储罐壁板热处理施工方案

1、海洋石油工程股份有限公司惠州炼油项目马鞭洲岛原油库EPC23合同号 CHRP-06-111047中海油马鞭洲油库项目sms cnooc1047-600-CM-MD-00 -00tcnpal英派尔00供审查杨东汤海波候立更版本REV日期DATE阶段STEP编制BY审核CHK D批准APPRcnpal英派尔施工方案惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组1. 工程概况：2.2. 编制依据：2.3. 施工程序：2.4. 施工准备：3.5. 施工方法：5.6. 热处理质量保证措施 :1.1主要施工机具和施工人员表 ：.1.11cnoocSMQIHC SWIMScnpal英派尔惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组施

2、工方案1. 工程概况:马鞭洲原料油库区工程项目（单元号 600）是中国海洋石油总公司（CNOOC新建1200 X 104T/Y炼油工程的一个单元。库区总容量二十万立方米，设有4座五万立方米油罐。大型储罐底圈壁板采用宽厚的高强度钢板，由于大型储罐主体采用现场拼装的方法进 行施工，主要焊缝全部采用自动焊进行焊接。因此，国家有关设计和施工标准规范对底圈 开口结管壁板预制和焊后热处理均提出明确要求。热处理的具体要求详见EPC23英派尔设计说明2. 编制依据：GB50341-2003立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范10 2. 9:凡属于下列情况，开口接管与罐壁板、补强板焊接完毕并检验合格后，应进行整体热处

3、理。标准规定的最低屈服强度小于等于 390MPa板厚大于32伽且接管公称直径大于300伽； 标准规定的最低屈服强度大于 390MPa板厚大于12伽且接管公称直径大于50伽；10. 5. 11清扫孔组合件全部焊接完毕并检验合格后，应进行整体热处理。GB50128-2005立式圆筒钢制焊接油罐施工及验收规范3. 2. 4凡属下列情况，附件与罐壁板焊后应进行整体消除应力热处理，热处理方法应符合现行国家标准现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236的有关规定。A. 标准屈服强度大于390MPa且板厚大于12伽的罐壁板上（人孔、清扫孔等）有补 强板的开口接管。B. 标准屈服强度小于390MP

4、a且板厚大于32伽的罐壁板上公称直径大于或等于 300 mm的开口接管。C:齐平清型扫孔。SH3046- 92石油化工立式圆筒钢制焊接油罐施工及验收规范JB/T4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定。JB/T4730.1-4730.6-2005承压力设备无损检测。中国海洋石油总公司惠州炼油项目马鞭洲原料油罐区及泵站大型储罐施工技术条件。3. 施工程序：五万立方米储油罐带接管底圈板热处理施工程序如下；cnoocSMQIHCEWINQ惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组英派尔施工方案施工准备f钢板的外观检查f超声波探伤f化学成份、力学性能、弯曲性能复验（排 版）f钢板切割下料f尺寸检测f坡口打磨f

5、磁粉检测f壁板滚弧f弧度检查f厚度检查 f接管开口放样（开口放为确认）f弧板开口修磨f射线检查（试板焊接）f焊接接管f 初层焊道磁粉检查f焊道磁粉检查f补强圈气密性试验f热处理（焊接试板机械性能试验）f尺寸复验f焊道磁粉检测f板周边打磨f喷砂、油漆（第一遍）f标记、编号f装车发 运。本方案的重点程序是：施工准备f焊道磁粉检查f补强圈气密性试验f热处理（焊接 试板机械性能试验）f尺寸复验f焊道磁粉检测f板周边打磨f喷砂、油漆（第一遍）f 标记、编号f装车发运。4. 施工准备：对于厚壁结构的焊接接头、交差焊缝的焊接区域或存在焊接缺陷的区域，焊接残余 应力会使材料的塑性变形能力下降，造成构件发生脆裂

