中国石化达州天然气净化有限公司净化厂空分空压站氮气球罐（734-T-002）维修热处理专项方案编制：审核：批准：上海蓝滨石化设备有限责任公司2018年12月31日1 工程概况中国石油化达州天然气净化有限公司净化厂空风空压站1台400m3氮气球罐（734-T-002）维修项目，项目内容包含：焊缝返修、无损检测、整体热处理、水压试验。

根据球罐返修技术条件和国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，需进行焊后整体热处理。

采用内部燃油法对球罐进行焊后整体热处理。

为确保热处理质量满足设计规定的要求，特制定本方案。

1.1球罐主要设计参数（见表1）表1 球罐主要设计参数序号项目参数1 球罐规格Ф92002 设计壁厚54mm3 公称容积400m34 球罐材质15MnNbR5 操作介质氮气6 金属质量≈125500kg1.2热处理施工依据《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG 21-2016《钢制压力容器》GB150-2011《钢制球形储罐》GB12337-2014《球形储罐施工规范》GB50094-2010修补技术要求2 热处理方法及工艺规程2.1热处理方法采用球罐内部燃油法进行整体热处理，用球罐腔体为炉膛，球罐外侧用保温材料进行绝热保温作为炉体，选用霍克燃烧器进行加热，随着燃油不断燃烧，产生的高温气流在球罐内进行对流传导和辐射，使球罐升温到热处理所需的温度。

2.2热处理工艺规范根据国家现行压力容器制造技术法规、标准要求，选择如下热处理工艺参数（表2）和工艺曲线。

表2 热处理工艺参数序号 项 目 技术指标 氮气球罐 1 保温温度 580±20℃ 2 保温时间130min 3 升温速度（≤400℃时可不予控制） 宜为50～80℃/h 4 降温速度（≤400℃时可不予控制）宜为30～50℃/h5 升温时的最大温差 ≤120℃6 降温时的最大温差 ≤120℃7 保温层外表面温度≤60℃3 热处理施工作业计划 序号 项目 时间（d ）1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 8d 9d 10d 1 机具就位 2 脚手架调整 3 硬度测定 4 保温棉铺设 5 热处理操作 6 柱腿移动 7 拆除保温棉 8 拆除烟囱 9支柱垂直度测定4 热处理工艺系统热处理工艺系统由保温系统、加热与控制系统、检测温系统组成（见热处理系统图）。

580±15℃ 温度580℃时间（h ）400℃130min自由升温宜为30～50℃/h宜为50～80℃/h 0氮气球罐热处理工艺曲线自由降温补偿导线附图1 热处理系统图烟囱控制、记录室燃烧器油箱保温层供油管油泵信号线热电偶回油管4.1保温系统球罐热处理保温过程，本质上是常规意义上的筑炉过程，保温材料及保温材料厚度的选用、保温质量的好坏，直接影响着热处理质量。

根据以往的经验及保温效果，该球罐的保温材料选用无碱玻璃棉被。

4.1.1保温工程施工 4.1.1.1保温施工(1)保温施工材料的铺设要求是：选用厚度为60mm 无碱玻璃棉保温被。

保温层铺设时，两层保温被之间的接缝应错开，每层中保温材料搭接宽度要大于100mm 。

(2)保温材料在整个热处理过程中应贴紧球壳板表面，防止在热处理过程中松动和脱落。

(3)保温施工应自下而上逐层进行。

铺设时，均应用22#细铁丝在钢带保温钉上固定牢靠。

保温被与壁板之间局部间隙不得大于10mm 。

(4)球罐上的人孔、法兰、接管及连接板均应进行保温，支柱与球壳板连接处向600mm 范围内，也应进行保温。

4.2加热与控制系统 4.2.1燃烧器燃油系统采用霍克油雾燃烧器，燃烧器安装在球罐下人孔，为满足工艺要求，燃油采用0#柴油通过油泵送油，经阀门控制流量进入喷嘴喷出，压缩空气由底部送风助燃雾化燃料油进行燃烧。

