球罐、球殼板制造與監(jiān)造的質(zhì)量控制

該文以濱化集團(tuán)3臺(tái)2000m3丙烯球罐3臺(tái)2000m3PO球罐制造方案、監(jiān)造為例對(duì)球罐制造方案、球殼板監(jiān)造的內(nèi)容進(jìn)行了探討，并總結(jié)出了一套行之有效的辦法，可為從事球罐的同行參考。介紹了球罐球殼板制造與監(jiān)造的質(zhì)量控制

球殼板制造；監(jiān)造；質(zhì)量控制

球罐是一種儲(chǔ)存和運(yùn)輸各種氣體，液化氣體或液體的有效而經(jīng)濟(jì)的壓力容器。由于其具有占地面積小、外形美觀、受力均勻、耗材少和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，所以在世界各國(guó)得到了廣泛地應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)球罐的建造及應(yīng)用也與日俱增，并已能自行設(shè)計(jì)、自行制造和自行安裝2000m3容積的大型球罐。鋼板的材質(zhì)復(fù)驗(yàn)、電焊條使用、球殼板的幾何尺寸直接影響著球罐的制造質(zhì)量。

1.工程概況

建設(shè)單位：濱化集團(tuán)股份有限公司。

制造單位：大連金鼎機(jī)器制造有限公司。

工程概況：3臺(tái)2000m3丙烯球罐3臺(tái)2000m3PO球罐。

球罐主要技術(shù)參數(shù)一覽表

2.材料的采購(gòu)計(jì)劃

球罐球殼板采用上海寶鋼集團(tuán)公司的鋼板，壁厚50/20mm；球罐制造中所需其他材料、附件全部由乙方按設(shè)計(jì)要求自行采購(gòu)，并提供相關(guān)質(zhì)量證明資料（甲方提供液位計(jì)和安全閥）。

焊條、焊絲采用與球殼鋼板配套的焊條和焊絲，其供貨商為四川大西洋焊接材料股份有限公司。

乙方負(fù)責(zé)提供球罐支柱安裝所需的60塊滑板（基礎(chǔ)預(yù)埋板）。

焊條指定為大西洋牌焊條（四川大西洋焊接材料股份有限公司，四川自貢總部生產(chǎn)），焊縫打底使用直徑不大于 3.2焊條，蓋面使用直徑不大于 4.0焊條。

3.球罐的制造技術(shù)方案

生產(chǎn)前準(zhǔn)備：材料準(zhǔn)備與驗(yàn)收。按圖紙與鋼板、鍛件、焊條與焊絲的相關(guān)技術(shù)條件，首先驗(yàn)證材料廠家出具的質(zhì)量證明書與相關(guān)內(nèi)容是否合乎要求，合格后進(jìn)行化學(xué)成份、機(jī)械性能、沖擊功及材料外觀、尺寸規(guī)格等檢驗(yàn)、鋼板進(jìn)行測(cè)厚，每張鋼板不少于9點(diǎn)，測(cè)量厚度必須符合標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的要求為合格，才能使用。鋼板逐張進(jìn)行100%超聲波復(fù)驗(yàn)，符合JB/T4730.3-2005中Ⅲ級(jí)（具體級(jí)別應(yīng)以最終設(shè)計(jì)圖紙或技術(shù)條件的要求為準(zhǔn)）為合格。

編制工藝文件。按照?qǐng)D紙、技術(shù)條件要求編制制造工藝文件，零部件制造工藝路線表、零部件工藝過(guò)程卡、零部件材料明細(xì)表、焊接工藝評(píng)定、焊接工藝規(guī)程、無(wú)損檢測(cè)工藝等主要文件及工裝文件。

