壓力容器的制造與檢測.doc

實 習 報 告壓力容器的焊接與檢測姓 名： 專 業(yè) 班 級 ： 實 習 單 位 ： 指 導 教 師 ： 完 成 日 期 ： 目 錄摘 要2引 言4400m3球罐概況51.1主要技術(shù)參數(shù)51.2 結(jié)構(gòu)形式61.3 球殼板材料61.4 焊接方法與焊接材料71.5 遵守的規(guī)范和標準8400m3球罐生產(chǎn)工藝流程8球殼板的成形工藝102.1 球殼板的排板102.2 樣板的制作112.3 球殼板的壓形122.4球殼板的檢查132.5 球殼板的修形14球罐的組裝工藝143.1 零部件的組焊143.2 整球組裝18球罐的焊接工藝284.1 施焊環(huán)境284.2 焊工資格284.3 焊前準備294.4 焊接工藝314.5 焊縫外觀質(zhì)量檢查要求474.6 焊后修補48球罐成品質(zhì)檢與驗收485.1 無損檢測485.2 焊后整體熱處理505.3 水壓試驗和氣密性試驗515.4 去銹、涂裝525.5 球罐成品驗收53結(jié) 論53致 謝54參考文獻55摘 要我在2010年11月20日參加STX大連集團在大連職業(yè)技術(shù)學院召開的招工面試會上參加面試。2010年12月1日來到STX大連集團重型裝備有限公司實習，通過7個多月的實際學習已經(jīng)全面了解本公司的情況，同時也鍛煉了自己學到了在學校里學不到的東西，了解了企業(yè)頂崗實習所需要的專業(yè)知識和操作技能，對重型裝備有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品壓力容器、龍門吊的用途、特點、制造流程等都有了深刻的理解和學習，學會了壓力容器的焊接與檢測。本文舉例400m3球罐制造工藝設(shè)計做了歸納和總結(jié)。本次設(shè)計中的400m3球罐用于貯存氧氣，其球殼板的材質(zhì)為16MnR，本文對其母材的焊接性做了簡要的分析，并在此基礎(chǔ)上選擇了球罐焊前的預熱溫度，以及焊接方法和焊接材料。預熱溫度為120140，焊接方法為焊條電弧焊，焊條為E5015。根據(jù)工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗和相關(guān)標準編制了400m3球罐的生產(chǎn)工藝流程。在整個生產(chǎn)過程中，球殼板的壓制成形、球罐的組裝與球罐的焊接屬于生產(chǎn)中的重點與難點，在本文中都進行了詳細的分析和論述。球殼板成形采取局部成形的方法。球罐組裝分為零部件組裝和整體組裝兩部分，整體組裝采用整球組裝的方法，須在現(xiàn)場進行。本文根據(jù)球罐上每條焊縫的不同特點，制定了了各條焊縫的具體焊接方法，并選擇了焊接工藝參數(shù)。球罐組裝、焊接之后，需要進行焊后處理，包括無損檢測，焊后熱處理，以及耐壓試驗等，本文也都進行了簡要的分析和說明，并介紹了相應的處理方法和注意事項。關(guān)鍵詞：成形；組裝；焊接；檢測；大連職業(yè)技術(shù)學院實習報告引 言隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，焊接已成為機械制造等行業(yè)中一種越來越重要的加工工藝手段。目前，焊接已廣泛用于能源、石油化工、航空航天、原子能、海洋、交通等重大工程項目，同時亦遍及工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。據(jù)報道，各工業(yè)發(fā)達國家用于焊接結(jié)構(gòu)件的鋼材占各國全年鋼產(chǎn)量的40%45%，可見焊接技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中占有何等重要的地位3。隨著焊接技術(shù)與材料工程技術(shù)以及計算機技術(shù)的研發(fā)與結(jié)合，近年來，國內(nèi)一些典型的焊接結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，并呈逐年遞增的趨勢。球罐就是其中的典型代表之一。由于石油、化工、石油化工、燃氣（天然氣、液化石油氣）等事業(yè)的迅速發(fā)展，隨之而建造的球罐增長速度很快，1981年我國球罐約1100臺，到1985年增加至約1800臺，至1993年為3107臺，在這12年間平均每年增建約150臺，至1996年全國有近5000臺球罐，這4年間平均每年建造約400臺球罐16。迄今為止，我國現(xiàn)有各種球罐已愈萬臺。其中用于儲存液化石油氣、天然氣的球罐占有相當大的比重。球罐建造的增長速度如此之大，是因為人們越來越認識到使用球罐比圓筒形容器更加合理。與同容積的圓筒形容器相比，球罐的表面積最小，受力均勻，在相同直徑和工作壓力下，其所受內(nèi)應力最小。同時球罐還具有占地面積小，高度低，底座基礎(chǔ)工作量小，所以建造球罐時，可節(jié)省鋼材，降低成本，因而在各工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用，在單罐容積大于1000m3僅用材消耗量就比同容積圓筒形容器節(jié)省三分之一以上（容積越大越顯著），其經(jīng)濟效益顯得十分突出。這是當前市場經(jīng)濟中人們十分關(guān)注的問題。但是，球罐制造較困難，加工費用高。