球罐、球壳板制造与监造的质量控制

球罐、球壳板制造与监造的质量控制作者：王占明来源：《环球市场信息导报》2012年第08期该文以滨化集团3台2000m3丙烯球罐3台2000m3PO球罐制造方案、监造为例对球罐制造方案、球壳板监造的内容进行了探讨，并总结出了一套行之有效的办法，可为从事球罐的同行参考。介绍了球罐球壳板制造与监造的质量控制球壳板制造；监造；质量控制球罐是一种储存和运输各种气体，液化气体或液体的有效而经济的压力容器。由于其具有占地面积小、外形美观、受力均匀、耗材少和重量轻等优点，所以在世界各国得到了广泛地应用。近年来，我国球罐的建造及应用也与日俱增，并已能自行设计、自行制造和自行安装2000m3容积的大型球罐。钢板的材质复验、电焊条使用、球壳板的几何尺寸直接影响着球罐的制造质量。工程概况建设单位：滨化集团股份有限公司。制造单位：大连金鼎机器制造有限公司。工程概况：3台2000m3丙烯球罐3台2000m3PO球罐。球罐主要技术参数一览表材料的采购计划球罐球壳板采用上海宝钢集团公司的钢板，壁厚50/20mm；球罐制造中所需其他材料、附件全部由乙方按设计要求自行采购，并提供相关质量证明资料（甲方提供液位计和安全阀）。焊条、焊丝采用与球壳钢板配套的焊条和焊丝，其供货商为四川大西洋焊接材料股份有限公司。乙方负责提供球罐支柱安装所需的60块滑板（基础预埋板）。焊条指定为大西洋牌焊条（四川大西洋焊接材料股份有限公司，四川自贡总部生产），焊缝打底使用直径不大于3.2焊条，盖面使用直径不大于4.0焊条。球罐的制造技术方案生产前准备：材料准备与验收。按图纸与钢板、锻件、焊条与焊丝的相关技术条件，首先验证材料厂家出具的质量证明书与相关内容是否合乎要求，合格后进行化学成份、机械性能、冲击功及材料外观、尺寸规格等检验、钢板进行测厚，每张钢板不少于9点，测量厚度必须符合标准或技术条件的要求为合格，才能使用。钢板逐张进行100%超声波复验，符合JB/T4730.3-2005中III级（具体级别应以最终设计图纸或技术条件的要求为准）为合格。编制工艺文件。按照图纸、技术条件要求编制制造工艺文件，零部件制造工艺路线表、零部件工艺过程卡、零部件材料明细表、焊接工艺评定、焊接工艺规程、无损检测工艺等主要文件及工装文件。进行工艺试验及工装试验。压形胎的设计制造与验证：根据球壳用钢板的特点，设计制造压形胎，技术工人压形操作、材料的厚度、球罐的曲率、油压机的压力等设计最佳的压形胎。切割胎的设计与验证：切割胎由主板、导轨板、切割小车组成。切割胎分为纵缝切割胎和环缝切割胎，切割小车在轨道上径向双咀自动切割，为保证切割坡口尺寸公差，加上了切割浮动装置确保切边后公差€?.5mm。组装胎的设计制造与验证。编制生产计划：按材料的采购、生产机加工、焊接工艺过程、检测、检验全过程，编制准确的生产计划。部件的制造工艺表具体阐述：球壳板精确号料：下料的钢板尺、卷尺等测量用具，要经统一计量校验；采用多次号料方法进行号料，赤道带、温带板、极边板进行二次号料，极中板要进行三次号料；号料前要核对复验带号，要在钢板上找出复验合格的字样才能号料；号料的允差要严格控制，把球片的长度、宽度、尺寸允差进行合理分配，如长度允差为€?.5mm，号料时把2.5分为1：1：0.5,号料只允许用1mm，其余留给下道工序用；号料时要进行钢板的标记移植，标记移植按作业文件执行；第二次或第三次号料前，球片周边100mm范围内，进行100%超声检测，合格级别按JB/T4730.3-2005中I级（具体级别应以最终设计图纸或技术条件的要求为准）合格。合理压形。压形方法：采用小模具、多点冷压成形；压形原则：采用反曲压形，打磨钢板表面正面，一般的钢板背面质量较好，用作球片内表面；压形顺序：从钢板一端开始，按测量顺序压形，根据材料特点和压形胎设计原则及钢板的长与宽，压形次数可能多达200次左右，压形点不能少于20点。