淺談6000立方米液氨球形儲(chǔ)罐焊后熱處理

王玉亮

(石油化工工程質(zhì)量監(jiān)督總站安慶石化分站,安徽安慶 246001)

淺談6000立方米液氨球形儲(chǔ)罐焊后熱處理

王玉亮

(石油化工工程質(zhì)量監(jiān)督總站安慶石化分站,安徽安慶 246001)

簡(jiǎn)要回顧了6000立方米球形儲(chǔ)罐的焊后熱處理過(guò)程,及所使用的高速噴嘴內(nèi)燃法工藝。指出微電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)是今后球形儲(chǔ)罐焊后熱處理的發(fā)展方向。

球形儲(chǔ)罐焊后熱處理 高速噴嘴內(nèi)燃法

1 工程概況

2臺(tái)6000m3液氨球形儲(chǔ)罐(罐D(zhuǎn)-3701A、罐D(zhuǎn)-3701B)，介質(zhì)為液氨，設(shè)計(jì)壓力0.6MPa，設(shè)計(jì)溫度13/-10℃，為Ⅲ類壓力容器。球罐結(jié)構(gòu)為12柱5帶混合式，設(shè)計(jì)內(nèi)直徑為22.6m，球殼板設(shè)計(jì)厚度為30mm(赤道帶板、下溫帶板、下極板)、26mm(上溫帶板、上極板)，球殼板材質(zhì)為Q345R。

2 熱處理方法及工藝規(guī)程

2.1 熱處理方法

采用球罐內(nèi)部燃油法進(jìn)行整體熱處理，用球罐腔體為爐膛，球罐外側(cè)用保溫材料進(jìn)行絕熱保溫作為爐體，選用全自動(dòng)比例燃燒器進(jìn)行加熱，隨著燃油不斷燃燒，產(chǎn)生的高溫氣流在球罐內(nèi)進(jìn)行對(duì)流傳導(dǎo)和輻射，使球罐升溫到熱處理所需的溫度，并保持一定的時(shí)間，然后停火自然降溫。

2.2 熱處理工藝規(guī)范

圖1 熱處理工藝曲線圖

圖2

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范的要求，熱處理工藝參數(shù)(表1)和工藝曲線如(圖1）。

3 熱工計(jì)算

在500℃～600℃區(qū)間以50℃/h速率升溫時(shí)，單位時(shí)間耗油量數(shù)值最大，具體數(shù)值見表2。

4 熱處理工藝系統(tǒng)

熱處理工藝系統(tǒng)由保溫系統(tǒng)、加熱與控制系統(tǒng)、檢測(cè)溫系統(tǒng)組成。

4.1 保溫系統(tǒng)

球罐熱處理保溫過(guò)程，本質(zhì)上是常規(guī)意義上的筑爐過(guò)程，保溫材料及保溫材料厚度的選用、保溫質(zhì)量的好壞，直接影響著熱處理質(zhì)量。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)及保溫效果，該球罐的保溫材料選用無(wú)堿玻璃棉被。保溫工程施工包括鋼帶制造、安裝及保溫層安裝三個(gè)部分。

4.2 加熱與控制系統(tǒng)

4.2.1 燃燒器

根據(jù)熱工計(jì)算，本次球罐熱處理選用EK9.1000L-R自動(dòng)燃燒器。燃燒器用四個(gè)倒鏈固定在臨時(shí)搭設(shè)的腳手架上，并與球罐底部的下人孔法蘭連接，下人孔法蘭與燃燒器之間用保溫材料隔熱、密封。

4.2.2 溫度控制設(shè)備

由微電腦及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。在微電腦上設(shè)定加熱程序，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成加熱及溫度控制。

4.3 檢測(cè)溫系統(tǒng)

檢測(cè)溫系統(tǒng)由熱電偶，補(bǔ)償導(dǎo)線和彩色無(wú)紙記錄儀組成。

4.3.1 測(cè)溫點(diǎn)的布置

表1 熱處理工藝參數(shù)

表2 熱工計(jì)算表

表3 測(cè)溫點(diǎn)分布數(shù)量表

表4 柱腳移動(dòng)數(shù)據(jù)