表現(xiàn)為下料工序較復雜；從沖壓到拼裝尺寸要求嚴格；超差變形矯正困難。此外，球罐直徑通常較大，如50m3容積的球罐，直徑就達到4.6m,已不適于整體常規(guī)運輸，須在現(xiàn)場組裝焊接，而100m3容積的臥（立）式貯罐，則尚可在制造廠中預制。球罐現(xiàn)場組裝焊接，施工費用高；施焊條件差；裝配尺寸與精度難以保證；器壁拘束度較大，會產(chǎn)生較大的殘余應力，甚至誘發(fā)裂紋；施工質(zhì)量受風雨、溫度和濕度等環(huán)境因素的影響1。目前，雖然我國的球罐制造業(yè)發(fā)展很快，但總體制造水平偏低，某些加工手段及工藝措施還相對保守。但是，其基本制造工藝還是比較穩(wěn)定的，所以球罐的制造技術(shù)應該被廣泛的應用，并在原基礎(chǔ)上有所突破創(chuàng)新。本次設(shè)計中的400m3球罐用于貯存氧氣，屬于中小型容積的球罐，現(xiàn)在，400m3球罐在國內(nèi)應用較為廣泛，主要用來貯存燃氣或是液化石油氣。本次400m3球罐制造工藝設(shè)計依據(jù)工廠設(shè)計圖紙和國家相關(guān)標準規(guī)定進行編制；設(shè)計目的是全面了解400m3球罐的制造工藝，使所學到的焊接專業(yè)理論知識能夠應用到實際生產(chǎn)當中去，并最終完成畢業(yè)設(shè)計工作。在設(shè)計工作過程中，采取“邊設(shè)計，邊學習，邊調(diào)研，邊改進”的“四邊”原則，真正做到理論與實際相結(jié)合，力求達到學以致用，并為自己日后參加工作，奠定理論知識基礎(chǔ)，積累實際工作經(jīng)驗。400m3球罐概況1.1主要技術(shù)參數(shù)表1 400m3球罐的主要技術(shù)參數(shù)內(nèi)徑9200mm容積400m3介質(zhì)氧氣容器類別設(shè)計壓力3.15MPa最高工作壓力3.0MPa試驗壓力3.94MPa設(shè)計溫度50工作溫度-19+50焊縫系數(shù)1.0腐蝕裕量1mm支柱6根1.2 結(jié)構(gòu)形式球罐采用混合式3帶球殼，分帶見圖1。圖1 混合式3帶球罐1.3 球殼板材料1.3.1化學成分和力學性能球殼板采用16MnR低碳低合金鋼，其化學成分和力學性能分別見表2和表3。表2 16MnR的化學成分%鋼號CSiMnPS16MnR0.200.200.601.201.600.0350.035表3 16MnR的力學性能鋼號板厚mm狀態(tài)SMPabMPa5%室溫沖擊功(AKVJ)16MnR3860正火2854906201927（橫向）1.3.2焊接性分析根據(jù)國際焊接學會（IIW）所采用的碳當量（CE）計算公式： （%） （1-1）將16MnR所含化學成分的相應數(shù)值代入上式，計算其碳當量。通過計算得出，16MnR的碳當量CE=0.40%0.46%。當CE=0.40%0.60%，鋼的淬硬傾向逐漸增加8，所以16MnR屬于有淬硬傾向的鋼。但是，當CE不超過0.5%時，淬硬傾向尚不嚴重，焊接性較好，但隨板厚增加需要采取一定的預熱措施。400m3球罐的球殼板厚為48mm，所以在焊接前，為避免出現(xiàn)裂紋，應對其進行預熱，預熱溫度為120140。1.4 焊接方法與焊接材料焊接方法為焊條電弧焊。焊接材料如下：球殼板主體焊接采用E5015焊條，球罐附件焊接采用E4303焊條，關(guān)于焊條的具體要求見表4。表4 焊接材料表母材焊條規(guī)格烘干溫度時間球殼板16MnRE50155.0 4.03503801h梯子、平臺Q235AE43034.01001500.5h1.5 遵守的規(guī)范和標準國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程GB1501998鋼制壓力容器GB123371998鋼制球形儲罐GB500941998球形儲罐施工及驗收規(guī)范 400m3球罐生產(chǎn)工藝流程球罐的生產(chǎn)工藝流程與其它焊接產(chǎn)品的工藝流程大致相同，主要包括：生產(chǎn)前的準備，金屬材料的加工，裝配與焊接以及焊后的成品加工四大部分5。在球罐的整個制造過程中，球殼板的成形，球罐的組裝以及球罐的焊接三大環(huán)節(jié)屬于生產(chǎn)中的重點與難點。400m3球罐生產(chǎn)工藝流程見圖2。圖2 400m3球罐生產(chǎn)工藝流程球殼板的成形工藝2.1 球殼板的排板為了便于球殼板制造過程中的檢驗和以后組裝的方便，須根據(jù)設(shè)計圖紙繪制球殼板的排板圖，并計算出各類球殼板的立體幾何尺寸（見圖4），每塊球殼板的材質(zhì)、爐批號、鋼板編號及帶號都應分別記錄在各自的工藝卡上。 (a) (b)(c) (d)圖4 球殼板的幾何尺寸示意圖(a) 極帶中間板 (b) 極帶側(cè)板 (c) 極帶圍板 (d) 赤道帶板下料前，應逐張核對鋼板的爐批號及編號，然后將其標記移植到球殼板的指定位置，并經(jīng)檢查人員檢查確認無誤后方可下料，同時將檢查結(jié)果準確記錄在工藝卡上。要求制作過程中的所有工序都必須作好施工記錄，包括施工作業(yè)時間、作業(yè)人員、施工過程中的自檢、互檢、專檢的確認以及施工過程中停止點的見證檢驗等。2.2 樣板的制作根據(jù)設(shè)計圖紙排板圖中球殼板的幾何尺寸（圖4），對不同尺寸的球殼板分別制作劃線樣板，該樣板主要用于球殼板的檢查和球殼板的二次劃線號料。