散装法球罐组装及焊接技术在球罐施工中的应用

散装法球罐组装及焊接技术在球罐施工中的应用

赵怡

重庆燃气集团股份有限公司400020

摘要：球罐施工步骤多，技术复杂，对罐体质量要求高；在施工中选择合宜的球罐组装及球壳焊接方法至关重要。

关键词：球罐组装、对称焊接、缺陷处理

1、球罐作用及分类

球罐是钢制容器设备，形状为球形且占地面积小，它作为储存容器在石油炼制工业和化工中广泛应用；球罐按分瓣方式有橘瓣式、足球瓣式、混合式三种；支撑方式又分有支柱式、裙座式两大类。

2、散装法在混合式立柱球罐施工中的应用

散装法，适用于各类规格形式的球罐组装，应用广泛技术成熟，是一种先进的、组装应力较低的球罐安装方法。

散装法工序首先是上下段支柱安装：球罐支柱分两段，支柱上段与赤道板的组焊已在球罐制造单位完成，故安装现场只需将支柱上下段在平台上组对焊接。

支柱用垫铁找正，每组垫铁高度不应小于25mm，且不宜多于3块；斜垫铁应成对使用，接触紧密，以保证各支柱受力均匀。支柱安装找正后，应在球罐径向和周向两个方向检查支柱的垂直度。以5000m3为例，当支柱设计≤8m时，相邻赤道板中心线C1和C2的偏差≤3mm,赤道板整体偏差≤6mm；上、下支柱组焊后的直线度偏差应不大于10mm;支柱组装找正后，在球罐径向和周向两个方向的垂直允许偏差应不大于支柱高度的1.5%且不应大于12mm。

定位块的安装：为调整球壳之间的间隙、错口等，在球壳板周边焊一些定位块，其纵向间距为1.1-1.3m，环向间距为0.5-0.8m，定位块距球壳边沿间隔应根据夹具的结构而定。定位块和吊耳的焊接应和球壳的焊接采用同样的焊接工艺，拆除时须采用碳弧气刨或气割切除，砂轮打磨，严禁用锤打掉。

定位块在赤道板及以上装在外侧，下温带板及以下装在内侧；但对有腐蚀介质的球罐定位块装在外侧，因球罐的腐蚀主要在焊缝和焊迹处。

吊耳的安装：赤道板和上温带板以及上极边板、侧板、中板的吊耳装焊在外侧，下温带、下极带的边板、侧板、中板上的吊耳装焊在内侧。

赤道板组装:根据赤道板的重量选择对应的汽车吊装组对赤道带，先吊装相邻两块带柱腿的赤道板，吊装时与下部基础调正水平，利用斜拉杆调整赤道板。为了防止赤道板过长，重量不均，需吊装赤道板上端并利用倒链调整。利用地脚螺栓和拉杆把上下柱腿锁紧，用拖拉绳定位，在按板号顺序吊装不带柱腿的赤道板插于两带柱退赤道板之间，安装顺序见上图，用扣具固定调整间隙、错口。然后按顺序安装带柱退赤道板，不带柱退赤道板，直至赤道带组装完毕。安装时随时调整架杆尺寸，以满足现场施工要求。

赤道带是以单片罐板组对为基础，赤道带的组装质量直接影响以后工序的进行，故在组装过程中要及时使用水平管和弧形样板测量组装情况，应用拖拉绳工卡具把组装尺寸控制在范围之内，组装完毕后其坡口对口间隙应满足2±2mm;对口错边量应小于2mm;棱角度（包括错边量）用弦长大于1000mm的样板，沿对接接头每500mm测量一点，其测量结果不应大于6mm；支柱垂直度不得大于15mm。

下级板的安装和上极板的安装：将编好号码顺序的下级板吊装至基础中心，吊装下级带边板，吊车挂钩从球体上部穿入，穿过赤道带吊装，吊装到位后用卡具与赤道带下口固定，再用拖拉绳固定并进行角度调整；待两块边板组装完成，调整球壳板对口间隙，错口及棱角度；然后吊装下级带板中板，与下级带边板固定，调整球壳板对口间隙、错口及棱角度。

