监控:2人电 工:2人 仪 表 工:1人 工艺控制:2人支柱移动:4人 备 用 车:1人 测温记录:2人生活服务:2人 警 戒:1人合 计:34人7.2 岗位细则7.2.1 工艺控制岗位由负责热处理的技术人员担任,严格控制热处理工艺过程,要按方案要求进行,并随时解决热处理过程中发生的各种技术问题。
7.2.2 调节操作岗位负责整个热处理过程中的操作控制,随时检查油、风、气各系统的供给情况,精心调节控制台上油、风、气的压力,保证工艺曲线的正确性,为缩小球壳壁温差,在低温阶段,加大雾化剂压力和燃油压力,在罐内大量传热,以提高罐内温度来改善辐射、传导效果,在打点记录阶段(300℃以上)调控烟囱蝶阀,减缓烟气的排放量,促使烟气向下循环。
7.2.3 供油、气岗位负责油、气的正常、连续供应,经常检查油、气压力以及有无泄漏。
7.2.4 供风岗保证按要求的压力政党供风。
7.2.5 火焰监控岗负责点火、火焰监控及蝶阀调节,密切与控制台岗位配合,及时进行火焰调整。