大型球罐熱處理工藝

張銀輝 王勇

摘 要：本文以5000m3液氨球罐為例介紹大型球罐熱處理工藝技術，闡述大型球罐熱處理的基本方法、原理及注意事項，對大型球罐熱處理有很好的指導意義。

關鍵詞：熱處理;大型球罐;自動化

1 熱處理工藝概述

球罐安裝完畢后一般都要進行600℃左右的整體退火處理，熱處理的目的是為了消除球罐組焊的殘余應力，穩定球罐的幾何尺寸，改善焊接接頭和熱影響區的組織及性能，達到降低硬度、提高塑性和韌性、進一步釋放焊縫中的有害氣體、防止焊縫的氫脆和裂紋的產生的目的。

熱處理質量的好壞直接關系球罐的最終質量。大型球罐熱處理工藝主要通過提高自動化程度，提高燃燒效率，且測溫系統更直觀，供油、供風系統集成在一起，結構更緊湊。以青海云天化合成氨項目5000m3 液氨球罐熱處理為例進行闡述。其主要參數：直徑21.2m，壁厚24/26mm，材質Q345R，柱腿12根。其直徑大，內部火焰的控制及升溫的均勻性控制難度大，保溫面積大、燃料使用量大，需采用有效控制措施，加強現場監控，確保熱處理過程安全順利。

2 熱處理工藝

本次熱處理由燃油、供油、測量、柱腿移動和排煙系統組成。

2.1 燃油系統

燃油系統采用槍式燃燒器，燃燒器與球罐下人孔相接，采用一套微機系統對熱處理過程進行智能化控制，燃料采用柴油，通過油泵送油，經電磁閥控制進入噴嘴噴出，燃燒器鼓風機由底部送風助燃，霧化燃燒油，自動電子點火器點為燃氣進行燃燒。

2.2 供油系統

熱工計算，本次罐熱處理最大耗油量874L/h，單臺熱處理耗油量8t，儲油罐一次裝油量應保證單臺球罐熱處理全周期所需油量的1.5倍。儲油罐放置在距點火處20m，周邊嚴禁各類可燃物。

2.3 溫度測量控制系統

溫度測量監控系統由熱電偶，補償導線和一套PC-WK型集散控制系統對溫度進行智能化測量和控制。

2.3.1 測量點布置

本次熱處理共設測溫點50個，測溫點均勻布置在球殼表面，相鄰測溫點間距宜≤4.5m，距人孔與球殼環縫邊緣200mm以內及產品試板上必須設測溫點。

2.3.2 熱電偶安裝

采用儲能式熱電偶點焊機，將熱電偶牢固點焊在球殼外側，煙道氣和試板單獨另設熱電偶。補償導線妥善固定，以防燒毀。各熱電偶型號均為K型鎳鉻--鎳硅，補償導線采用K型雙芯線。

2.3.3 溫度監測

溫度監測配置兩套系統，一套是EH100-24長圖自動平衡記錄儀，另一套是微機集散型溫度監控系統。

2.4 熱處理操作程序

2.4.1 點火

點火前先向球罐內送風10min，清除漏進罐內的可燃氣體。然后向噴嘴送油，給油量為40-80L/h，內置鼓風機由罐底送風助燃，此時噴出的油即被霧化點燃，再根據升溫和恒溫的要求加大或減少油、風量。

2.4.2 升溫和恒溫

壁溫400℃以下時不予控制，400-570℃之間時應加大風、油量，升溫速度50-80℃/h。壁溫570-610℃之間時，適當減少油、風量，控制升溫速度和加熱時間，靠球殼板的熱傳導使各部溫度趨于均衡，逐漸進入恒溫階段，恒溫溫度600±25℃，時間65min。

2.4.3 降溫

恒溫后，為避免冷卻速度過快，降溫時應間歇交替控制油量及風量，縮短火焰長度，保持降溫在30-50℃/h;當溫度降到400℃后，停止供油供風，關閉燃燒系統，使球罐在空氣中自然冷卻。升溫、降溫時的最大溫差：≤120℃。

2.5 柱腿移動措施

熱處理前將罐支柱拉桿及地腳螺栓全部松開，以保證熱處理過程中位移，在每個柱腿處安裝千斤頂一臺，并在徑點環向設置垂直標準點，在基礎板上做出移動量刻度，以方便進行移動。

2.6 保溫方法

球罐保溫采用100mm超細玻璃纖維氈，球罐人孔、接管均保溫，支柱上端2m保溫。保溫的效果具體由微機每3秒巡檢一點監控，發現缺陷，發出溫差信號告警，提示補救。

2.7 試板的同步熱處理

熱處理要求試板與球殼板采用相同工藝進行熱處理。把試板放在熱處理高溫區的外側，三塊試板力求同步，實際試板放在球殼板外側，靠球殼板導熱給試板，其溫度滯后于球殼板。微機采樣檢測試板溫度，由智能儀表自動加以補溫使之保持在±1℃的溫差內，做到同步熱處理。

2.8 熱處理效果的評定

①熱處理后，按NB/T47016對試板檢測;②熱處理工藝實測記錄：a.熱處理報告;b.儀表自動記錄時間—溫度曲線;③以測試報告和記錄為依據，對熱處理工藝作出綜合評定;④熱處理后按圖紙要求檢測焊接接頭硬度。

3 結語

大型球罐熱處理的成功推廣經驗，取得了大型球罐熱處理工藝的改進和創新，解決了球罐熱處理過程中燃料供應、燃燒控制、溫度測量等一系列關鍵技術，達到了降低能耗、提高工效的目的，在球罐施工領域有很好的推廣應用價值。