6、性破裂。焊接残余应力在一定条件 下引发的裂纹，将降低结构的强度，缩短使用寿命。为保证油罐的焊接质量、安装质量， 设计要求开口接管及补强板与相应罐壁在组装焊接并检验合格后，应进行整体部件消除应 力热处理。因些采用现场砌筑电加热炉，使工件逐件入炉处理的方法。由于马鞭洲原料油 库区4台5万立方米储罐有不同规格的接管分布在第一圈尺寸不同的壁板上，因此现场砌 炉应以满足最大一张壁板的尺寸为基准，而电加热片控制的灵活性，可以满足不同尺寸工 件的需要。4. 1马鞭洲原料油库区4台5万立方米储罐热处理工件的材质、规格见表 1。表1工件的材质及规格项目材质及规格材质16MnR数量32块规格（mr）i11600X

7、 2310X 34曲率半径（mrh27500最大接管直径（搅拌器孔）（mm7482马鞭洲原料油库区4台5万立方米储罐热处理工件的热处理工艺参数见表 2,主要热 处理设备、材料规格及数量见表 3,热处理工艺曲线见图1。4聲 cnpal釁英派尔施工方案惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组12345678910时间（h）R8 onw/ R5 R5 HG4 A3 002 onY ).c (度温图1热处理工艺曲线表2 热处理工艺参数项目参数入炉温度C）升温速度V1 恒温温度（C） 恒温，时间（h） 冷却方式空气温度300C 以上时，50C/h < Vi< 200C /h625 ± 25

8、> 80分钟随炉冷却速度V2300C 以上时，50C /h < V2< 200C /h300C以下时，出炉在空气中静止冷却表3热处理设备、材料设备型号与材料规格数量智能程序温度控制仪（WCK240 0606）硅酸铝保温棉测温热电偶专用接长导线KJ-122台1.65t （含损耗）14只（含备用）36根（含备用）专用接长导线KJ-2436根（含备用）补偿导线KC若干（含备用）D14mm 50mm< 3mm磁套管若干14号槽刚若干角钢 50mrK 50mrK 5mm若干圆钢12mm若干为 89 x 6 mm若干QZD220V10kW电加热片(1000mX 450mnX 80m

9、r)i36片（含备用）WCK-240-0606智能型温度程序控制箱是我公司长期采用的热处理设备。该设备采用日 本进口温度程序控制仪，通过过零触发器来控制单向可控硅的导通和截止，从而实现热处 理工艺过程中的温度变化控制。WCK-240-0606智能型温度程序控制箱设有六点温度自动记录仪，能将整个热处理过程 中的温度以曲线形式记录下来。本控制箱功能齐全，结构紧凑，其性能十分优良。WCK-240-0606智能型温度程序控制箱主要技术参数：输入电源：380V三相四线电大输出功率：240KW控温点：6点记录点：6点控制最高温度：1000 r程序段数：8段变送器：热电偶分度号K工作环境温度：050C外形尺

10、寸：1030mM 850mM 1700mmWCK-240-0606智能型温度程序控制箱结构原理本控制箱主要是由主电路及控制电路、温度程序控制仪及温度记录仪等部件组成。主 电路由空气开关、可控硅、熔断器及专用输出插座等部件组成。控制电路由温度程序控制仪，过零触发器等部件组成。过零触发电路是由集成触发器 及外国元件和可控硅RC保护构成。本控制箱的温度程序控制仪性能非常优良。按热处理工 艺要求设置升温、恒温、降温程序。启动后按设置程序控制，从而获得非常理想的热处理6axficnoocEMQIHCEWINQ惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组英派尔施工方案工艺曲线4. 施工方法:5. 1热处理炉的现场砌筑

