李 魚

球形儲罐由于尺寸龐大，受廠房尺寸和運輸?shù)葪l件的限制，在制造廠完成球殼板的壓制，以及接管和一些臨時性附件的焊接后，必須運往用戶現(xiàn)場就地組焊。球形儲罐的現(xiàn)場組焊通常采用分帶組裝或分瓣組裝兩種方式，而對于大型球罐通常采用分瓣組裝的方式。球形儲罐的現(xiàn)場組焊是一項十分復(fù)雜的工作，涉及工序較多、受自然條件及天氣影響較大，與通常在廠房內(nèi)施工有很大區(qū)別。因此，進(jìn)入現(xiàn)場前必須制定合理、嚴(yán)密的施工計劃，對組焊工藝進(jìn)行充分論證，確保方案可行、可靠。本文結(jié)合我公司4臺2500 m3球罐的安裝過程，詳細(xì)介紹大型球型儲罐的現(xiàn)場組焊技術(shù)。

該4臺球罐內(nèi)徑為S?16 800 mm，壁厚 35 mm，材質(zhì)為16MnDR，共由四帶板組成，即：上極帶、上溫帶、赤道帶和下極帶。工作壓力為0．4～1．3 MPa，按照 JB 4732－1995 設(shè)計，工作介質(zhì)為天然氣（見圖1）。

1 組裝前準(zhǔn)備

（1）按照圖紙、技術(shù)要求和引用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場球罐零部件的驗收。

圖1 球罐外形

（2）進(jìn)行球罐基礎(chǔ)部位尺寸檢查和驗收，允許偏差應(yīng)符合GB 50094的規(guī)定，并滿足設(shè)備安裝要求?；A(chǔ)混凝土的強度不得低于設(shè)計要求的75%。

（3）焊接球殼板的定位塊、限位塊和吊耳等。定位塊的數(shù)量及位置是根據(jù)殼板弧長尺寸計算而來，一般相鄰兩定位塊距離為700～900 mm，距球殼板內(nèi)側(cè)邊緣距離為150 mm。限位塊焊接在赤道帶板水平線上下位置。赤道帶板及上極帶各板焊接吊耳，數(shù)量為2個，下極帶各板無需焊接專用吊耳，吊裝時用板內(nèi)側(cè)的定位塊即可。定位塊和限位塊采用與球殼板同材質(zhì)鋼板氣割而成（見圖2）。

圖2 定位塊、限位塊設(shè)置示意圖

（4）在赤道帶和上溫帶板的內(nèi)部相應(yīng)位置焊鋪設(shè)跳板用的三角架掛耳，然后將三角架用螺栓固定在掛耳上，注意應(yīng)確保球殼板組裝后，三角架的位置應(yīng)能保證跳板水平，且便于焊工施焊。

（5）在平臺上將上、下支柱組焊，組焊后各項檢驗結(jié)果應(yīng)當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)要求的規(guī)定。

2 球罐組裝

2.1 赤道帶板組裝

在基礎(chǔ)滑板表面劃出支柱安裝中心線、角度等分線和支柱底板圓，考慮到焊縫收縮和組裝方便，支柱中心線的直徑應(yīng)比設(shè)計值大10～20 mm，以便于最后一塊赤道帶的插裝就位。在支柱底板下面涂一層厚度為1 mm左右的潤滑油，以減少支柱滑動阻力。根據(jù)支柱編號和球罐設(shè)備方位圖，吊裝帶支柱與內(nèi)三角架的第一塊赤道帶板。

赤道帶板的吊裝采用插入法，具體步驟如下：

（1） 首先吊裝第一塊帶支柱的赤道板，起吊后，把支柱放在基礎(chǔ)上就位，調(diào)整支柱使其徑向、周向垂直度≤10 mm，用經(jīng)緯儀檢查合格后緊固地腳螺栓。