所以要求劃線樣板的幾何尺寸和曲率精度一定要符合設(shè)計圖紙的要求。劃線樣板采用0.5mm厚的鍍鋅薄鋼板制作，要求有一定的強度，不易變形。圖5為赤道帶劃線樣板示意圖。其它帶板與其做法相似，只是形狀、尺寸不同。 圖5 赤道帶劃線樣板示意圖 圖6 內(nèi)卡樣板示意圖此外，每類球殼板還應各做一套內(nèi)卡樣板，用于檢查球殼板的曲率精度。內(nèi)卡樣板采用0.5mm厚的鍍鋅薄鋼板制作，要求有一定的強度，不易變形，易攜帶。內(nèi)卡樣板示意圖見圖6。2.3 球殼板的壓形將一次切割后的球殼板用2000噸油壓機進行壓形，2000噸油壓機的技術(shù)參數(shù)見表7。壓形采取局部成形的方法（見圖8），局部成形屬于冷壓成形，坯料每壓一次后向前移動一段距離，注意要留有一定的壓延重疊面積，以保證曲率均勻一致，要求一次下壓量不要太大，應緩慢壓至所規(guī)定的曲率嚴禁采用急劇加工成形，在壓制過程中，用內(nèi)卡樣板檢查球殼板，合格后方可下胎。當球殼板弦長在2000mm以上時，檢查樣板弦長不得小于2000mm，當球殼板弦長小于2000mm時，檢查樣板的弦長不得小于球殼板的弦長。樣板與球殼板的間隙不得大于3mm（見圖9），球殼板成形后的實測厚度不得小于47.75mm。表7 2000噸油壓機技術(shù)參數(shù)液壓系統(tǒng)最高工作壓力31.5MPa快速下行速度100mm/s公稱壓力2000噸加壓下行速度23mm/s系統(tǒng)調(diào)定工作壓力25MPa提升速度80mm/s圖8 局部成形法示意圖圖9 球殼板曲率允許偏差2.4球殼板的檢查 將加工成形的球殼板用樣板檢查，對不合格的部位進行修整。球殼板的幾何尺寸允許偏差見圖11。具體要求如下：長度方向弦長允許偏差不大于2.5mm，寬度方向弦長允許偏差不大于2mm，對角線弦長允許偏差不大于3mm，兩條對角線應在同一平面上，用兩直線對角測量時，兩直線的垂直距離偏差不得大于5mm。圖11 球殼板幾何尺寸允許偏差2.5 球殼板的修形由于二次搬運、切割造成的球殼板回彈，必須進行球殼板的修形，用加填板的方法進行修整，直到滿足設(shè)計圖紙及施工規(guī)范的要求。當球殼板成形后的塑性變形超過3%時，應按焊后熱處理規(guī)范進行熱處理。變形量按下式計算： （4-1） 式中：t板厚（mm）；Rt最終加工半徑（mm）；R0加工前半徑（mm），平板時為無限大。4.10 半成品及成品的中間檢驗按照設(shè)計圖紙及施工規(guī)范的要求，對壓制成形的球殼板逐項進行檢查，并做好記錄，出半成品。同時，球罐相關(guān)的一些零部件，如：接管，支柱等應該制作完成，并按設(shè)計要求進行半成品或成品的檢驗，以便進行下一步的組裝。球罐的組裝工藝3.1 零部件的組焊3.1.1人孔、接管與極板的組焊上下兩個極帶中間板，在壓制成形并經(jīng)檢查合格后，對其進行開孔。極板開孔時，按管口方位圖、位置尺寸劃好中心點，并劃好對準球心的中心軸線。根據(jù)人孔、接管接頭的實際尺寸，劃出開孔尺寸線，并做好標記。為保證孔的精度，采用仿形靠模氣割的方法。氣割開孔前，應在切割線內(nèi)鉆一個8mm的工藝孔作為氣割起始點。坡口表面及邊緣100mm范圍內(nèi)的檢測要求與球殼板的要求相同（祥見4.7 二次下料）。坡口如圖12所示。 (a) (b) 圖12 零部件組焊時的坡口(a) 球殼板與人孔凸緣的對接坡口 (b) 球殼板與接管的焊接坡口人孔、接管與極板組對時，人孔、接管的開孔位置偏差不大于4mm，人孔、接管外伸長度允許偏差不大于4mm，人孔、接管與極板組對錯邊量不大于2mm，人孔、接管的中心線應對準中心軸線，法蘭面應平行與球體赤道軸線，加強圈應與極板緊密貼合。將組裝好人孔、接管的極板，放在胎架上夾緊，加熱到預熱溫度后開始焊接。焊機選用ZXG - 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表8。焊接時由A、B、C、D 4名焊工同時對稱施焊，焊接方向如圖13所示，采用多層多道焊。由于焊道始、終端的硬化容易導致缺陷產(chǎn)生，故不宜集中在一起，而應錯開，見圖14。為了防止裂紋，應連續(xù)施焊至最后一層。表8 人孔、接管與極板組焊時的焊接工藝參數(shù)焊條焊條直徑mm焊接電流A焊接速度(cm/min)預熱溫度層間溫度E50154.0直流反接16018010.012.0120140120焊接時，先焊大坡口面的焊縫，注意控制層間溫度，避免產(chǎn)生夾渣和咬肉缺陷。大坡口面焊完后，再焊小坡口面的焊縫，焊前須對其進行清根、打磨。焊后立即進行消氫處理，后熱200250，保溫0.51h，然后緩冷。開孔球殼板周邊100mm范圍內(nèi)及距開孔中心1倍開孔直徑范圍外，用弦長不小于1000mm的樣板檢查極板曲率，最大間隙不得大于3mm。圖13 嵌入式人孔的焊接圖14 焊道始、終端的錯開3.1.2上段支柱與赤道板的組焊將赤道板置于專用胎架上，并劃好裝配中心線，見圖15。接縫兩側(cè)500mm范圍內(nèi)除銹，打磨光潔。上段支柱與赤道板相貫的弧形面應保證切割精度，裝配間隙不大于1mm。上段支柱的組裝，在赤道板經(jīng)向和緯向兩個方向的中心允許偏差不得大于2mm。上段支柱與下段支柱在現(xiàn)場的接口端面應平行球罐的赤道軸線。圖15 上段支柱與赤道板組對在上段支柱與赤道板組裝時，在球殼板周邊100mm范圍內(nèi)、與支柱連接的已成形赤道板在距支柱與赤道板預焊位置周邊150mm范圍內(nèi)進行100%超聲檢驗，以JB/4730.3 規(guī)定的級合格。