11、，由于马鞭洲原料油库区4台5万立方米储罐有不同规格的接管分布在第一圈尺寸不同的壁板上，所以现场砌炉应以满足最大一张壁板的尺寸为基准；该 项目最大一张壁板的尺寸为：11600X 2310X 34伽，因此现场砌炉的内孔尺寸：12500X 3000 X 1600伽。分别由地基、黄砂层、砖墙、硅酸铝保温层等组成，具体详见炉体结构见图2。为保证该项目整个热处理工作顺利进行，不受气候条件的影响，在热处理炉设活动雨黄沙层地基硅酸铝保温棉> . 棚。详见图3。7#图2炉体结构示意图#cnoocSMQIHCEWNQ英派尔惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组施工方案活动雨棚活动雨棚热处理池图3:热处理活动雨棚示

12、意图为减少弧形壁板热处理变形，必须制作专用热处理胎具。上下两层壁板均以仿形胎具支撑，在胎具上设置14- 18个卡具，用销子卡紧，防止壁板受热变形，中间均匀分布30片电加热片。防形胎具用14号槽钢、89钢管、50等边角钢制作，热处理所用电加热片与 胎具固定在一起，以便在换板时，整体吊装。5. 2测温点及电加热片分布，测温点应均匀分布在弧形壁板表面上，每块弧形壁板上设35个测温热电偶（热电偶间距为 4500伽），并在距人孔200伽以内设一个测温热电偶。 热处理炉内热电偶分布见图3。8F cnpal專英派尔施工方案惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组壁板2314,S 壁板1图3测温热电偶分布示意图5.

13、3为了保证热处理质量，必须严格控制热处理过程各阶段的升温速度、热处理温度、保 温时间、降温速度等环节，以获得理想的热处理效果。5. 3. 1在热处理升温阶段，短时各测温点温差应低于50°C（最高温度不应高于650°C）。5. 3. 2热处理弧形壁板进、出炉时的炉内温度应低于300Co5. 3. 3弧形壁板热处理过程中，任意间距小于 4500伽的两点在升温、降温过程中，温差 应低于50Co5. 3. 4整个工程必须派专人负责，技术人员监控，并用自动仪器调整温度，记录数据，绘 制热处理曲线。5. 3. 5为使炉温均匀，热处理过程中升、降至 500C时应适当放慢升温、降温速度，延

14、长 加热时间。5. 4热处理过程的功率推算：5. 4. 1整个热处理过程中最大功率消耗区间在350625C，因此我们只需推算出该区间运行所需功率，即可满足全部热处理过程的功率要求。5. 4. 2设定在整个热处理过程中350625C区间的升温速度为100C /h，因此升温时间为 2.75h。5. 4. 3热处理过程中的热量消耗主要表现在四个方面。即图 2中的带接管的弧形钢板、硅 酸铝保温棉、砖墙层的蓄热功率 P1，两块弧形板之间的对流散热功率 P2,测面的对流散热10cnpal英派尔施工方案惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组功率P3,底层及其他不确定的热损耗功率 P45. 4. 4根据图2计算出工

15、件(两块带接管的弧形钢板)的质量 M钢为8340kg (本项目原 料油罐底圈带接管需热处理的弧形圈板最大重量)，硅酸铝保温棉的质量M棉为1433kg,红 砖层的质量M砖为19143kg。其中钢板、保温棉和红砖的密度分别为 7850kg/m3、128 kg/m3 和1560 kg/m3。因此蓄热功率P1、对流散热功率P2、测面的对流散热功率P3、底层及其 他不确定的热损耗功率P4计算如下：5. 4. 4. 1钢、棉、砖层的蓄热功率 P1。在350625E区间保温棉的经验平均温差为：(625+80) - (350+30) /2 = 192.5( C)红砖层的平均温差为30r。这样可计算出钢、棉、砖