進(jìn)行工藝試驗(yàn)及工裝試驗(yàn)。壓形胎的設(shè)計(jì)制造與驗(yàn)證：根據(jù)球殼用鋼板的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造壓形胎，技術(shù)工人壓形操作、材料的厚度、球罐的曲率、油壓機(jī)的壓力等設(shè)計(jì)最佳的壓形胎。切割胎的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證：切割胎由主板、導(dǎo)軌板、切割小車組成。切割胎分為縱縫切割胎和環(huán)縫切割胎，切割小車在軌道上徑向雙咀自動(dòng)切割，為保證切割坡口尺寸公差，加上了切割浮動(dòng)裝置確保切邊后公差€？.5mm。組裝胎的設(shè)計(jì)制造與驗(yàn)證。編制生產(chǎn)計(jì)劃：按材料的采購(gòu)、生產(chǎn)機(jī)加工、焊接工藝過(guò)程、檢測(cè)、檢驗(yàn)全過(guò)程，編制準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃。

部件的制造工藝表

具體闡述：球殼板精確號(hào)料：下料的鋼板尺、卷尺等測(cè)量用具，要經(jīng)統(tǒng)一計(jì)量校驗(yàn)；采用多次號(hào)料方法進(jìn)行號(hào)料，赤道帶、溫帶板、極邊板進(jìn)行二次號(hào)料，極中板要進(jìn)行三次號(hào)料；號(hào)料前要核對(duì)復(fù)驗(yàn)帶號(hào)，要在鋼板上找出復(fù)驗(yàn)合格的字樣才能號(hào)料；號(hào)料的允差要嚴(yán)格控制，把球片的長(zhǎng)度、寬度、尺寸允差進(jìn)行合理分配，如長(zhǎng)度允差為€？.5mm，號(hào)料時(shí)把2.5分為1∶1∶0.5，號(hào)料只允許用1mm，其余留給下道工序用；號(hào)料時(shí)要進(jìn)行鋼板的標(biāo)記移植，標(biāo)記移植按作業(yè)文件執(zhí)行；第二次或第三次號(hào)料前，球片周邊100mm范圍內(nèi)，進(jìn)行100%超聲檢測(cè)，合格級(jí)別按JB/T4730.3-2005中Ⅲ級(jí)（具體級(jí)別應(yīng)以最終設(shè)計(jì)圖紙或技術(shù)條件的要求為準(zhǔn)）合格。

合理壓形。壓形方法：采用小模具、多點(diǎn)冷壓成形；壓形原則：采用反曲壓形，打磨鋼板表面正面，一般的鋼板背面質(zhì)量較好，用作球片內(nèi)表面；壓形順序：從鋼板一端開(kāi)始，按測(cè)量順序壓形，根據(jù)材料特點(diǎn)和壓形胎設(shè)計(jì)原則及鋼板的長(zhǎng)與寬，壓形次數(shù)可能多達(dá)200次左右，壓形點(diǎn)不能少于20點(diǎn)。

壓形分為予壓形、一次校形、第二次校形等三個(gè)過(guò)程：第一次壓形稱為予壓形，測(cè)量樣板弦長(zhǎng)為3m。曲率值E90%達(dá)到1mm，10%達(dá)到1.5～2mm。切割坡口后校形稱一次校形，用弦長(zhǎng)3m樣板檢查，曲率值任何部位E≤3mm。焊上支柱的赤道板，焊人孔、接管的極中板校形稱之第二次校形，球殼板周邊150mm范圍內(nèi)的曲率，用弦長(zhǎng)3m樣板檢查，E≤3mm，其余部位用弦長(zhǎng)1m樣板檢查，E≤3mm。

壓形前應(yīng)清除鋼板表面的氧化皮雜物，壓形過(guò)程中要隨時(shí)清掃胎膜上的氧化皮，以防止壓傷球片表面。

精切坡口。切割方法：采用雙嘴半自動(dòng)一次成形火焰切割坡口。切割坡口環(huán)境溫度應(yīng)保持在5℃以上，當(dāng)?shù)陀?℃時(shí)應(yīng)預(yù)熱。并將切割線50mm范圍內(nèi)的氧化皮及污物清除干凈。按球罐內(nèi)徑在QM04（我廠切割胎系列表）的二次切割胎系列內(nèi)選用胎具，并用找正胎具，安在二次切割胎的軌道上，按下料工在球殼板上的號(hào)出的切割線找正二次切割胎具。試割時(shí)應(yīng)將割具移到切割線外，驗(yàn)證坡口角度是否達(dá)到圖樣的要求，若符合規(guī)定，方可正式切割。

