俞濤，陳強(安徽省特種設備檢測院，安徽 合肥 230000)

0 引言

球罐作為儲存容器被廣泛應用于石油、化工、天然氣等行業(yè)，有些介質具有易燃易爆、有毒有害及腐蝕等特性，因此在制造過程中必須加強對質量控制的監(jiān)督檢查。本文以某甲醇烯烴轉化項目中2臺2 000 m3LPG(液化石油氣)球罐安裝為例，從制造過程中的重點環(huán)節(jié)淺談應如何做好質量控制。

1 一般要求

球罐安裝單位應具有相應的資質證書及有效運轉的質量保證體系文件，焊工必須持有有效期內的焊工合格證書。

2 零部件的檢查和驗收

球罐安裝前，安裝單位應按GB/T 12337—2014, GB 50094—2010、設計圖樣和安裝單位的相關檢驗和驗收條件進行驗收[1-2]。球殼板坡口表面應按規(guī)定進行磁粉檢測抽查，抽查數量及合規(guī)標準按相關要求執(zhí)行。球殼板母材內質采用超聲波檢測，檢測有無分層。抽查數量按設計文件執(zhí)行；超聲檢測按NB/T 47013. 3標準，I級合格。對球殼板厚度應進行超聲測厚抽查，球殼板組裝之前應進行0°→90°→180°→270°→0°編排，并按順序擺放，對材質的化學成分及力學性能等進行檢查。

3 球殼板組裝

球罐安裝采用以赤道帶為基準的散裝法，即球殼板逐塊吊裝組對。組裝前應按GB/T 12337—2014中8. 1. 1及GB 50094—2010中5.1的要求對基礎各部位進行檢查和驗收[1-2]。所有支柱要求受力均勻，可采用支柱底板緊貼基礎的方法。球殼板組裝時應按工藝順序進行組裝，組裝所用工卡具用與球殼板材質應相同。球殼板組裝后，應使用曲率樣板和焊縫檢查尺及鋼卷尺進行現場實測。支柱安裝后須進行直線度檢查。

4 焊接

焊接環(huán)境應按照GB 50094—2010中6.1要求執(zhí)行。所有焊接材料的要求，包括球殼板之間、工卡具、支柱及其他焊件必須采用與球殼板材質Q345R相符，規(guī)格為Φ3.2 mm和Φ4.0 mm的J507RH低氫型焊條，不得采用Φ5.0焊條。J507RH低氫型焊條應具有質量證明書。根據質量證明書提供的各項技術參數，安裝單位應對焊條進行復驗。J507RH低氫型焊條應按規(guī)定進行復驗, 其化學成分應符合如表1和表2所示的規(guī)定。焊接材料烘干與管理：焊材的烘干是保障焊縫質量的重要措施之一，烘干程度直接影響到焊縫金屬的擴散氫含量，其目的就是去除焊接材料中吸附的水分[3]。按照規(guī)定的工藝參數對時間和溫度進行嚴格控制。堿性低氫型焊條使用前應經350～400 ℃，烘箱溫度應緩慢升高，烘焙1 h，然后保存120 ℃左右的恒溫箱中，隨用隨取。烘焙溫度超過400 ℃或保溫時間過長，將影響其力學性能和化學成分，且不可突然將冷焊條放入高溫烘箱內或突然冷卻，以免藥皮開裂脫落。重復烘干次數不宜超過2次。一般情況下，應按照相關要求做好焊材標識及入庫前的復驗，并做好烘干記錄、領用及回收記錄等表格的填寫。球罐組焊時的定位焊、工卡具焊接及預焊件的焊接，定位焊過程應注意間距及長度。工卡具焊接工藝應嚴格按圖紙施工，焊接工藝的確定，球罐焊接工藝的主要內容包括焊接參數、施焊順序及層序、及操作過程中的注意事項、焊條使用、預熱及后熱消氫處理、線能量、碳弧氣刨、缺陷修復、固定件與定位焊和焊接環(huán)境等。焊接工藝評定[3]應按NB/T 47014規(guī)定執(zhí)行，分別進行立焊、“平+仰焊”兩種位置的評定。工藝參數確定后，一般通過可焊性試驗，即斜Y型抗裂性試驗。焊接工藝評定的試樣應進行焊后熱處理。焊后熱處理溫度為620 ℃左右，恒溫大于I h。焊接工藝評定的試樣的力學性能采用GB/T 228.1、 GB/T 229及GB/T 232標準進行，檢驗結果滿足如表3所示的要求。

表1 焊條熔敷金屬的化學成份(wt%)

