球罐安裝的質量控制過程及要點

李運昌

（南京化學工業園實華工程項目管理咨詢有限公司，江蘇南京 210047）

2019年某公司在其新建煤制氫項目建造了四臺3 000m3丙烯球罐，我公司承建了該項目的監理工作，在我公司科學的監督管理之下，施工單位保質保量地完成了該批球罐的建造工作。本文以此為例，對丙烯球罐建造過程中的管理經驗進行了總結，為今后類似球罐的制造提供參考。

3 000m3丙烯球罐，基本設計參數如表1所示。

表1 3 000m3丙烯球罐基本設計參數

1 施工前的準備

1）要求施工單位按照合同要求組建項目部，建立質量保證體系，制定工程質量管理制度。在影響工程質量的五因素中，第一位的就是“人”，人是工程實施的主體，人的綜合素質和主觀行為對工程質量的形成起著至關重要的作用。施工單位進場后，首要的監理工作就是核實其項目管理部，人員組成的專業水平不得低于投標文件的要求；其次是檢查其質保體系的建立情況并監督其有效的運行情況和檢查其各項質量管理制度的落實情況。只有這樣，才能夠保證球罐在建造過程中對每一個參與人進行統一管理，統一工作標準，人盡其責，才能使建造工作符合規范要求。

2）認真組織專業監理工程師和施工單位技術、質量管理人員學習設計文件，積極參與建設單位組織的設計交底工作。設計文件是工程實體形成的基礎，是技術管理、質量管控的主要依據，且設計中存在一些施工中容易忽視的技術細節，如果對設計文件理解掌握不到位，在施工中有可能不能完全實現設計意圖。

3）嚴把施工方案、質量計劃審核關。現在，許多單位的施工方案基本是模塊化，除工程概況不同外，其他內容基本一樣，技術管理措施通用化、質量指標基本全篇規范照搬，沒有針對性，在對其進行審批時，必須要求其以設計文件為依據，結合現場環境和自身技術、物資裝備能力認真編寫，使其成為一個真正可操作性的技術管理文件。

4）加強施工人員的技術交底和考核。必須注重一線施工人員綜合素質的考核，一線工人技能操作的熟練程度、設計文件的理解程度、責任心的強弱對球罐實體質量的影響至關重要。所以，在開工前，必須監督施工單位技術人員認真對施工人員進行技術交底，要求每個施工人員真正理解施工方案和質量管理計劃并真正履行。在施工過程中，對施工方案執行不到位、質量管控不嚴、技術不達標的及時予以更換調整。在焊工進入現場前，必須通過現場技能考試，合格后方可上崗。

5）施工設備準備、檢查。工欲善其事，必先利其器。施工器械也是影響球罐施工質量和安全的一個重要因素，器械進場后也必須認真檢查，必須保證其能力滿足、狀況完好。

2 原材料復驗

球殼板在制造廠沖壓成型后運輸到安裝現場，材料進場后，應立即組織施工單位進行復驗，復驗過程中要求監理工程師全程旁站。依據本工程丙烯球罐的設計參數，主要復驗以下內容：

1）核驗材料質量證明文件和復驗報告及各項NDE報告，重點檢查制造竣工圖，以及實物與質量證明文件的符合性。

2）檢查進場球殼板質量。質量檢查主要在五個方面進行：外觀、厚度、幾何尺寸坡口、邊緣部位內部缺陷。其中20%球罐板邊緣部位要求100mm范圍內全面積進行UT檢測。為了強化抽查的代表性，覆蓋到每一張板，我監理部要求20%比例在每一張板每一個邊20%實施。