（2）吊裝第二塊帶支柱的赤道帶板，按前述方法，調(diào)整支柱徑向、周向垂直度、緊固地腳螺栓，安裝兩支柱間拉桿并進(jìn)行調(diào)整。

（3）吊裝第三塊不帶支柱的赤道帶板，插裝在已安好的兩塊板之間，水平度可根據(jù)限位塊的位置進(jìn)行控制，并在鄰板間留出3～5 mm的焊接間隙。吊裝就位后，用日字夾具、方銷、圓銷將三塊板組成一體，注意只能使用組裝夾具，不允許采用點焊方式（見圖3）。

（4）按上述方法依次吊裝一塊帶支柱的赤道帶板，一塊不帶支柱的赤道帶板，吊裝就位后用組裝夾具連接并進(jìn)行調(diào)整，直至全部閉合，組裝成帶。

圖3 赤道帶板的吊裝

隨后依次組裝下極帶板和上極帶板。

2.2 組裝質(zhì)量檢查

球殼組裝后，對各帶板進(jìn)行調(diào)整，用弦長不小于1 m的樣板檢查組對后的棱角，使上述各帶板組裝后的對口間隙、錯邊量、棱角度、赤道線水平度、支柱垂直度及任意位置最大與最小直徑之差符合規(guī)定。

組裝偏差要求

組對間隙 2±2 mm

組對錯邊 ≤2 mm

組對棱角 ≤4 mm

赤道線水平度

每塊球殼板 ≤2 mm

相鄰兩塊球殼板 ≤3 mm

任意兩塊球殼板 ≤6 mm

支柱垂直度

徑向 ≤10 mm

周向 ≤10 mm

球罐任意位置最大直徑、最小直徑及兩極間凈

距與設(shè)計內(nèi)徑之差 50．52 mm

3 球罐焊接

3.1 球罐焊接順序

赤道帶縱縫（外部）→赤道帶縱縫（內(nèi)部）→上溫帶縱縫（外部）→上溫帶縱縫（內(nèi)部） →上、下極帶縱縫（外部）→上、下極帶縱縫（內(nèi)部）→上極拼縫（外部）→上極拼縫（內(nèi)部）→下極拼縫（外部） →下極拼縫（內(nèi)部） →上極帶方環(huán)縫（外部）→上極帶方環(huán)縫（內(nèi)部）→下極帶方環(huán)縫（外部）→下極帶方環(huán)縫（內(nèi)部）→大環(huán)縫（外部） →大環(huán)縫（內(nèi)部） →上環(huán)縫（外部） →上環(huán)縫（內(nèi)部）→下環(huán)縫（外部）→下環(huán)縫（內(nèi)部）。

3.2 焊接操作要求

赤道帶縱縫和上溫帶縱縫采用分二段焊法，由10名焊工對稱同步焊接；上、下極帶縱縫和方環(huán)縫是應(yīng)力集中處，在4名焊工同時施焊的前提下，除第一、二層采用分段退向焊外，其余為順向焊，起弧點在環(huán)縫坡口內(nèi)；上、下極帶環(huán)縫由8名焊工同時施焊，焊接時采用多層多道焊，各焊工交接位置要錯開200～300 mm，各層道之間要錯開20～30 mm。焊接大坡口面時，除封面層采用退向焊外，其余各層均為從左向右焊，留足接頭尺寸；上、下極方環(huán)縫必須在極帶縱縫焊接完成后進(jìn)行，方環(huán)縫由8名焊工施焊，采用多層多道焊，焊接位置為橫焊，第一、二層采用分段退向焊，其余各層由左向右進(jìn)行，交接處應(yīng)留有足夠長度；上、下極拼縫焊接是先焊上極再焊下極，由4名焊工對稱施焊，焊接位置為平焊和仰焊，平焊時電流可大一些，第一、二層采用分段退向焊，其余各層為順向焊。

焊后打磨是焊接的最后一道工序，要求焊道至母材平滑過渡；當(dāng)焊道邊緣咬肉深度≤0．3 mm時，采取打磨處理，當(dāng)焊接咬肉深度＞0．3 mm時，需補焊磨平后PT檢驗；對接焊縫應(yīng)采用砂輪將焊縫上回火焊道全部打磨光滑平整，打磨后焊縫任何部位不能低于母材。角焊縫應(yīng)打磨至與母材圓滑過渡，其焊腳尺寸應(yīng)符合設(shè)計圖中的規(guī)定。