組對后由數(shù)名焊工同時對稱施焊，焊接時采用焊條電弧焊，焊機選用ZXG - 400型弧焊整流器，焊接工藝參數(shù)見表9，焊接順序如圖16所示。表9 上段支柱與赤道板組焊的焊接工藝參數(shù)焊條焊條直徑mm焊接電流A焊接速度(cm/min)預熱溫度層間溫度E43154.0直流反接16018012.015.0120140120最后檢查幾何尺寸，上段支柱與赤道板焊后的直線度允許偏差不大于2.3mm，上段支柱長度允許偏差2mm，上段支柱離開球殼板表面的距離允許偏差3mm。圖16 上段支柱與赤道板焊接3.1.3球殼板及零部件的出廠在零部件組焊完畢后，安排球殼板及零部件的包裝出廠。球殼板應除銹，并涂防銹漆2度，坡口表面及其內(nèi)外邊緣50mm范圍內(nèi)涂可焊性漆料。每塊球殼板上的鋼號、爐批號、球罐號標記，應醒目地框出。相同規(guī)格的球殼板應具有互換性。球殼板發(fā)運應采用鋼結(jié)構(gòu)的托架包裝，球殼板的凸面朝上，各板間墊以柔性材料。每個包裝架的總重不宜超過15t，即不能超過3塊球殼板。拉桿、下段支柱等桿件宜集束包扎。所有加工體表面應涂防銹油脂，拉桿螺紋應妥善保管。工廠提交現(xiàn)場組裝單位的焊接工藝評定試板和產(chǎn)品焊接試板宜裝箱運輸，試板上打上鋼印標記。3.2 整球組裝整球組裝法又叫散裝法，即先在平臺上將下段支柱與帶上段支柱的赤道板組焊好，然后在基礎(chǔ)上裝赤道帶，赤道帶組裝完成后，分別依次組裝溫帶和上下極板，這樣就組成一個整球3。3.2.1施工準備球罐安裝前，應對球罐零部件進行下列復驗：l 零部件的數(shù)量、編號及標志；l 球殼板的曲率、幾何尺寸，球殼板和坡口的表面質(zhì)量；l 球殼板超聲波抽檢，極帶中間板和極帶側(cè)板各1塊，極帶圍板2塊，赤道帶板2塊。若發(fā)現(xiàn)超標缺陷，應加倍抽檢。若仍有超標缺陷，則應100%檢驗?；A(chǔ)復測按GB12337、GBJ94標準進行。檢查基礎(chǔ)的標高基準線、縱橫中心線，沉降觀測水準點等是否符合標準。檢查基礎(chǔ)外觀是否有裂紋、蜂窩狀氣孔、空洞和露肋等缺陷。按設(shè)計圖紙用鋼卷尺、鋼直尺、水準儀等測量基礎(chǔ)各部位尺寸，見圖17，允許偏差不得超過表10的規(guī)定。項目允許偏差基礎(chǔ)中心圓直徑Db5mm基礎(chǔ)方位1地腳螺栓中心與基礎(chǔ)中心圓的間距sa2mm地腳螺栓預留孔中心與基礎(chǔ)中心圓的間距sb8mm支柱基礎(chǔ)上表面的標高Db/1000相鄰支柱基礎(chǔ)的標高差4mm地腳螺栓固定的基礎(chǔ)上表面平面度5mm預埋地腳固定的基礎(chǔ)上表面平面度2mm表10 基礎(chǔ)尺寸允許偏差圖17 基礎(chǔ)尺寸示意圖找出基礎(chǔ)中心圓及支柱安裝中心線，確定墊鐵設(shè)置位置。放置墊鐵部位的基礎(chǔ)面應鏟削平整，其水平度允許偏差2mm/m。墊鐵均布在地腳螺栓兩側(cè)，每疊墊鐵高度不小于25 mm，且不多于3塊。斜墊鐵應成對使用，墊鐵應伸進支柱管壁位置內(nèi)1015mm，露出支柱底板外1020mm。在墊鐵設(shè)置過程中，須用水準儀測量，在各支柱基礎(chǔ)上標高允許偏差2mm。墊鐵設(shè)置完畢后點焊固定，防止移位。施工現(xiàn)場的電源、水源、預熱和后熱用的氣源、道路等應滿足施工要求。球罐基礎(chǔ)周圍必須做好臨時道路，路寬10m，承壓不小于147KPa，以滿足吊機作業(yè)需要。所用的電焊機、焊條烘箱、空壓機、起重機、工裝夾具等必須性能良好，數(shù)量能滿足施工需要。所用計量器具，必須在周檢期內(nèi)。3.2.2工裝夾具焊接小方塊均焊在球殼板外側(cè)，焊接位置距球殼板邊緣150mm，其相互間距按各帶焊縫長度和球殼板厚度而定，在5001500mm范圍內(nèi)。在帶支柱的赤道板上劃出中心線和定位線后，焊上定位塊和馬蹄形夾板。工裝夾具須焊接牢固，且四周焊滿。相關(guān)夾具示意圖見圖18。圖18 工裝夾具示意圖(a) 龍門夾具；(b) 小方塊；(c) 馬蹄形夾板；(d) 定位塊3.2.3下段支柱與上段支柱焊接將下段支柱與已焊接在赤道板上的上段支柱在平臺上進行拼接，按圖19所示。焊接時采用焊條電弧焊，焊機選用ZXG - 400型弧焊整流器，其焊接工藝參數(shù)見表11。要求上段支柱與下段支柱的中心偏差不大于3mm，焊后，整個支柱應校直，直線度偏差不大于6.2mm，支柱與底板組焊后應垂直，其垂直度偏差不大于2mm。焊后支柱全長偏差不大于3mm。圖19 上段支柱與下段支柱組對表11 上段支柱與下段支柱的焊接工藝參數(shù)焊條焊條直徑mm焊接電流A焊接速度(cm/min)線能量(kj/cm)E43034.0直流16017010.012.02330圖20 赤道帶吊裝總順序3.2.4赤道帶安裝吊裝順序見圖20。先吊裝第1塊帶支柱的赤道板，用纜繩臨時固定，調(diào)整好垂直度后擰緊地腳螺栓，見圖21。然后用同樣方法吊裝第2塊帶支柱的赤道板，用纜繩臨時固定，調(diào)整好垂直度后擰緊地腳螺栓。接著吊裝第3塊不帶支柱的赤道板，將其插入在第1塊和第2塊赤道板之間，用龍門夾具鎖定，裝好第1塊和第2塊支柱之間的拉桿。其余各塊赤道板依次吊裝，直至完成赤道帶的組裝。