LPG球罐現(xiàn)場安裝過程中的質(zhì)量控制

俞濤，陳強(安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽 合肥 230000)

0 引言

球罐作為儲存容器被廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣等行業(yè)，有些介質(zhì)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(zhì)量控制的監(jiān)督檢查。本文以某甲醇烯烴轉(zhuǎn)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(yīng)如何做好質(zhì)量控制。

1 一般要求

球罐安裝單位應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)證書及有效運轉(zhuǎn)的質(zhì)量保證體系文件，焊工必須持有有效期內(nèi)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(yīng)按GB/T 12337—2014, GB 50094—2010、設(shè)計圖樣和安裝單位的相關(guān)檢驗和驗收條件進行驗收[1-2]。球殼板坡口表面應(yīng)按規(guī)定進行磁粉檢測抽查，抽查數(shù)量及合規(guī)標準按相關(guān)要求執(zhí)行。球殼板母材內(nèi)質(zhì)采用超聲波檢測，檢測有無分層。抽查數(shù)量按設(shè)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(yīng)進行超聲測厚抽查，球殼板組裝之前應(yīng)進行0°→90°→180°→270°→0°編排，并按順序擺放，對材質(zhì)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(yīng)按GB/T 12337—2014中8. 1. 1及GB 50094—2010中5.1的要求對基礎(chǔ)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(chǔ)的方法。球殼板組裝時應(yīng)按工藝順序進行組裝，組裝所用工卡具用與球殼板材質(zhì)應(yīng)相同。球殼板組裝后，應(yīng)使用曲率樣板和焊縫檢查尺及鋼卷尺進行現(xiàn)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(yīng)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(zhì)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(yīng)具有質(zhì)量證明書。根據(jù)質(zhì)量證明書提供的各項技術(shù)參數(shù)，安裝單位應(yīng)對焊條進行復(fù)驗。J507RH低氫型焊條應(yīng)按規(guī)定進行復(fù)驗, 其化學成分應(yīng)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(zhì)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(shù)對時間和溫度進行嚴格控制。堿性低氫型焊條使用前應(yīng)經(jīng)350～400 ℃，烘箱溫度應(yīng)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(nèi)或突然冷卻，以免藥皮開裂脫落。重復(fù)烘干次數(shù)不宜超過2次。一般情況下，應(yīng)按照相關(guān)要求做好焊材標識及入庫前的復(fù)驗，并做好烘干記錄、領(lǐng)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(yù)焊件的焊接，定位焊過程應(yīng)注意間距及長度。工卡具焊接工藝應(yīng)嚴格按圖紙施工，焊接工藝的確定，球罐焊接工藝的主要內(nèi)容包括焊接參數(shù)、施焊順序及層序、及操作過程中的注意事項、焊條使用、預(yù)熱及后熱消氫處理、線能量、碳弧氣刨、缺陷修復(fù)、固定件與定位焊和焊接環(huán)境等。焊接工藝評定[3]應(yīng)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(shù)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(yīng)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(jié)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(shù)要求

焊接施工，球罐焊接應(yīng)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(cè)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(nèi)部清根處理，開始焊接焊縫內(nèi)部。焊前應(yīng)清理干凈焊道的各種污染物，焊前預(yù)熱，焊前預(yù)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(yù)熱范圍及溫度按照工藝文件執(zhí)行，焊接層間溫度應(yīng)不低于焊前預(yù)熱溫度，且不大于180 ℃。焊接電流應(yīng)根據(jù)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(nèi)部殘余應(yīng)力，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)經(jīng)磁粉檢測合格后方可施焊。球殼組對后，對焊縫余高應(yīng)按設(shè)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(yīng)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(shè)計文件要求執(zhí)行。

5 無損檢測

為了驗證焊縫的焊接質(zhì)量符合設(shè)計要求，焊縫內(nèi)部質(zhì)量采用射線檢測或超聲檢測，外部質(zhì)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(yīng)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(shè)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(fù)補焊，對于母材缺陷及工卡具焊接產(chǎn)生的焊跡的清除，應(yīng)采用機械打磨方式，且圓滑過渡。修補標準按設(shè)計要求執(zhí)行。焊縫返修，是指對發(fā)現(xiàn)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(yīng)與球罐焊接工藝相同，或按專用的補焊工藝，并應(yīng)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(yīng)向監(jiān)檢部門提供熱處理施工方案，點火前施工單位應(yīng)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(wù)。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(nèi)旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃法。柱腳位移，處理按照GB 50094—2010第8.5條要求執(zhí)行。

8 產(chǎn)品焊接試板

根據(jù)TSG 21—2016及GB 50094—2010的相關(guān)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(chǎn)品焊接試板。試板經(jīng)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(yīng)符合設(shè)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(yīng)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(yīng)按GB/T12337—2014的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。球罐在充放水及水壓試驗過程中應(yīng)對基礎(chǔ)沉降進行觀察、測量，并做好記錄。監(jiān)檢人員應(yīng)到現(xiàn)場檢查。氣密性試驗使用的壓縮氣體應(yīng)是干燥、清潔的空氣或氮氣。氣密試驗壓力按設(shè)計圖樣規(guī)定。

10 結(jié)語

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