4 球罐無損檢測

焊縫表面的形狀尺寸及外表檢查合格后，方可進(jìn)行無損探傷。球殼全部對接焊縫焊接完成24 h后進(jìn)行100%的射線檢測，采用設(shè)備為Ir192γ射線源。全部焊縫100%（包括全部T口） 超聲波復(fù)驗。球殼上所有對接焊縫內(nèi)外表面，接管與球殼板焊縫內(nèi)外表面，支柱、墊板與其它角焊縫，焊接背面清根處，補焊處表面區(qū)，工卡具焊跡打磨處、球殼板缺陷及補焊并打磨處進(jìn)行100%磁粉檢測或滲透檢測。

在壓力試驗后還應(yīng)進(jìn)行復(fù)查，比例不少于焊縫全長20%。復(fù)查部位包括每一處相交焊接接頭、接管與球殼板焊縫內(nèi)外表面、補強圈、墊板、支柱與其它角焊縫的外表面、工卡具焊跡打磨和殼體缺陷補焊及打磨處。檢測應(yīng)在焊接完成后48 h后進(jìn)行，檢測前受檢表面應(yīng)打磨使露出金屬光澤，焊縫應(yīng)與母材平滑過渡。

5 球罐整體熱處理

采用輕柴油燃燒器燃油法，將燃燒器安裝在球罐的下人孔位置，上人孔安裝帶有擋板的煙囪以排除煙氣，以球罐本身當(dāng)燃燒室，選用0號柴油為燃料，通過鼓風(fēng)機送風(fēng)和噴嘴將柴油噴入并霧化，由電子點火器點燃，利用燃油不斷燃燒而產(chǎn)生的高溫氣流在球罐內(nèi)壁對流傳導(dǎo)和火焰熱量輻射作用，使球罐升溫至熱處理溫度。球罐外表面包保溫材料以防熱量散失。保溫材料采用超細(xì)玻璃纖維氈，總厚度100 mm，采用鋼帶和保溫釘固定，安裝時用鐵絲在保溫釘上交叉繞緊，保溫棉層外掛鋼帶并勒緊，尤其應(yīng)注意防止下半球處的保溫棉塊脫落。球罐上的人孔、接管等處均應(yīng)扣盲板保溫，從支柱與球罐聯(lián)接焊縫下端起向下1 m長度范圍內(nèi)的支柱也需采取保溫措施?？販爻绦驗槊? s巡檢一點，每2．5 min左右巡查一遍，如發(fā)現(xiàn)保溫缺陷則發(fā)出溫差信號報警，提醒操作人員及時處理。

此外，由于熱處理規(guī)范中要求試板與球罐的球殼板需采用相同工藝進(jìn)行熱處理，所以將試板在上極帶處以120°間隔放置。

考慮到支柱在熱處理過程中會因受熱膨脹而移動，所以在熱處理時，應(yīng)松開拉桿及地腳螺栓，并在支柱地腳板底部設(shè)置移動裝置和位移測量裝置。熱處理過程中應(yīng)監(jiān)測實際位移值，并按計算位移值調(diào)整柱腳的位移，溫度每變化100℃時調(diào)整一次，允許偏差≤10 mm。移動柱腳應(yīng)緩慢平穩(wěn)。熱處理后應(yīng)測量并調(diào)整支柱垂直度和拉桿撓度，拉桿重裝時應(yīng)對稱均勻擰緊，偏差應(yīng)符合前述組裝要求。

6 其它

球罐整體熱處理結(jié)束后，應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)要求和相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定完成無損檢測、水壓及氣密性試驗、防腐涂漆等工作。

7 結(jié)語

本文所述球形儲罐的現(xiàn)場組焊工藝技術(shù)已經(jīng)過多次實際驗證，可以滿足大多數(shù)球形儲罐的組焊技術(shù)要求。但由于球形儲罐的現(xiàn)場組焊是在室外進(jìn)行，受各種自然或人為因素影響較大，因此施工方應(yīng)針對具體產(chǎn)品在組焊前做好充分準(zhǔn)備工作，才能夠確保組焊工作圓滿完成。