圖21 赤道帶分段組裝3.2.5赤道帶調(diào)整按每塊赤道板的赤道線，調(diào)整到設(shè)計標高，其水平的高低偏差見表12。調(diào)整方法可用支柱底板的墊鐵或定位塊上的螺絲。相鄰赤道板則用手拉葫蘆進行調(diào)節(jié)。測量赤道截面內(nèi)徑時，必須測量所有赤道板的數(shù)值，以便從中獲得內(nèi)徑的最大值和最小值。用手拉葫蘆調(diào)整內(nèi)徑差，使其達到允許偏差范圍，見表12。利用龍門夾具、斜楔調(diào)節(jié)對口間隙、錯邊量和棱角，使其滿足標準要求，見圖22。圖22 錯邊量和棱角測量(a) 等厚球殼板錯邊量；(b) 不等厚球殼板錯邊量（兩板厚度的差值不計入）；(c) 內(nèi)側(cè)測量棱角；(d) 外側(cè)測量棱角A球殼與樣板的最大徑間距離；B球殼設(shè)計內(nèi)半徑或外半徑與樣板曲率半徑的徑向距離；R球殼的設(shè)計內(nèi)半徑或外半徑圖23 極帶圍板安裝順序3.2.6極帶圍板安裝用吊機在球罐中心位置立中心桅桿，并拉好纜繩。按圖23所示順序?qū)ΨQ安裝。先裝下極帶圍板，再裝上極帶圍板。下極帶的圍板用吊機從赤道帶上口吊入安裝，利用中心桅桿、鋼絲繩、手拉葫蘆穩(wěn)定每一塊下極帶的圍板（圖24）。下極帶圍板之間以及下極帶圍板與赤道板之間，用龍門夾具鎖定。吊裝閉合后，調(diào)整縱縫和環(huán)縫的間隙、錯邊量、棱角和下口圓度，允許偏差見表12。上極帶圍板與下極帶圍板一樣，也必須對稱安裝。上極帶圍板用吊機安裝，利用中心桅桿上的吊桿及手拉葫蘆、鋼絲繩穩(wěn)定，每隔一塊上極帶圍板用一根吊桿。上極帶圍板之間以及上極帶圍板與赤道板之間用龍門夾具鎖定。吊裝閉合后，調(diào)整縱縫和環(huán)縫的間隙、錯邊量、棱角和上口圓度，允許偏差見表12。最后拆除中心桅桿。圖24 下極帶圍板吊裝 圖25 下極帶中間板吊裝3.2.7極帶中間板與極帶側(cè)板的安裝按圖紙方位用吊機將焊有人孔、接管的下極帶中間板從上極帶圍板上口吊入，注意對準中心線方位（圖25），然后吊裝左、右側(cè)板就位。下極帶中間板與下極帶左右兩側(cè)板各板之間以及下極帶中間板與下極帶左右兩側(cè)板與下極帶圍板之間用龍門夾具鎖定。接著調(diào)節(jié)縱縫、環(huán)縫的間隙，錯邊量和棱角，其允許偏差見表12。下極帶中間板與下極帶側(cè)板安裝完后，在安裝上極帶的中間板與側(cè)板。按圖紙方位用吊機將焊有人孔、接管的上極帶中間板從上極帶圍板上口吊入，注意對準中心線方位，然后吊裝左、右側(cè)板就位。上極帶中間板與上極帶左右兩側(cè)板各板之間以及上極帶中間板與上極帶左右兩側(cè)板與上極帶圍板之間用龍門夾具鎖定。接著調(diào)節(jié)縱縫、環(huán)縫的間隙，錯邊量和棱角，其允許偏差見表12。3.2.8整球調(diào)整組裝完成后，進行整球調(diào)整。其錯邊、間隙、棱角、內(nèi)徑差、支柱垂直度和赤道水平度，均應符合標準要求。合格后轉(zhuǎn)入下道工序定位焊。表12 焊前組裝檢驗表項目執(zhí)行標準允許偏差檢驗用具對口間隙GB12337按圖樣規(guī)定間隙尺對口錯邊量GB123373mm深度游標卡尺棱角GB123377mm（含錯邊量）R樣板和深度游標卡尺赤道水平度工藝控制相鄰赤道板3mm水準儀、鋼尺或連通管赤道截面內(nèi)徑差工藝控制27.6mm鋼卷尺兩極間凈距與設(shè)計內(nèi)徑差工藝控制27.6mm鋼卷尺支柱垂直度GB123372mm線錘、鋼尺注：對口間隙、對口錯邊量和棱角沿對接接頭每500mm測量1點。3.2.9組焊檢驗焊前組裝檢驗按表12的規(guī)定。焊后幾何尺寸檢驗按表13的規(guī)定。表13 焊后幾何尺寸檢驗項目執(zhí)行標準允許偏差檢驗用具棱角GB1233710mm（含錯邊量）R樣板和深度游標卡尺赤道截面內(nèi)徑差GB1233746mm鋼卷尺兩板間凈距與設(shè)計內(nèi)徑差GB1233746mm鋼卷尺支柱垂直度GB123372mm線錘、鋼尺注：棱角沿對接焊縫每500mm測量1點。3.2.10防護棚搭設(shè)施焊前必須搭設(shè)堅固的防護棚，并須有防風、防雨、防雷措施。棚的頂部開有排煙、通風窗口。棚的四周用三防布覆蓋，頂部用石棉瓦楞板覆蓋。球罐的焊接工藝4.1 施焊環(huán)境當施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任一情況，且無有效防護措施時，嚴禁施焊。l 雨天及雪天；l 風速超過8m/s，相當于級風；l 環(huán)境溫度在-5以下；l 相對濕度在90%以上。尤須指出，焊接環(huán)境溫度和相對濕度在距球罐表面5001000mm處測得。4.2 焊工資格從事球罐焊接中受壓元件的焊縫、與受壓元件相焊的焊縫、定位焊縫、受壓元件返修焊縫的焊工，須按鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則進行考試，取得焊工合格證后，才能在有效期間擔任合格范圍內(nèi)的工作。對停止焊接工作6個月以上的焊工，在參加施焊前，應對其重新進行技能考試。對每一個持證焊工，頒發(fā)識別鋼印。根據(jù)產(chǎn)品施焊記錄中的焊工姓名和鋼印，每月統(tǒng)計一次，以證實其資格的連續(xù)性。4.3 焊前準備4.3.1焊接工藝評定球罐焊接前，應按國家標準鋼制壓力容器焊接工藝評定GB4708進行焊接工藝評定，并且應按立焊和橫焊兩種焊接位置分別評定。