氣割過(guò)程中，應(yīng)保證氧氣、液化石油氣、冷空氣的壓力穩(wěn)定，并及時(shí)清掃導(dǎo)軌及導(dǎo)軌通過(guò)處的球片上雜物，防止由此而引起的浮動(dòng)裝置的起浮，影響坡口氣割的質(zhì)量。坡口表面應(yīng)光滑，熔渣、氧化皮應(yīng)清除干凈，并且打磨光滑平直。

嚴(yán)格檢查。測(cè)量球殼各帶球片的厚度，每片測(cè)點(diǎn)不少于9點(diǎn)，測(cè)量厚度必須符合標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件的要求為合格。曲率檢查，用弦長(zhǎng)（3m）樣板檢查，中間部位其數(shù)值E≤3mm，周邊150mm范圍內(nèi)E≤2.5mm。球片尺寸允差：長(zhǎng)度方向?yàn)閫？mm，寬度方向?yàn)閫？mm，對(duì)角線翹曲度：驗(yàn)收≤4mm。坡口檢驗(yàn)的其他要求按GB12337-1998標(biāo)準(zhǔn)和球罐制造、安裝檢驗(yàn)及驗(yàn)收技術(shù)條件。

赤道板與上支柱組焊。應(yīng)用二個(gè)平臺(tái)，標(biāo)高應(yīng)在同一水平面上，找平、墊牢、固定；檢查上支柱的直線度，不允許超過(guò)0.8L/1000（L為上支柱的長(zhǎng)度），滿足圖紙要求；檢查赤道板的曲率符合規(guī)定要求；計(jì)算高度H，作胎測(cè)量、組焊上支柱與赤道板。

H=R{（1-cosα）+cosα〔1-cos（180/n）〕}

A=H-R{（1-cosα1）+cosα1〔1-cos（180/n）〕}

注：n—赤道帶球殼板數(shù)量α；α1—赤道帶球心角；R—球罐的內(nèi)半徑

鉚工測(cè)量上支柱中心線上下偏差≤2mm，左右偏差≤2mm；檢查：首先由操作者自檢，合格后由質(zhì)量部檢查員專檢，滿足圖紙要求，才能點(diǎn)固；點(diǎn)固：按照點(diǎn)固要求進(jìn)行點(diǎn)固，其措施和方法如下：第1預(yù)熱點(diǎn)固，預(yù)熱溫度≥100℃，預(yù)熱范圍每側(cè)距焊縫中心3倍球殼厚度。且不小于120mm。第2點(diǎn)固方法：從頂蓋處開(kāi)始點(diǎn)固。第3兩面對(duì)稱點(diǎn)固，隔100mm焊100mm；檢查：點(diǎn)固結(jié)束后，再做一次檢查，測(cè)量上支柱中心線上下偏差和左右偏差，保證滿足設(shè)計(jì)的要求；焊接：按照焊接工藝規(guī)程進(jìn)行和焊接，其措施：第1采用倒退式焊接方法，第一遍焊接時(shí)采用一根焊條為倒退距離，每根倒退。第二遍焊接時(shí)，采用600mm為倒退距離。第2采用焊后消氫，消氫溫度為200～250℃，時(shí)間為0.5～1.0小時(shí)。第3焊工在施焊結(jié)束后，在規(guī)定的部位上，做好焊工代號(hào)標(biāo)記移植和施焊記錄。

探傷：焊縫表面進(jìn)行100%磁粉或滲透檢驗(yàn)，符合JB/T4730.4～5-2005I級(jí)為合格。

熱處理：丙烯球罐帶接管的下極板出廠前需進(jìn)行消除應(yīng)力整體熱處理，另根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或技術(shù)條件的要求編制熱處理工藝，并進(jìn)行局部消除應(yīng)力熱處理。