16、层的蓄热功率P1：P1(Cl冈 1 X M钢X 100C +C钢 2X M钢X 125°c +C棉X M棉X 192.5 C +C砖X M砖X 30C)/t=(0.678 X 8340X 100C +0.754 X 8340X 125C +0.73 X 1433X 192.5 C +0.816 X 19143 X 30C) /t=204.19(kW)式中：C钢1钢板比热，350500C区间，取0.678kJ/kg CC钢 2钢板比热，350625C 区间，取 0.754kJ/kg CM钢一工件的质量，取8340kgC棉一保温棉平均比热，取0.73 kJ/kg CM棉一保温棉的质量，取

17、1433kgC砖一红砖比热，取0.816 kJ/kg CM砖一红砖层的质量，取 19143kgt 升温时间，取2.75h (9900S)5.4.4.2上表面的对流散热功率P2。在硅酸铝保温棉外层温度为80C时的上表面空气自由流动换热的瑞利值Ra=8.3X 1010,此值大于109,因此上表面换热状态为紊流。其对流换热 系数a 2=1.58 X ( T)1/3,其中 T为硅酸铝保温棉外层与空气的温差(假定空气温度为 15C) 即卩 80C -15 C =65C，则:对流换热系数为：a 2=1.58 X 651/3=6.35 (W/m2-C)这样，上表面对流散热功率 P2为：P2=A T2/( S

18、 钢 / 入 1 + S 棉 2/ 入 2+1/ a 2) X A2=610/(0.034/41.87+0.08/0.088+1/6.35) X 39施工方案惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组=22.30(kW)式中： T2内外换流层温差： T2=625-15=610C)S钢一钢板厚度，取0.034mS棉2上表面棉层厚度，取 0.08m入1钢板平均导热系数，取41.87 W/m C入2保温棉平均导热系数，取 0.088 W/m Ca 2对流换热系数，取6.91 W/m2 CA2 上表面换热面积，取395.4.4.3侧面的对流散热功率P3o在砖外层温度为30C时的侧表面空气自由流动换热的瑞 利值R

19、a=4.29X 108,此值小于109，而大于104,因此侧表面换热状态为层流。其对流换热 系数a 3=1.49 X ( T/L) 1/3,其中 T为砖外层与空气的温差即 30C -15 C =15C丄 为侧面的 对流换热面高度，即图2中的加热器所在空间的高度0.60m,则：1/3a 3=1.49 X (15/0.60)=3.65(W/m2 C )这样，侧面的对流散热功率 P3为：P3=A T3/( S 棉 3/ 入 2+5 砖/ 入 3+1/ a 3) X A3=610/(0.1/0.088+0.24/0.489+1/3.65) X 25.60=7.33(kW)式中：AT3内外换流层温差：A

20、T3=625-15=610 (C)5棉3侧面棉层厚度，取0.1m5砖一砖层厚度，取0.24m入3红砖平均导热系数，取 0.489 W/m Ca 3对流换热系数，取3.65 W/m2 CA3-侧面换热面积，取25.60P4根据现场热处理经验，热损耗功率为总功率5.4.4.4底层及其他不确定的热损耗功率的10% 15%，保守取为：15%。贝UP4= ( P1+P2+P3 X 15%=(204.19+22.30+7.33 )X 15%=35.07 (kW5.4.4.5 这样，共需功率：P= P1+P2+P3+P4施工方案惠州炼油马鞭洲原油库区联合项目组=204.19+22.30+7.33+35.07 =287.70(kW)6. 热处理质量保证措施6.1带有接管等开口的罐底圈弧形板在接管等焊接完毕并检验合格后，方能置于退火炉内进行整体热处理.6.2在整个热处理过程中，升温至300r前,不需要控制升温温速度；降温至300r后，自然冷 却;升温和保温工程前期，应观察炉温和工件上所有温度的差值，已确定延长保温时间.6.3主要控制措施：6.3.1弧板的放置，弧板必须放置在胎具上进行热处理，每炉内放置二个胎具，二块弧板（详 见图2）.炉子有效空间为12500X 3000X 1000mm.放置时,要求尽量离