然后做出有效的焊接工藝評定報告。4.3.2焊條的干燥焊條貯存應保持干燥，相對濕度不得大于60%，焊條使用前應按要求進行烘干，對于E5015焊條，烘干溫度為350380，烘干時間為1h；對于E4315和E4303焊條，烘干溫度為100150，烘干時間為0.5h。烘干后的焊條應保存在100150的恒溫箱中，藥皮應無脫落和明顯裂紋。焊條在保溫筒內(nèi)不宜超過4h,超過后應按原烘干規(guī)范重新烘干，重復烘干的次數(shù)不應超過兩次。4.3.3定位焊和工裝夾具焊接定位焊的焊接接頭如圖26所示。球殼板上的定位焊采用焊條電弧焊，焊機選用ZXG - 400型弧焊整流器，焊接時采用短弧操作，焊接位置要求平焊、仰焊、立焊、橫焊。定位焊前，須在定位焊及工裝夾具的焊接處至少150mm范圍內(nèi)進行預熱，預熱溫度為120140，層間溫度不小于120。定位焊長度為100mm，間距300mm，焊縫高度10mm，要求焊接第一層時盡可能背面成形。其具體焊接工藝參數(shù)見表14。定位焊時，引弧和熄弧都應在坡口內(nèi)，嚴禁在球殼表面引弧和熄弧。焊接坡口采用X形不對稱坡口，定位焊在小坡口側(cè)進行。工裝夾具拆除時，不得損傷球殼板，切除后應打磨平滑。圖26 球殼板上定位焊焊接接頭簡圖表14 球殼板定位焊工藝參數(shù)層、道填充材料焊接電流電弧電壓(V)焊接速度(cm/min)線能量(kj/cm)型號直徑極性電流(A)13E50154.0反接16018024266.08.028.846.84.3.4預熱焊前對球殼板進行預熱，預熱的目的是：減緩焊接接頭加熱時溫度梯度及冷卻速度，適當延長在800500區(qū)間的冷卻時間，改善焊縫金屬和熱影響區(qū)的顯微組織，從而減少和避免產(chǎn)生淬硬組織，有利于氫的逸出，可防止冷裂紋的產(chǎn)生4。熱源采用液化石油氣，定位焊和臨時焊縫采用點狀加熱器，球殼焊縫采用條狀加熱器，且應放在焊縫小坡口的一側(cè)。注意應保證加熱的均勻性，預熱溫度為120140，實測溫度不得低于120。溫度的測量點在距焊縫中心50mm處，兩側(cè)對稱測量。在整個焊接過程中應保持此溫度。預熱寬度為焊縫中心線兩側(cè)各3倍板厚，為144150mm。預熱長度須在施焊長度兩端各延伸150mm以上。拘束度較高的焊縫節(jié)點（如人孔、接管）或環(huán)境溫度低于5時，應采用較高的預熱溫度，且適當擴大預熱范圍。4.4 焊接工藝4.4.1焊接順序總的焊接順序是：先焊縱縫，后焊環(huán)縫；先焊大坡口面焊縫，后焊小坡口面焊縫。球罐焊縫見圖27。具體的焊接順序是：赤道帶縱縫的焊接（外部）赤道帶縱縫的焊接（內(nèi)部）上、下極帶小縱縫的焊接（外部）上、下極帶小縱縫的焊接（內(nèi)部）上大環(huán)縫的焊接（外部）上大環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）下大環(huán)縫的焊接（外部）下大環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）上極帶方環(huán)縫的焊接（外部）上極帶方環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）下極帶方環(huán)縫的焊接（外部）下極帶方環(huán)縫的焊接（內(nèi)部）上極帶極帶中間板焊縫的焊接（外部）上極帶極帶中間板焊縫的焊接（內(nèi)部）下極帶極帶中間板焊縫的焊接（外部）下極帶極帶中間板焊縫的焊接（內(nèi)部）。圖27 球罐焊縫示意圖4.4.2焊接注意事項a) 坡口處理。焊前將坡口表面和兩側(cè)至少20mm范圍內(nèi)的油污、水分及其他有害雜質(zhì)清除干凈。所有焊縫施焊前，均須對施焊處坡口及邊緣進行預熱，預熱溫度為120140。b) 焊接方法。球罐對接焊縫總長為185.3m。所有焊縫全部采用焊條電弧焊，焊機選用ZXG - 400型弧焊整流器。焊條選用E5015焊條。c) 焊工布置。要求對稱均勻分布焊工，所有焊工應在統(tǒng)一指揮下同步施焊。其具體要求詳見后面各條焊縫的焊接工藝。d) 焊接要點。焊接時，引弧和熄弧都應在坡口焊道上。所有焊縫焊接時，均采用短弧操作，盡量控制電弧電壓，使其穩(wěn)定。每段焊縫應一次連續(xù)焊完，如有特殊情況需中斷時，則第一次焊接的層數(shù)不得少于兩層。再次施焊前，必須仔細檢查，確認無誤后方可按原工藝要求繼續(xù)施焊，每一層的接頭至少錯開50mm。e) 層間溫度。在焊接過程中，層間溫度不應低于120。f) 焊接線能量控制。根據(jù)焊接工藝評定報告，提出合理的線能量應用范圍，并應反映在焊接工藝規(guī)程中。在施焊過程中，應對每個焊工進行實際線能量的測定。為了控制起來簡便，應用每根焊條應焊接的最小焊縫長度來控制焊接線能量。g) 角變形控制。采用多層多道焊，焊接時焊條不作橫向擺動，線能量應控制在盡可能小的范圍內(nèi)。當單面焊后發(fā)現(xiàn)角變形超差時，應根據(jù)超差的具體情況，在焊縫反面清根時，可適當增加清根的深度和寬度，以使后續(xù)焊的焊縫產(chǎn)生一定的反變形，把棱角控制在允許偏差范圍內(nèi)3。h) 碳弧氣刨清根和打磨。球罐焊縫焊接和返修時，焊縫背面的清根及缺陷的清除采用碳弧氣刨及機械去除的方法。碳弧氣刨的電源采用直流電，反接法。