張紀(jì)寶

摘 要：為使球形儲(chǔ)存金屬產(chǎn)品具有所需要的性能，整體熱處理工藝是非常必要的，結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)熱處理工藝、過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：球罐；熱處理；測(cè)溫點(diǎn)；

中圖分類號(hào)：TE-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-01-00-02

一、引言

隨著世界各國(guó)綜合國(guó)力和科技水平的大幅度提高，當(dāng)前石化行業(yè)的壓力容器呈現(xiàn)超大、超厚的發(fā)展趨勢(shì)。球罐作為大容量、承壓的球形儲(chǔ)存容器，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金等部門，它可以用來(lái)作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲(chǔ)存容器。常用的壓力容器熱處理技術(shù)有：燃料加熱法（內(nèi)燃油法）、電加熱法及能源加熱法三種，本文主要以綿陽(yáng)球罐工程項(xiàng)目為依托進(jìn)行論述，該球罐項(xiàng)目整體熱處理工藝是燃料加熱法（內(nèi)燃油法）。

二、熱處理前技術(shù)準(zhǔn)備及要點(diǎn)闡述

（一）技術(shù)準(zhǔn)備

與球罐受壓件連接的焊接工作全部完成。所有無(wú)損檢測(cè)工作完畢，報(bào)告齊全，經(jīng)審查合格。球罐整體熱處理施工方案已經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)，并向作業(yè)人員進(jìn)行工程技術(shù)交底和安全技術(shù)交底。由質(zhì)保工程師組織各系統(tǒng)責(zé)任人員，檢查原始資料，確認(rèn)熱處理前必須完成的各項(xiàng)工作已完成，所有施工資料齊全，熱處理前的停檢點(diǎn)并通過(guò)業(yè)主、監(jiān)理、技術(shù)監(jiān)督部門審查合格。產(chǎn)品試板已放在球罐熱處理過(guò)程中高溫區(qū)外側(cè)。熱處理前，罐內(nèi)清理干凈；應(yīng)使罐外與之連接的剛性件（含球罐安裝好的螺旋盤梯）處于自由狀態(tài)，以免熱處理中造成變形扭曲。煙囪、保溫、柱腿移動(dòng)裝置已安裝完畢。各操作系統(tǒng)已安裝調(diào)試好，噴嘴經(jīng)試燃，油泵、空壓機(jī)經(jīng)試車；風(fēng)、油、氣控制系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試；熱電偶、記錄儀等經(jīng)校驗(yàn)并合格。

（二）要點(diǎn)闡述

1、燃油供給：根據(jù)加熱系統(tǒng)耗油量參數(shù)條件要求，施工現(xiàn)場(chǎng)需要配備供給系統(tǒng)連續(xù)工作不低于3小時(shí)的儲(chǔ)油箱，則該儲(chǔ)油箱的容積L（取系統(tǒng)油耗平均值586kg/hr，0#柴油密度0.84噸/立方米）為： V=3*586/0.84=2093升

根據(jù)計(jì)算要求，現(xiàn)場(chǎng)制作了長(zhǎng)2米寬1米高1.5米的儲(chǔ)油箱，確保熱處理供油。

2、球罐焊接試板在熱處理過(guò)程中的定位

3、球罐焊接試板與球罐母材一同到貨，制作過(guò)程需要與球罐焊接處于相同環(huán)境中進(jìn)行1G/4G、2G、3G全方位焊接，并按照焊接類別、產(chǎn)品編號(hào)及焊接作業(yè)人員焊工代號(hào)在試板上進(jìn)行試板標(biāo)記管理。

三、熱處理工藝

熱處理工藝裝置由加熱燃燒系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)及柱腿移動(dòng)系統(tǒng)等組成。

（一）工藝參數(shù)的確定

1、根據(jù)GB12337《鋼制球形儲(chǔ)罐》及GB50094《球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范》規(guī)定，熱處理溫度應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣要求。

2、升溫

根據(jù)規(guī)范要求，在400℃以下自然升溫，400℃以上升溫速度在50～80℃/h范圍內(nèi)，在此期間球殼表面上相鄰兩測(cè)溫點(diǎn)的溫差不得大于130℃。當(dāng)溫度接近600℃時(shí)，開(kāi)始調(diào)節(jié)風(fēng)油量以確定恒溫所需的風(fēng)油量。

3、恒溫

最少恒溫時(shí)時(shí)間按最厚球殼板對(duì)接焊縫厚度的每25mm保持1小時(shí)計(jì)算，且不應(yīng)少于1小時(shí)。在恒溫過(guò)程中，球罐最熱點(diǎn)與最冷點(diǎn)的溫差應(yīng)盡量減少。