校形：球片切割坡口結(jié)束后校形稱之第一次校形，焊上支柱熱處理后校形稱之第二次校形。球殼板周邊150mm范圍內(nèi)，用弦長(zhǎng)3m樣板檢查球殼板曲率，其曲率值E≤3mm，其余部位的曲率用弦長(zhǎng)1m樣板檢查，其曲率值E≤3mm。

探傷：與赤道板相焊的焊縫在校形后還應(yīng)進(jìn)行100%磁粉或滲透檢驗(yàn)，符合JB/T4730.4～5-2005I級(jí)為合格。

4.球罐零部件的焊接（制造廠部分以人孔凸緣與球殼板組焊為例）

把極中板固定在已經(jīng)校正標(biāo)高的同一水平面上的平臺(tái)上，墊牢、固定；極中板號(hào)線：號(hào)人孔凸緣開(kāi)孔，周邊100mm內(nèi)100%超聲檢測(cè)，符合JB/T4730.3-2005中I級(jí)合格；開(kāi)坡口：坡口尺寸與人孔凸緣坡口尺寸相同；清理人孔凸緣與球殼板的坡口，并以無(wú)損檢測(cè)合格為施焊先決條件；組對(duì)：預(yù)熱、點(diǎn)固，組對(duì)時(shí)間隙為2€？mm，預(yù)熱溫度不低于100℃，點(diǎn)焊固定；按照焊接工藝規(guī)程進(jìn)行施焊：進(jìn)行后熱消氫處理，后熱溫度為200～250℃，時(shí)間為0.5～1.0小時(shí)；碳刨清根，砂輪打磨；預(yù)熱SMAW（2）層，方法同第一層；進(jìn)行后熱消氫處理，后熱溫度為200～250℃，時(shí)間為0.5～1.0小時(shí)。（按焊接工藝執(zhí)行）。

凸緣與球殼的對(duì)接焊縫進(jìn)行100%射線檢驗(yàn)，符合JB/T4730.2-2005II級(jí)，并進(jìn)行100%超聲檢測(cè)復(fù)驗(yàn)，符合JB/T4730.3-2005I級(jí)，焊接接頭及熱影響區(qū)進(jìn)行100%磁粉或滲透檢測(cè)，符合JB/T4730.4～5-2005I級(jí)為合格。

熱處理：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或技術(shù)條件的要求編制熱處理工藝，并進(jìn)行局部消除應(yīng)力熱處理；其它接管凸緣、焊接工藝及熱處理工藝可參照上述方法進(jìn)行；做專用修形胎進(jìn)行極中板校形，稱之第二次校形。修形胎和校形方法不作詳細(xì)介紹。

極帶的予組裝。檢測(cè)要素：下口圓度允差≤0.3%D、且≤50mm，D為極帶下口直徑；對(duì)接坡口間隙≤2€？mm；對(duì)口角變形用1m樣板測(cè)量E<6mm；對(duì)口錯(cuò)邊量b≤2mm。

油漆與包裝（按GB12337-1998、JB/T4711-2003）。球殼板檢驗(yàn)合格后內(nèi)外表面進(jìn)行除銹，坡口周邊50mm寬度范圍內(nèi)除銹并打磨出金屬光澤，然后涂可焊性涂料，其余外表面刷防銹底漆，每塊球殼板的位號(hào)及帶號(hào)標(biāo)記應(yīng)醒目地用油漆噴涂在其外表面，便于現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)收和組裝。

拉桿螺紋部分涂防銹油脂，將上、下拉桿和松緊節(jié)組裝為一體，最后集束捆扎。

殼板應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)托架包裝，包裝時(shí)球殼板的凸面向上，各板之間墊以柔性材料，并用鋼帶將球片固定在托架上，嚴(yán)禁產(chǎn)生變形和損傷。每個(gè)包裝架總重量不宜超過(guò)30噸。支柱單根發(fā)運(yùn)。球殼板、支柱、拉桿等零部件的油漆、包裝、運(yùn)輸?shù)钠渌蟀碕B/T4711-2003的有關(guān)規(guī)定。