壓縮空氣壓力為0.40.6MPa，壓縮空氣流量為180L/min，必須配置水分離器和過濾裝置，嚴格限制壓縮空氣中所含水分和油脂。刨槽成形應為U形，表面平齊。碳弧氣刨后用砂輪修整刨槽，去除滲碳層，使銳角圓滑過渡，使坡口寬窄均勻。對坡口作滲透檢測，驗明有無裂紋、夾渣等缺陷。i) 消氫處理。為了使氫充分逸出，防止延遲裂紋，球殼板以及嵌入式接管與球殼的對接焊縫，焊后須立即進行后熱消氫處理，后熱溫度為200250，后熱時間為0.51h。加熱方法與預熱相同。球殼上的工裝夾具焊縫也應作相同要求的消氫處理。消氫處理的溫度測定方法與預熱溫度測定要求相同。j) 產(chǎn)品焊接試板。試板的鋼號、厚度及供貨狀態(tài)均與球罐產(chǎn)品相同。產(chǎn)品試板采用與球罐本體焊縫相同的條件和焊接工藝進行焊接。應做立、橫和平加仰焊3個位置的試板各1副。試板尺寸為650mm300mm。試板焊縫外觀檢驗合格后，作100%RT和100%UT檢測，其合格指標應與球罐焊縫相一致。球罐在焊后進行整體熱處理時，其產(chǎn)品焊接試板應對稱布置在球殼赤道的外側(cè)，且貼緊球殼，與球罐一起進行熱處理。要求焊接過程中，各條焊縫均應有焊接試板數(shù)據(jù)記錄，焊接試板隨球體一同熱處理。焊接產(chǎn)品試板按JB4744-2000標準執(zhí)行，沖擊試樣溫度為0。圖28 赤道帶、極板縱縫焊接方法示意圖4.4.3赤道帶縱縫的焊接工藝赤道帶縱縫長為4817mm，采用分二段焊法，見圖28。焊接接頭簡圖見圖29，具體焊接工藝參數(shù)見表15。圖29 赤道帶、極板縱縫焊接接頭簡圖表15 赤道帶縱縫、極板縱縫焊接工藝參數(shù)層、道填充材料焊接電流電弧電壓(V)焊接速度(cm/min)線能量(kj/cm)型號直徑極性電流(A)13E50154.0反接16018024267.59.524.237.42E50155.0反67.637.060.03E50155.0反67.637.060.04E50155.0反67.637.060.05E50155.0反67.637.060.06E50155.0反67.637.060.07E50154.0反接16018024265.07.033.056.28E50154.0反接16018024266.08.028.846.8911E50155.0反77.736.558.912E50154.0反接16018024265.07.033.056.2具體要求如下：a) 赤道帶由6名焊工對稱施焊，焊完6條焊縫后在焊相鄰的6條焊縫。b) 焊接位置要求立焊。c) 焊接第一、二層焊縫為分段退向焊，分段長度為600700mm ，其余各層均為順向焊。d) 焊接時，各層之間要錯開2030mm，防止接頭在一個斷面上。e) 先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時背面成形，盡可能焊透。f) 焊接第26層焊縫，焊接時注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。g) 焊接封面層焊縫時，要注意焊條運條要到位，以免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。h) 大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再焊接小坡口面焊縫。i) 焊接小坡口面時，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透現(xiàn)象。j) 焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過渡焊縫。4.4.4極帶板縱縫（叉縫）的焊接工藝極帶板縱縫和方形環(huán)焊縫是球罐上應力最集中的地方，因此，焊接時必須按合理的焊接順序進行施焊，其目的是減小叉形焊縫處的焊接應力，小縱縫長為1141.9mm，焊接時小縱縫兩端再往方形環(huán)縫處各延伸250mm,總長為1641.9mm。焊接方法示意圖見圖28。焊接接頭簡圖見圖29。焊縫位置見圖30。具體焊接工藝參數(shù)見表15。圖30 極帶板縱縫示意圖具體要求如下：a) 由4名焊工同時施焊，另4名焊工焊接下極板相同部位的焊縫。b) 此焊縫焊接位置較復雜，焊接時應按實際情況進行焊接以保證焊透，以少產(chǎn)生缺陷為原則。焊接時小縱縫往兩端延伸多少，由現(xiàn)場焊接工藝師指定，不一定局限在250mm。焊接起弧點應在環(huán)縫的坡口內(nèi)進行（大環(huán)縫坡口內(nèi)起弧焊肉在焊大環(huán)縫前刨除）。c) 焊接時，第一、二層采用分段退向焊，分段長度為500600mm, 其余各層均為順向焊（包括小坡口面的焊縫）。d) 焊接時，各層之間要錯開2030mm，防止接頭在一個斷面上。e) 先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時背面成形，盡可能焊透。f) 焊接第26層焊縫，焊接時注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。g) 焊接封面層焊縫時，要注意焊條運條要到位，以免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。h) 大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再焊接小坡口面焊縫。