4.2.2燃油储备及供应氮气球罐预计热处理耗油量≤2吨，总用油量应保证球罐热处理全周期所需油量的1.5倍，故应有3吨的燃油储备。

油桶放在地面，用供油泵将油送入燃烧器供油箱。

4.2.3烟道烟囱安放在上人孔法兰上，烟囱总高1.2米，主体由Ф500×4×1200钢管1节组成。

4.2.4温度控制设备由微电脑及执行机构组成。

在微电脑上设定加热程序，由执行机构自动完成加热及温度控制。

4.3检测温系统检测温系统由热电偶，补偿导线和彩色无纸记录仪组成。

4.3.1热电偶的布置按照GB12337－2014《钢制球形储罐》的规定，测温点应均匀地布置在球壳表面，相邻测温点的间距宜小于4.5 m。

在球罐上共设测温点16个，赤道带设6个，上极板共3个，下极板共3个，距上下人孔与球壳板环焊缝边缘200mm范围内应各设一个测温点共2个，修复上下大环缝各1个。

4.3.2热电偶安装(1)压紧螺栓为标准的内六角螺栓（M20）见下图。

(2)每个开槽螺母须有一个压紧螺栓相配。

使用前仔细检查，螺栓在开槽螺母中拧至端头。

绝热施工之前，将单开槽螺母定位焊于球壳板指定位置上，并拧紧压紧螺栓。

待绝热施工完成后再安装热电偶。

热电偶安装时，用电工刀将压紧螺栓周围的绝热材料切开一块，松开压紧螺栓，待热电偶安装后，再拧紧。

(3)压紧螺栓应压在热电偶的热端上。

热电偶的热端紧贴球壳外壁。

(4)热电偶在球罐本体上布置均匀，按照热电偶分布图进行布置测温热电偶。

(5)热电偶补偿导线由铜—康铜导线制成。

每条补偿导线选用整条导线，中间应无断头或接头。

补偿导线与热电偶连接后，固定于离球罐绝热层外围200mm 以外的位置上，不得与绝热层外的保温铁钉相接触。

4.3.3温度监测温度记录使用彩色无纸记录仪。

配置40通道彩色无纸记录仪1台，可记录40个测温点，用于记录球罐的温度。

4.4柱脚移动装置的设置(1)柱脚移动装置由限制在柱腿两侧的限位块与铁销构成，在柱脚移动时固定在支柱底板上。

(2)球壳板平均温度每升（降）100℃，柱脚移动一次，升温向外移，降温向内移。

每次移动的距离见表5。

热电偶压紧螺栓压紧螺母球壳板表5 柱脚移动数据温度℃100 200 300 400 500 恒温球罐累计移动5 11 18 25 33 38距离mm5 热处理前的条件确认5.1资料审查相关单位已整理下列资料，并且通过监理、监检、业主代表人员的审查、确认。

1）焊接工艺记录及与实物相对应的焊工布置、焊缝排版图；2）设计文件规定的在整体热处理前应进行的各项无损检测报告；3）经设计、监理、监检、业主代表批准的球罐整体热处理方案；4）监理、监检、业主代表认为有必要审查的其它文件。