按照《GB50094-2010球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范》的要求，6000m3球罐布置測(cè)溫點(diǎn)需≥53個(gè)，我單位在熱處理過(guò)程中布置71個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(見表3)。

4.3.2 測(cè)溫?zé)犭娕及惭b

熱電偶應(yīng)在其施焊區(qū)域的保溫工作結(jié)束后用儲(chǔ)能壓力焊機(jī)進(jìn)行焊接。

(1)揭開熱電偶預(yù)留位置處的保溫棉，在基體表面用磨光機(jī)磨出一塊直徑60～100mm的光滑區(qū)域。

(2)用雙股細(xì)鐵絲將熱電偶固定在光滑區(qū)域附近的鋼帶上，并保證熱電偶焊接端位于光滑區(qū)之內(nèi)。

(3)將熱電偶焊機(jī)的吸盤吸附在磨出的光滑區(qū)域邊緣內(nèi)側(cè)。

(4)用平口鉗將熱電偶線焊接端修剪成平面，并用焊鉗將熱電偶線彎成90度進(jìn)行施焊。并保證兩條熱電偶線端點(diǎn)分開5～15mm距離(見圖2)。

(5)焊接結(jié)束后輕輕覆蓋上保溫層，并將熱電偶冷端吊離保溫層400mm以外。

(6)熱電偶在殼體上布置均勻，按照熱電偶分布圖布置測(cè)溫?zé)犭娕肌?/p>

(7)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線由銅-康銅導(dǎo)線制成。每條補(bǔ)償導(dǎo)線選用整條導(dǎo)線，中間應(yīng)無(wú)斷頭或接頭。補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接后，固定于離殼體保溫層外圍200mm以遠(yuǎn)的位置上，不得與保溫層外的保溫鐵釘相接觸。

(8)熱電偶應(yīng)在使用前經(jīng)校驗(yàn)合格。補(bǔ)償導(dǎo)線兩端的編號(hào)應(yīng)一致，便于及時(shí)、迅速地確定測(cè)溫部位。

4.3.3 溫度監(jiān)測(cè)

溫度記錄使用彩色無(wú)紙記錄儀。配置40通道彩色無(wú)紙記錄儀2臺(tái)，共可記錄80個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，用于記錄球罐的溫度。

4.4 柱腳移動(dòng)裝置的設(shè)置

(1)柱腳移動(dòng)裝置由千斤頂、移動(dòng)固定框架構(gòu)成。柱腳移動(dòng)框架，在柱腳移動(dòng)時(shí)固定在支柱底板上。

(2)球殼板平均溫度每升(降)100℃，柱腳移動(dòng)一次，升溫向外移，降溫向內(nèi)移。現(xiàn)場(chǎng)檢查員及時(shí)檢查支柱移動(dòng)情況，并做好支柱移動(dòng)記錄。每次移動(dòng)的距離見表4。

5 熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收

(1)承壓設(shè)備焊后整體熱處理報(bào)告;

(2)熱電偶布置圖;

(3)承壓設(shè)備整體熱處理曲線及承壓設(shè)備整體熱處理曲線說(shuō)明;

(4)承壓設(shè)備熱處理過(guò)程記錄表;

(5)球罐柱腳移動(dòng)記錄。

6 高速噴嘴內(nèi)燃法熱處理的優(yōu)勢(shì)

本次對(duì)球罐實(shí)施焊后熱處理的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了利用微電腦對(duì)球罐焊后熱處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，取代了人工操作，具有準(zhǔn)確、快速、可靠、節(jié)能等特點(diǎn)。控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和同步存儲(chǔ)、采集個(gè)通道的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，并能動(dòng)態(tài)顯示工藝曲線和溫度控制曲線。整個(gè)系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有廣泛的應(yīng)用潛力。

[1]GB50094-2010.球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范.中國(guó)計(jì)劃出版社.

[2]GB150-2011.壓力容器.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[3]GB12337-2010.鋼制球形儲(chǔ)罐.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[4]SH/T3512-2011.石油化工球形儲(chǔ)罐施工技術(shù)規(guī)范.中國(guó)石化出版社.