下级板安装完毕后，吊装组对上级板，顺序和方法与下级板一模一样，上极板必须采用外部卡扣固定。

3、球罐的焊接

为避免焊接时风力对焊接质量的影响，先将安装好的球罐进行防火布整体防护；对球罐焊道进行编号，对称分配给焊工，便于在同时施焊时减小罐板的预热变形。焊接球罐纵焊缝顺序为：以赤道板为基准赤道带下方上由往下焊接，赤道带上方由下往上焊接；焊接作业对称分配见左图，1对应1，2对应2，以此类推同时施焊。

环焊缝焊接同纵焊缝一样用对称法进行焊接，如右图A对D,B对E，D对F沿对称方向同步焊接，为避免焊接时产生的应力内外方向相反焊接见下图。

焊接前需进行预热，温度控制在125-150度之间，预热应均匀，预热宽度应为焊缝中心两侧各取3倍板厚、且不少于135mm,采用液化气火焰内口加热。焊接完成后，需要进行焊接后的后热消氢处理，后热温度控制在250度左右，后热时间30分钟。

外口焊接完毕后，从内部进行焊缝清根，气刨法可有效保证焊口根部质量，随后进行PT检测。

所有焊口焊接完毕后，重新检查球罐的几何尺寸和柱腿垂直度、焊道外观。组装焊缝100%检查，每条焊缝500mm检查一点，球罐的椭圆度检查分上、下极各4点（4条直径）赤道板截面为8点（4条直径）；支柱垂直度检查为每根支柱各检查径向和周向两个值。

4、球罐焊接完成后，超标缺陷的处理

散装法施工完毕后对球壳焊缝错口、角变形及间隙、支柱垂直度、椭圆度进行检查，并做好记录，发现不合格必须及时调整。

球壳表面缺陷，焊缝咬边等，对超标部分进行修补，不超过部分如需砂轮机修磨时，应打磨平滑或加工成具有圆滑过度的斜坡。

球壳表面缺陷进行焊接修补，当为划伤或成型加工产生的表面伤痕等形状比较平滑的缺陷时，可直接进行堆焊。对直接堆焊可能导致裂纹时，用砂轮机将缺陷清除后再进行堆焊，堆焊表面应打磨平滑，或加工成圆滑的过度斜坡，表面缺陷修补完成后进行磁粉检查。

对焊缝咬边和焊缝裂纹进行焊接修补时，先用砂轮机将缺陷清除并修理成便于焊接的凹槽形状，再进行焊接补修，其长度应在50mm以上，修补焊道上应加焊一道凸起的回火焊道，回火焊道焊完后，再磨去回火焊道多余的焊缝金属，使其与主体焊缝平缓过度。

内部缺陷修补，内部缺陷的清除应在球壳板厚度的三分之二以下，超过该厚度仍有残留缺陷时，应修补该面，然后在其背面清除缺陷进行焊接修补，修补焊缝长度要求在50mm以上。

修补采用与球罐焊接相同的焊接工艺，预热温度尽可能提高到上限值，在以修补处为中心，半径150mm范围内预热。

同一部位的返修次数不得超过两次，超过两次后应从返修部位整张片子切口后进行重新焊接。

5、球罐施工后续步骤

在球罐组装和焊接完毕后还需进行射线检测--渗透检测--焊后整体热处理--基础沉降--气压试验--球罐表面的涂装--防火涂料最后进行竣工验收。

6、结语

在球罐施工过程中，罐板的安装组对以及焊接是十分重要的环节，对于施工过程的精度要求相当高，且施工工序复杂；任何组装和焊接环节出现问题，都会影响球罐的施工质量，且需耗费大量的物力和人力资源进行返工；因此在球罐建设项目中，针对罐板的安装组对及焊接施工，应提前采取控制和预防措施，对施工工艺和材料质量检验进行严格把控，以保证球罐在设计寿命期内正常稳定工作。

参考文献：

[1]弧焊之家.球罐散装方法及焊接顺序焊工布置360.doc2016.10

[2]胡杰油罐施工全过程介绍文库2014.11