表2 焊條熔敷金屬的力學性能和工藝性能

表3 焊接工藝評定試樣力學性能的技術要求

焊接施工，球罐焊接應合理按順序進行施焊，一般焊接順序是：先焊赤道帶縱向焊縫，后焊上下極側板、極中板縱向焊縫，再焊赤道帶上下環(huán)向焊縫、上極帶環(huán)縫、下極帶縱縫。外部全部焊完后，再進行內部清根處理，開始焊接焊縫內部。焊前應清理干凈焊道的各種污染物，焊前預熱，焊前預熱溫度由安裝單位通過焊接裂紋試驗及焊接工藝評定確定。預熱范圍及溫度按照工藝文件執(zhí)行，焊接層間溫度應不低于焊前預熱溫度，且不大于180 ℃。焊接電流應根據不同規(guī)格焊條采用的焊接電流。焊接位置的不同其選用的焊接電流也不同。后熱處理，是焊接完成后立即對球殼板對接焊縫進行后熱，其目的主要是消除焊縫內部殘余應力，穩(wěn)定結構的形狀和尺寸，改善焊縫的金相組織，改善焊縫及母材的性能，提高抗應力腐蝕能力，進一步釋放焊接接頭中的有害氣體，特別是氫氣。后熱溫度為220 ℃左右，保溫1 h。在焊縫焊接過程中應連續(xù)焊完，并注意多層焊之間的焊渣及其他污染物處理，有序進行下層焊道的連續(xù)焊接。對X型坡口雙面對接焊縫時，單面焊完后做好其背面的清根處理非常重要。清根工藝要求按照GB 50094-2010執(zhí)行，清根后應經磁粉檢測合格后方可施焊。球殼組對后，對焊縫余高應按設計圖樣規(guī)定，且不得低于母材；成焊縫成型后，其表面不得有裂紋、未熔合、咬邊、氣孔、凹坑、棱角度等其他缺陷存在。修磨缺陷時應按TSG21—2016規(guī)定執(zhí)行,焊接后球罐的幾何尺寸及外觀檢查均按照設計文件要求執(zhí)行。

5 無損檢測

為了驗證焊縫的焊接質量符合設計要求，焊縫內部質量采用射線檢測或超聲檢測，外部質量采用磁粉或滲透檢測。檢測的前提是外觀符合圖紙要求。球殼對接焊接接頭應優(yōu)先釆用衍射時差法(TOFD)超聲檢測，無損檢測具體要求按圖紙設計執(zhí)行。

6 修補

球殼板母材局部表面和焊縫表面的缺陷及工卡具焊跡的修復補焊，對于母材缺陷及工卡具焊接產生的焊跡的清除，應采用機械打磨方式，且圓滑過渡。修補標準按設計要求執(zhí)行。焊縫返修，是指對發(fā)現不允許存在的缺陷時進行的修補，修補方式按GB 50094—2010第6.5條執(zhí)行。焊接修補工藝應與球罐焊接工藝相同，或按專用的補焊工藝，并應進行嚴格的監(jiān)督控制。

7 焊后整體熱處理

熱處理施工前，應向監(jiān)檢部門提供熱處理施工方案，點火前施工單位應提交由無損檢測負責人簽發(fā)的無損檢測報告。熱處理溫度控制是球罐焊后熱處理全過程的首要任務。焊后整體熱處理溫度為600±25 ℃,總恒溫時間不少于I h。加熱采用內旋轉內燃法。柱腳位移，處理按照GB 50094—2010第8.5條要求執(zhí)行。

8 產品焊接試板

根據TSG 21—2016及GB 50094—2010的相關規(guī)定，每臺球罐按焊接位置制作橫焊、立焊和“平焊+仰焊”三塊產品焊接試板。試板經外觀及無損檢測合格后，和球罐一起進行焊后整體熱處理，其力學性能應符合設計圖紙規(guī)定。

9 壓力試驗和氣密性試驗

為了保證球罐的強度計算符合規(guī)范要求，應在所有工序合格后進行水壓試驗。氣密性試驗的目的是檢查與球罐所有連接件的密封面有無泄露。水壓試驗要求應按GB/T12337—2014的有關規(guī)定執(zhí)行。球罐在充放水及水壓試驗過程中應對基礎沉降進行觀察、測量，并做好記錄。監(jiān)檢人員應到現場檢查。氣密性試驗使用的壓縮氣體應是干燥、清潔的空氣或氮氣。氣密試驗壓力按設計圖樣規(guī)定。

10 結語

兩臺LPG球罐制造安裝過程中，嚴格按設計文件及安裝單位的安裝技術要求執(zhí)行，確保了以上各施工環(huán)節(jié)的質量控制良好。為在用容器定期檢驗的首檢奠定了基礎。