压形分为予压形、一次校形、第二次校形等三个过程：第一次压形称为予压形，测量样板弦长为3m。曲率值E90%达到1mm，10%达到1.5〜2mm。切割坡口后校形称一次校形，用弦长3m样板检查，曲率值任何部位E<3mm。焊上支柱的赤道板，焊人孔、接管的极中板校形称之第二次校形，球壳板周边150mm范围内的曲率，用弦长3m样板检查，E<3mm，其余部位用弦长1m样板检查，E<3mm。压形前应清除钢板表面的氧化皮杂物，压形过程中要随时清扫胎膜上的氧化皮，以防止压伤球片表面。精切坡口。切割方法：采用双嘴半自动一次成形火焰切割坡口。切割坡口环境温度应保持在5°C以上，当低于5°C时应预热。并将切割线50mm范围内的氧化皮及污物清除干净。按球罐内径在QM04(我厂切割胎系列表)的二次切割胎系列内选用胎具，并用找正胎具，安在二次切割胎的轨道上，按下料工在球壳板上的号出的切割线找正二次切割胎具。试割时应将割具移到切割线外，验证坡口角度是否达到图样的要求，若符合规定，方可正式切割。气割过程中，应保证氧气、液化石油气、冷空气的压力稳定，并及时清扫导轨及导轨通过处的球片上杂物，防止由此而引起的浮动装置的起浮，影响坡口气割的质量。坡口表面应光滑，熔渣、氧化皮应清除干净，并且打磨光滑平直。严格检查。测量球壳各带球片的厚度，每片测点不少于9点，测量厚度必须符合标准或技术条件的要求为合格。曲率检查，用弦长(3m)样板检查，中间部位其数值E＜3mm，周边150mm范围内E＜2.5mm。球片尺寸允差：长度方向为€?mm，宽度方向为€?mm，对角线翘曲度：验收＜4mm。坡口检验的其他要求按GB12337-1998标准和球罐制造、安装检验及验收技术条件。赤道板与上支柱组焊。应用二个平台，标高应在同一水平面上，找平、垫牢、固定；检查上支柱的直线度，不允许超过0.8L/1000(L为上支柱的长度)，满足图纸要求；检查赤道板的曲率符合规定要求；计算高度H，作胎测量、组焊上支柱与赤道板。H=R{(1-cosa)+cosa〔1-cos(180/n)〕}A=H-R{(1-cosa1)+cosa1〔1-cos(180/n)〕}注：n—赤道带球壳板数量a；al一赤道带球心角；R一球罐的内半径铆工测量上支柱中心线上下偏差＜2mm，左右偏差＜2mm；检查：首先由操作者自检，合格后由质量部检查员专检，满足图纸要求，才能点固；点固：按照点固要求进行点固，其措施和方法如下：第1预热点固，预热温度＞100C，预热范围每侧距焊缝中心3倍球壳厚度。且不小于120mm。第2点固方法：从顶盖处开始点固。第3两面对称点固，隔100mm焊100mm；检查：点固结束后，再做一次检查，测量上支柱中心线上下偏差和左右偏差，保证满足设计的要求；焊接：按照焊接工艺规程进行和焊接，其措施：第1采用倒退式焊接方法，第一遍焊接时采用一根焊条为倒退距离，每根倒退。第二遍焊接时，采用600mm为倒退距离。第2采用焊后消氢，消氢温度为200〜250C，时间为0.5〜1.0小时。第3焊工在施焊结束后，在规定的部位上，做好焊工代号标记移植和施焊记录。探伤：焊缝表面进行100%磁粉或渗透检验，符合JB/T4730.4〜5-2005I级为合格。热处理：丙烯球罐带接管的下极板出厂前需进行消除应力整体热处理，另根据设计图纸或技术条件的要求编制热处理工艺，并进行局部消除应力热处理。校形：球片切割坡口结束后校形称之第一次校形，焊上支柱热处理后校形称之第二次校形。球壳板周边150mm范围内，用弦长3m样板检查球壳板曲率，其曲率值E＜3mm，其余部位的曲率用弦长1m样板检查，其曲率值E＜3mm。探伤：与赤道板相焊的焊缝在校形后还应进行100%磁粉或渗透检验，符合JB/T4730.4〜5-2005I级为合格。