4、降溫

從熱處理溫度降溫至400℃過(guò)程，降溫過(guò)程可通過(guò)減小風(fēng)油比、間斷供油等方法使降溫速度控制在30～50℃/h范圍內(nèi)，400℃以下自然冷卻。

（二）加熱燃燒系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用德國(guó)進(jìn)口自動(dòng)燃燒器

德國(guó)“歐科”公司制造EK9.1000L-R輕柴油燃燒器，輸出功率2490-11409KW，耗油量210-962kg/hr；經(jīng)熱負(fù)荷運(yùn)算，該燃燒器能保證球罐熱處理的工藝要求。燃燒器經(jīng)試燒后方可正常使用。

（三）供油系統(tǒng)

供油系統(tǒng)需4噸容量的貯槽一臺(tái)，2CY-1.1/1.45齒輪油泵兩臺(tái)（一臺(tái)備用）；調(diào)節(jié)計(jì)量有控制閥組、壓力表等；油泵出口有回油管；貯油槽口加濾網(wǎng)以免堵塞噴嘴。

（四）供風(fēng)系統(tǒng)

燃燒器自帶獨(dú)立的風(fēng)機(jī)（22kw），帶控制風(fēng)門的風(fēng)箱，空氣壓力開(kāi)關(guān)。

（五）測(cè)溫系統(tǒng)

本系統(tǒng)由測(cè)溫點(diǎn)、熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、自動(dòng)記錄儀等組成。

1、測(cè)溫點(diǎn)布置

測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)均勻布置在球罐外側(cè)表面，相鄰測(cè)溫點(diǎn)間距≤4500mm。為保證測(cè)溫的精確，提高球罐熱處理質(zhì)量，新版《球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范》GB50094-2010規(guī)定球罐設(shè)測(cè)溫點(diǎn)由36個(gè)增至40個(gè)。在施工中，根據(jù)最新規(guī)范要求，對(duì)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行了如下設(shè)置：上下人孔共設(shè)3個(gè)（在距上下人孔與球殼板環(huán)焊縫邊緣200mm范圍內(nèi)），產(chǎn)品試板設(shè)1個(gè)（靠近上極板），上下極板小環(huán)設(shè)各4個(gè)、赤道帶板中均勻布設(shè)28個(gè)。見(jiàn)如圖3熱電偶分布圖

2、熱電偶的安裝

熱電偶的安裝采用專用電偶儀，將開(kāi)槽螺母點(diǎn)焊在測(cè)溫點(diǎn)上，熱電偶用開(kāi)槽螺母上的螺栓固定于球殼板上，連接熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線懸置固定，以免燒壞。冷端溫度應(yīng)接近環(huán)境溫度。見(jiàn)圖4熱電偶安裝固定圖

四、熱處理過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及其解決方法

在施工作業(yè)過(guò)程中，球罐整體熱處理往往會(huì)受到諸多因素影響，導(dǎo)致熱處理工藝不能按照既定方案及規(guī)范要求有效實(shí)施。

（一）常見(jiàn)問(wèn)題

1、燃油供給不及時(shí)，造成熱處理過(guò)程?；鸬扔汀?/p>

2、電力供給故障，造成熱處理過(guò)程中途?；稹?/p>

3、熱處理過(guò)程中出現(xiàn)暴風(fēng)雨天氣，造成熱處理過(guò)程溫差較大。

4、風(fēng)油比控制不合理，造成熱處理升溫、降溫過(guò)程溫度波動(dòng)較大，超出規(guī)范要求。

（二）解決方法

根據(jù)加熱系統(tǒng)油耗計(jì)算出熱處理油耗量，由于熱處理過(guò)程中柴油的用量較大，部分加油站油料儲(chǔ)存量有限，提供的油料不能滿足或不能及時(shí)供給現(xiàn)場(chǎng)施工用油，需要提前與當(dāng)?shù)丶佑驼救〉寐?lián)系，確保熱處理過(guò)程所需油料的供給，必要時(shí)需要。

一方面，通過(guò)建設(shè)單位與當(dāng)?shù)毓╇姴块T取得聯(lián)系，盡量確保在球罐整體熱處理期間電源供應(yīng)不出現(xiàn)問(wèn)題；另一方面，施工現(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)能夠滿足熱處理需要的柴油發(fā)電機(jī)，確保不間斷電源的供給。

參考文獻(xiàn)：

[1]李忠林，王學(xué)成大型壓力容器整體熱處理控溫設(shè)備中國(guó)石化出版社2002.

[2]GB12337—1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》

[3]GB50094—2010《球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范》