3）坡口質量檢查。07MnNiNoDR材質鋼板抗拉強度610～730MPa，需按坡口總長的20%實施磁粉檢測。

4）檢查進場立柱的質量。立柱直線度和立柱與底板垂直度是檢查的重點，立柱垂直度不大于4mm，與底板垂直度偏差不大于2mm。

5）焊接試板檢查。制造單位必須每臺球罐不少于6塊焊接試板，且與到貨球殼板材料、厚度、熱處理狀態、坡口尺寸相同。

3 預制組裝程序及質量控制

本工程球罐設計直徑18m，容積3 000m3，選用散裝法安裝施工，散裝法安裝程序及安裝質量控制要點如下。

3.1 赤道帶的安裝程序

（1）吊裝第一塊帶支柱的赤道帶板，就位后用拉繩將赤道帶板固定，測量支柱垂直度或赤道帶板垂直度，并在偏心側予以臨時支撐。

（2）吊裝第二塊帶支柱的赤道帶板，就位后用拉繩將赤道帶板固定，測量支柱垂直度或赤道帶板垂直度，并在偏心側予以臨時支撐。

（3）將不帶支柱的赤道帶板吊起插入已安裝到位的赤道帶板之間，并用卡具固定。

（4）依次吊裝赤道帶板就位，使之組成環帶。

在赤道帶板組裝過程中，應監測支柱垂直度、赤道線水平度、赤道帶圓度、對口間隙、對口錯邊量及對口棱角度。

3.2 上下溫帶板安裝程序及質量控制

（1）按排版圖要求先吊裝第一塊下溫帶板，就位后用卡具與赤道帶板組成連接，并用鋼絲繩和中心柱固定。

（2）下溫帶板采用順次對稱吊裝，均用卡具與赤道帶板組成連接，并用鋼絲繩和中心柱固定。

（3）上溫帶板組對程序與下溫帶板相同，臨時利用鋼絲繩在伸出球罐的中心柱上固定。

溫帶板組裝過程中，應檢查溫帶板與赤道帶板的曲率、對口間隙、對口錯邊量及對口棱角度。

3.3 上下極板安裝

（1）上下溫帶板全部組裝完畢，尺寸及焊縫偏差合格，組裝上極板和側板，然后拆除中心柱，組裝上下極板中心板。

（2）上下極板在組裝時先組對下極板，后組對上極板，吊裝組對時檢查上下極板與溫帶板的相對位置以及管口方位與圖樣相符。

3.4 組裝尺寸檢查

球罐整體組裝完畢后，進行總體尺寸檢查，檢查項目包括：焊縫間隙、對口錯邊量、對口棱角、內徑及圓度、支柱垂直度等。

4 焊接管理控制

本工程設計材質為07MnNiNoDR的高強度調質鋼，該材料抗拉強度高、淬硬傾向性大，焊接過程中或焊后極易出現冷裂紋和再熱裂紋，焊接過程必須嚴格按焊接工藝進行：

1）要求施工單位提交焊接工藝評定、焊接工作方案，并對各個位置焊縫分別編制焊接工藝卡。

2）要求施工單位建立焊工考核制度，進場焊工除對其資格審查外，還需進行球罐同條件技能考試，考試合格后才允許進場作業。

3）落實焊條庫焊條烘烤和焊條發放制度。焊條庫房每上下午各檢查一次，檢查焊條儲存條件是否符合標準規定，檢查焊條烘烤溫度記錄曲線是否符合工藝要求，檢查焊條發放是否符合要求，檢查焊條的回收是否如實記錄，檢查二次烘烤發放回收的焊條是否進行了如實登記并報廢處理。

4）強化焊接作業巡查。焊接作業進行中應要求監理人員加強平行檢查頻次，檢查焊接人員是否持證上崗，檢查焊接環境是否符合，做好施焊過程中焊接的防風、防雨及濕度的措施，檢查焊接防護措施是否依據施工方案設置并滿足作業要求，檢查焊接工藝是否依照焊接工藝卡進行，檢查焊前是否進行了預熱，焊接過程中層間溫度是否進行了控制，焊后是否進行了后熱消氫處理并如實進行了溫度記錄。

5 焊縫無損檢測

本工程的實施恰在冬季，焊接環境較差，為了避免冷裂紋和再熱裂紋的產生，必須注重焊前預熱和焊后熱處理，并及時實施無損檢測以掌控焊接質量，對于磁粉檢測、超聲波檢查要求監理工程師旁站監理。

1）施焊過程中先同步進行外側焊道焊接，焊接完畢對內側清根處理，清理結束要求進行一次磁粉檢測，合格后方可進行內側焊道焊接。

2）焊接結束36h后，及時進行射線檢測和100%超聲波檢測。

3）對缺陷修補的檢測，焊道缺陷的修補必須按照經批準的焊接工藝實施，焊前、焊后的無損檢測同上。

6 焊后熱處理

球罐整體焊接完畢需進行整體熱處理，熱處理前需完成100%射線檢測，熱處理后還需進行100%磁粉檢測，以判斷是否有熱裂紋的存在。熱處理過程中應做好溫帶升降的管控工作：

1）測溫點的設置，測溫點設置數量不少于40個，設置位置應符合規范要求。

2）保溫棉安裝，臨時保溫材料需采用經監理工程師驗收合格材料，安裝連續、固定牢固。

3）設置立柱位移監測系統，熱處理過程中應全程監測立柱位移值，隨時調整立柱，保持其處于垂直狀態。

4）焊接試件的擺放位置應符合設計要求。

5）檢查溫控設施，必須保證熱處理溫度控制按既定溫度曲線進行。

7 焊接試件的制備

焊接試件焊縫機械性能指標是評判球罐焊接接頭力學性能的主要依據，焊接試件由球殼板制造廠家在對應球罐同批號鋼板上取件加工而來。試件制備要求監理工程師全程旁站，按照以下要求進行：

1）焊工選用對應球罐的焊接人員。

2）焊接試件的焊接要求與球罐焊接同工藝、同步焊接，分平焊、立焊、仰焊。

3）焊接過程中實施同罐體焊縫同要求的無損檢測。

4）球罐進行熱處理時，三個試件分別擺放在球罐上中下下三個不同位置外側與球罐一起進行熱處理。

8 壓力試驗

球罐安裝檢查全部結束，焊接試件機械性能測試合格后需進行壓力試驗，壓力試驗需與沉降觀測同步進行，進水速度需配合沉降觀測的要求，升壓控制需嚴格按照批準方案的升壓曲線進行。

9 結束語

壓力試驗結束后，及時監督實施對焊縫的磁粉檢測。在我公司有效監理下、施工單位精心組織下，該四臺球罐的安裝工作在合同工期內提前完成，焊縫射線檢測合格率均在99%以上，壓力試驗前、后焊縫磁粉、超聲檢測合格率100%；焊接試件機械性能符合，熱處理一次性合格；壓力試驗一次性合格。