球罐零部件的焊接（制造厂部分以人孔凸缘与球壳板组焊为例）把极中板固定在已经校正标高的同一水平面上的平台上，垫牢、固定；极中板号线：号人孔凸缘开孔，周边100mm内100%超声检测，符合JB/T4730.3-2005中I级合格；开坡口：坡口尺寸与人孔凸缘坡口尺寸相同；清理人孔凸缘与球壳板的坡口，并以无损检测合格为施焊先决条件；组对：预热、点固，组对时间隙为2€?mm，预热温度不低于100°C，点焊固定；按照焊接工艺规程进行施焊：进行后热消氢处理，后热温度为200〜250C，时间为0.5〜1.0小时；碳刨清根，砂轮打磨；预热SMAW（2）层，方法同第一层；进行后热消氢处理，后热温度为200〜250C，时间为0.5〜1.0小时。（按焊接工艺执行）。凸缘与球壳的对接焊缝进行100%射线检验，符合JB/T4730.2-2005II级，并进行100%超声检测复验，符合JB/T4730.3-2005I级，焊接接头及热影响区进行100%磁粉或渗透检测，符合JB/T4730.4〜5-2005I级为合格。热处理：根据设计图纸或技术条件的要求编制热处理工艺，并进行局部消除应力热处理；其它接管凸缘、焊接工艺及热处理工艺可参照上述方法进行；做专用修形胎进行极中板校形，称之第二次校形。修形胎和校形方法不作详细介绍。极带的予组装。检测要素：下口圆度允差＜0.3%D、且＜50mm，D为极带下口直径；对接坡口间隙＜2€?mm；对口角变形用1m样板测量E油漆与包装（按GB12337-1998、JB/T4711-2003）。球壳板检验合格后内外表面进行除锈，坡口周边50mm宽度范围内除锈并打磨出金属光泽，然后涂可焊性涂料，其余外表面刷防锈底漆，每块球壳板的位号及带号标记应醒目地用油漆喷涂在其外表面，便于现场的验收和组装。拉杆螺纹部分涂防锈油脂，将上、下拉杆和松紧节组装为一体，最后集束捆扎。壳板应采用钢结构托架包装，包装时球壳板的凸面向上，各板之间垫以柔性材料，并用钢带将球片固定在托架上，严禁产生变形和损伤。每个包装架总重量不宜超过30吨。支柱单根发运。球壳板、支柱、拉杆等零部件的油漆、包装、运输的其他要求按JB/T4711-2003的有关规定。铭牌。根据产品的特性，球罐应有专有铭牌，球罐铭牌字迹应清楚且不易消失，铭牌上应包括：制造单位名称及制造许可证号码；球罐名称；球罐出厂编号；球罐图号或位号；储存物料名称；设计压力；试验压力；设计温度；容器类别；公称容积；最大允许充装量（或装量系数）；球壳材料；球壳厚度；工作压力；球罐重量；执行标准；监检标记；制造日期。出厂文件。每台球罐出厂时应提供以下技术文件：按GB12337-98、《容规》及制造、安装及验收技术条件中的要求提供。必要时，还应提供下列技术文件：材料代用审批文件；与球壳板焊接的组焊件热处理报告；球壳板材料的复验报告。运输交货方案（注意托架几何尺寸的控制，与球片相符）拉杆螺纹部分涂防锈油脂，将上、下拉杆和松紧节组装为一体，最后集束捆扎。壳板应采用钢结构托架包装，包装时球壳板的凸面向上，各板之间垫以柔性材料，并用钢带将球片固定在托架上，严禁产生变形和损伤。每个包装架总重量不宜超过30吨。下支柱单根发运。螺栓柱、螺母、铭牌、产品试板、销轴等零部件装箱发运。球壳板、支柱、拉杆等零部件的油漆、包装、运输的其他要求按JB/T4711-2003的有关规定。所有零部件采用汽车的运输方式运输运到施工现场。球罐监造的质量控制实效在3台2000m3丙烯球罐3台2000m3PO球罐球壳板板制造阶段，业主派出两名工程师驻厂家代表业主对球壳板的制造质量参与管理并进行严格把关，使每张球壳板的几何尺寸、曲率、坡口均符合图样、国家标准以及技术条件的要求，确保相同规格的球壳板具有互换性，制造的每张球壳板的几何尺寸精确，球壳板的曲率成形正确，用来保证球罐组装的对口错边量、间隙、棱角度、椭圆度，相同规格的球壳板能做到同位互换，避免现场的强力组装，保证了球罐的顺利组装。球壳板成形后的曲率检查采用弦长3000mm（GB12337-1998规定2000mm）的样板检验，eV3mm。GB150-2011《压力容器》（含第1、2号修改单）GB12337-1998《钢制球形储罐》GB50094-2010