5.2热处理点火前各个施工阶段施工任务检查与确认。

在热处理点火前的前期准备工作中，具体需要监控的阶段如下：1）钢带固定阶段在该阶段需要观察钢带安装位置是否合理，是否牢固。

2）保温阶段该阶段重点在于在保证保温层厚度的同时，检查保温层铺设是否严密，保温材料应严格按照方案的要求进行搭接。

3）燃料购入及油路检查阶段该阶段不仅要确保所购燃料应满足热处理需要（包括柴油的型号，数量以及品质），还要确保油路的畅通。

4）燃烧器的安装及调试阶段该阶段的具体工作有：燃烧器安装位置及角度是否精确；风机以及油泵的转向是否正确。

5）测温及记录系统检测阶段该阶段的具体工作有：确定热电偶是否已经校验；记录仪表是否正常工作；热电偶与补偿导线连接是否正确；热电偶号与通道号是否一一对应。

6）支柱移动体系检测阶段该阶段需确保在柱腿下已标好对应温度下的位移刻度，柱腿移动所需人员及装置已就位。

7）温控系统核定阶段再次检查温控系统所设参数是否符合热处理工艺的要求。

对上述各阶段进行检查确认，填写按点检查流转卡。

5.3现场条件确认资料审查合格后，热处理施工单位、安装单位、监理、监检、业主质量和安全代表人员组成的现场条件联合确认组对现场进行联合检查，确认下列条件：1)缺陷返修工作全部完成，并按技术文件要求经无损检测合格；2)热电偶布置符合本方案要求；3)球罐区域场地不得有杂物、障碍物等不安全因素存在，热处理危险区域应有明显的警示标志和安全区域隔离标志；4)热处理加热与控制系统、温度测量系统和柱腿移动装置经调试和试运行正常、可靠，完全满足整体热处理要求。

所有控制仪表完好，精度满足热处理需要；5)热处理时球罐因受热膨胀，径向（200mm）范围内不得有任何障碍物；6)供电系统经全面检查符合要求，确保热处理期间不断电；7)应掌握气象信息，热处理时应避开大风与雨、雪天气。

热处理期间球罐顶部的顶蓬必须拆除防止高温辐射引起火灾。

8)热处理保温施工质量完全满足整体热处理需要；9)联合确认组认为须完善和整改的其它条件。

5.4资料审查和现场条件确认合格后，安装单位以书面形式通知热处理实施单位进行点火升温。

升温前，安装单位及时通知监检、监理、业主方现场质量和安全代表进行现场监督。

6 整体热处理需要的时间安排接到热处理正式通知7日内，热处理设备及人员到达现场。

整体保温工作需3名保温工施工4天，点焊热电偶及安装燃烧器、烟道2天，升温、保温、降温2天，保温拆除2天。

7 热处理工艺的实施7.1热处理操作者应熟悉热处理技术标准、规范、工艺、设备和测量装置，并经专业技术培训考试合格，取得操作资格证持证上岗。

7.2热处理操作者必须严格按照本方案的各项要求进行操作。

7.3热处理操作者应如实填写相应的热处理操作记录，发现异常情况立即向现场指挥人员汇报，以便其采取相应的措施。

7.4升温、保温过程，按照工艺要求控制调整燃烧器风油量，控制升温温速与保温温度；在保温过程完成后，熄灭燃烧器后并将其降下，同时把风筒（用保温材料封堵可通过取出或添加封堵材料来控制风量）上半部插入球罐下人孔中用铁丝固定，并用保温材料填塞风筒与下人孔之间的间隙，开始自然降温。

7.5热处理过程中施工任务的检查与确认。

为确保热处理工作顺利进行，必须明确热处理岗位和职责范围，所有作业人员必须经过相应的技术培训，并坚守岗位，详见表7要求。

表7 热处理岗位和职责范围序号岗位名称人数职责范围人员名单1 指挥岗 1 负责指挥整个热处理工艺实施和掌握热处理全过程，各种情况及各问题的及时处理。

2 工艺控制岗1负责操作燃烧器控制系统；负责于升温、保温、降温阶段每隔30分钟记录一次温度，监视自动记录仪的温度记录。

3 质量巡检岗1负责及供油系统、测温系统及燃烧系统仪表正常运行及故障处理；负责检查保温棉完好程度监视外层温度，如保温棉脱落应及时修补。

4 球罐柱腿移动岗2负责球罐热处理每升降温100℃时柱腿移动，并做好相应的记录。

5 安全防火岗1 热处理防火措施落实及过程监控。

7.6热处理施工过程中的见证材料填写1) 球罐在整个热处理过程中的柱脚移动记录；2) 承压设备热处理过程记录表；3) 承压设备现场焊后热处理记录表。

8 热处理质量检验和验收8.1球罐焊后整体热处理施工，按《球形储罐施工及验收规范》及经甲方、监理、监检、业主代表批准的球罐热处理方案作为验收合格标准。