i) 焊接小坡口面時，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透現(xiàn)象。j) 焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過渡焊縫。4.4.5上、下大環(huán)縫的焊接工藝大環(huán)縫上、下各長25030.4mm，焊接方法如圖31所示。焊接接頭簡圖見圖32，具體焊接工藝參數(shù)見表16。具體要求如下：由6名焊工同時施焊，焊接時采用多層多道焊，各焊工交接部位要錯開200300mm，各層道之間要錯開2030mm。大環(huán)縫施焊前，要刨掉極板縱縫起弧時留在坡口內(nèi)的焊肉，然后打磨坡口，使之恢復坡口狀態(tài)。焊接位置要求橫焊。焊接大坡口面焊縫時，第一、第二層采用分段退向焊法，每小段焊完后，再焊下一小段焊縫，每段長分別為500600mm，除封面層采用退向焊外，其余各層（包括小坡口面焊縫）均為從左向右焊，各焊工之間要留有充分的接頭尺寸。先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時背面成形，盡可能焊透。圖31 大環(huán)縫焊接方法示意圖圖32 上、下大環(huán)縫及方環(huán)縫焊接接頭簡圖表16 上、下大環(huán)縫及方環(huán)縫焊接工藝參數(shù)層、道填充材料焊接電流電弧電壓(V)焊接速度(cm/min)線能量(kj/cm)型號直徑極性電流(A)1E50154.0反接16018024269.011.021.031.22/23E50155.0反接20022028309.011.030.544.03/46E50155.0反接200220283013.020.016.830.545/715E50155.0反接200220283014.029.011.628.36/1621E50154.0反接16018024267.09.025.640.17/22E50155.0反接20022028309.011.030.544.08/2324E50155.0反接20022028309.016.021.044.09/2527E50155.0反接200220283010.020.016.839.610/2831E50155.0反接200220283012.020.016.833.011/3236E50154.0反接16018024269.014.016.531.2焊接第26層焊縫，焊接時注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。焊接封面層焊縫時，要注意焊條運條要到位，以免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再焊接小坡口面焊縫。焊接小坡口面時，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透缺陷，焊接封面層時，電流要適當減小，以免產(chǎn)生咬肉缺陷。 焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過渡焊縫。圖33 極板方形環(huán)縫焊接方法示意圖4.4.6上、下極帶方環(huán)縫的焊接工藝該焊縫為方形環(huán)縫，各邊長為4888.7mm，分兩次完成先由8名焊工施焊，其中4名焊工焊長各為2194.3mm的焊縫，另4名焊工焊長各為1161mm的焊縫，焊完后，進行中極板兩條焊縫的焊接，待兩條中極板焊縫焊完后，在焊接中極板兩端長為2066.8mm的焊縫，具體焊接方法見圖33。焊接接頭簡圖見圖32，具體焊接工藝參數(shù)見表16。具體要求如下：焊接時采用多層多道焊，各焊工交接部位要錯開200300mm，各層道之間要錯開2030mm。焊接位置要求橫焊。焊接時，長焊縫和短焊縫可同時進行，并注意各焊工的交接處要留有足夠的長度。焊接第一、第二層焊縫時，采用分段退向焊法，連續(xù)焊完一小段焊縫后，再焊下一小段焊縫，以此類推，分段長度為600mm.其余各層均為由左向右焊接。先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時背面成形，盡可能焊透。焊接第26層焊縫，焊接時注意坡口兩側(cè)熔合情況，不要產(chǎn)生夾渣或未焊透現(xiàn)象。焊接封面層焊縫時，要注意焊條運條要到位，以免產(chǎn)生咬肉現(xiàn)象。大坡口面焊完后，采用碳弧氣刨清根，檢查合格后再焊接小坡口面焊縫。焊接小坡口面時，注意不要產(chǎn)生未熔合或未焊透缺陷，焊接封面層時，電流要適當減小，以免產(chǎn)生咬肉缺陷。 焊后打磨焊縫，去除飛濺、焊瘤，圓滑過渡焊縫。4.4.7上、下極帶中極板的焊接工藝中極板每條焊縫長為5684.4mm,焊接時，先焊上極板，還是先焊下極板，應根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定。具體要求如下：i. 由4名焊工對稱施焊，每名焊工所焊的焊縫長度為2842.2mm。ii. 焊接位置要求平焊和仰焊兩種位置，采用平焊時，電流可適當增大，采用仰焊時，電流可適當減小。iii. 焊接第一、第二層焊縫時，采用分段退向焊法，分段長度為500600mm，其余各層（包括小坡口面焊縫）均為順向焊，1. 先焊大坡口面第一層焊縫，焊接時背面成形，盡可能焊透。iv. 焊接第27層焊縫，焊