銘牌。根據(jù)產(chǎn)品的特性，球罐應(yīng)有專有銘牌，球罐銘牌字跡應(yīng)清楚且不易消失，銘牌上應(yīng)包括：制造單位名稱及制造許可證號(hào)碼；球罐名稱；球罐出廠編號(hào)；球罐圖號(hào)或位號(hào)；儲(chǔ)存物料名稱；設(shè)計(jì)壓力；試驗(yàn)壓力；設(shè)計(jì)溫度；容器類別；公稱容積；最大允許充裝量（或裝量系數(shù)）；球殼材料；球殼厚度；工作壓力；球罐重量；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)檢標(biāo)記；制造日期。

出廠文件。每臺(tái)球罐出廠時(shí)應(yīng)提供以下技術(shù)文件：按GB12337-98、《容規(guī)》及制造、安裝及驗(yàn)收技術(shù)條件中的要求提供。必要時(shí)，還應(yīng)提供下列技術(shù)文件：

材料代用審批文件；與球殼板焊接的組焊件熱處理報(bào)告；球殼板材料的復(fù)驗(yàn)報(bào)告。

5.運(yùn)輸交貨方案（注意托架幾何尺寸的控制，與球片相符）

拉桿螺紋部分涂防銹油脂，將上、下拉桿和松緊節(jié)組裝為一體，最后集束捆扎。

殼板應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)托架包裝，包裝時(shí)球殼板的凸面向上，各板之間墊以柔性材料，并用鋼帶將球片固定在托架上，嚴(yán)禁產(chǎn)生變形和損傷。每個(gè)包裝架總重量不宜超過(guò)30噸。下支柱單根發(fā)運(yùn)。螺栓柱、螺母、銘牌、產(chǎn)品試板、銷軸等零部件裝箱發(fā)運(yùn)。球殼板、支柱、拉桿等零部件的油漆、包裝、運(yùn)輸?shù)钠渌蟀碕B/T4711-2003的有關(guān)規(guī)定。所有零部件采用汽車的運(yùn)輸方式運(yùn)輸運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。

6.球罐監(jiān)造的質(zhì)量控制實(shí)效

在3臺(tái)2000m3丙烯球罐3臺(tái)2000m3PO球罐球殼板板制造階段，業(yè)主派出兩名工程師駐廠家代表業(yè)主對(duì)球殼板的制造質(zhì)量參與管理并進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，使每張球殼板的幾何尺寸、曲率、坡口均符合圖樣、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)條件的要求，確保相同規(guī)格的球殼板具有互換性，制造的每張球殼板的幾何尺寸精確，球殼板的曲率成形正確，用來(lái)保證球罐組裝的對(duì)口錯(cuò)邊量、間隙、棱角度、橢圓度，相同規(guī)格的球殼板能做到同位互換，避免現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)力組裝，保證了球罐的順利組裝。球殼板成形后的曲率檢查采用弦長(zhǎng)3000mm（GB12337-1998規(guī)定2000mm）的樣板檢驗(yàn)，e≤3mm。

[1]GB150-2011《壓力容器》（含第1、2號(hào)修改單）

[2]GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》

[3]GB50094-2010《球形儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》

[4]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布的《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

[5]JB4708-2011《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》

[6]JB/T4709-2011《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》

[7]JB4726-2011《壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件》

[8]JB/T4730.1～4730.6-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》

[9]南京揚(yáng)子石油化工設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)的施工圖樣

[10]JSH/QM001-2005《質(zhì)量手冊(cè)》

[11]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局鍋爐壓力容器安全局頒布的《鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法》的規(guī)定

[12]GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》

[13]JB/T4711-2003《壓力容器涂敷與運(yùn)輸包裝》以及其它相關(guān)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)