球罐氢鼓包修复技术

PAGEPAGE12l工程概况1.1炼油厂气体分馏储运系统中的Q801、400m3液态烃球罐，壳体材料为16MnR，厚度30mm。于1987年3月投入使用，2000年5月经合肥通用机械研究所检测发现内壁裂纹及大量氢鼓泡。鼓泡总数189个，绝大多数鼓泡呈圆形，鼓泡直径中40～150mm不等，鼓泡厚度在7～12mm范围内，鼓泡高度为0.5-4.5mm，有76个鼓泡表面开裂。鼓泡多数集中在上下温带的17张球壳板上，数量为182个，占总数的96％。现需对上述鼓泡及内壁裂纹进行修复，施工工序复杂，工期紧，难度大，施工中会遇到一定的困难，因此需加强现场管理，确保修复一次成功。1.2本工艺是对“Q801液态烃球罐的焊接与修复方案”的细化。2编制依据2.1机械研究所编制的“炼油厂Q801液态烃球罐的焊接与修复方案”及检测记录。3工作量及施工准备3.1工作量3.1.l与机械研究所有关人员联合对需修复的189个鼓泡位置重新确定和标记，并确定修复范围。同时确定出母材裂纹的补焊范围，施工人员应按所有关人员的现场指导施工。3.1.2鼓泡钻孔排气3.1.3鼓泡清除3.1.4鼓泡清除后打磨3.1.5鼓泡修磨部位电加热脱氢处理3.1.6鼓泡及裂纹修复焊接3.1.7回火焊道打磨3.1.8焊后加热消氢处理3.1.9局部热处理说明：脚手架搭设、无损检测、球罐内壁喷砂、除锈、油漆、压力试验及气密试验等均由建设单位负责施工。3．2施工准备3.2.1施工前，应针对液态烃球罐修复工程建立质量保证体系（见附录）。3.2.2开工前，应由建设单位向天津市锅炉压力容器技术监督部门报修，经同意后方允许施工。3.2.3准备好必要的棚布等防雨工具。3.2.4球罐修复使用的焊条，应按批进行扩散氢含量分析，合格后方允许使用。4施工程序及施工工艺4.1施工程序气密试验球罐内壁喷砂水压试验局部热处理修复区焊道打磨焊后消氢处理焊前预热脱氢处理鼓泡钻孔排气球罐内表面检验施工准备内外脚手架搭设气密试验球罐内壁喷砂水压试验局部热处理修复区焊道打磨焊后消氢处理焊前预热脱氢处理鼓泡钻孔排气球罐内表面检验施工准备内外脚手架搭设鼓泡气刨清除、打磨联合确认返修补焊鼓泡及母材裂纹鼓泡气刨清除、打磨联合确认返修补焊鼓泡及母材裂纹修复部位100%MT和UT修复部位100%MT和UT清除后100%清除后100%MT检验鼓泡及裂纹部位焊接鼓泡及裂纹部位焊接油漆油漆说明：1.虚线框内施工工序的施工由建设单位负责．2.球罐内部脚手架目前为竹跳板搭设，需要更换为钢跳板，由我厂负责更换。3.外部脚手架搭设便于消除应力热处理时使用．4.2施工工艺4.2.l球罐内壁鼓泡清除a）对所有鼓泡部位采用记号笔沿边缘进行标记，标记应清晰可见。对于直径50mm以下，且距离很近约10mm左右的鼓泡，尽量连成一片标记（清除时成片清除），并标注鼓泡范围。b）采用手枪电钻在鼓泡中心部位钻Φ2mm左右的孔，排出内部气体。钻孔时以钻通鼓泡厚度为宜。C）采用碳弧气刨清除鼓泡。清除时注意按标注记线清除，并检查标记线处的母材鼓泡分层情况。需将缺陷全部清除干净，清除边缘应呈圆滑过渡。d）采用Φ100mm的砂轮机修磨气刨表面及其边缘20mm范围，直至露出金属光泽。e）对缺陷清除部位进行100%MT检查，确认鼓泡分层全部清除。4.2.2焊前脱氢处理4.2.2.l加热方法：对修复部位进行局部脱氢处理，采用履带式加热器加热。4.2.2.2脱氢工艺：脱氢加热温度为250-300℃，加热时间为2小时。4.2.2.3热电偶：a）热电偶数量：3个。b）热电偶布置位置：板号3-9、3-10的中间部位B9焊缝附近布置1个热电偶，板号4-6的中间部位布置1个热电偶，板号4-16的中间部位布置1个热电偶。4.2.2.4控温设备：采用电脑温控仪自动控温，并打印出脱氢处理曲线。4.2.2.5加热器的布置及固定a）加热器的布置：将加热器布置于修复部位的内表面，且要覆盖修复部位。b）上温带及赤道带部位加热器的固定：采用L404mm的角钢，按400m3球罐的曲率半径滚制成弧状，角钢的外弧长约4500mm(此尺寸需要实际测量确定），再在角钢上每隔200mm钻出20mm的孔。然后，用254mm、长度为300mm的扁铁将两根弧状角钢连接（焊接）成一个弧状框架，框架内侧采用硅酸铝保温毡铺垫两层。最后，将履带式加热器（规格345625mm）沿345mm方向横向铺在保温毡的上面，并采用细铁丝（1.6mm）将加热器与角钢固定。见附图一。需框架数量：弧长4500mm需10个，弧长3000mm需4个。C）下温带加热器的固定：下温带可将履带式加热器直接铺在修复部位。可采用细铁丝将加热器串联成数片。在CD环缝的下沿点焊数段404的角钢，在角钢上钻数个15mm的孔，供固定加热器及保温被用。4.2.2.6脱氢处理时，在需修复部位的外表采用保温被进行保温。4.2.3焊接4.2.3.l焊前准备a）焊接选用3.2、4.0、J507RH焊条，焊条应具有材质证明书或合格证，并经材料责任工程师确认。焊材使用前需进行外观检查，有脱皮、锈蚀及裂纹者不得使用。焊条的烘干、使用应严格按FCC《压力容器制造和现场组焊质量保证手册》执行。b）担任焊接任务的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》考试合格，且具备相应的有效资格。且应将参加修复工作的焊工资格复印件提供给甲方及有关部门。c）焊接前由施工员进行技术交底。d)焊接前需对修复部位采用电加热器在焊接侧的反面进行预热，预热温度为100℃。4.2.3.2焊接工艺焊接工艺参数：焊接部位焊缝层次焊接方法焊条牌号焊条直径电流（A）电压（V）焊接速度（cm/min）焊工资格鼓泡部位所有焊道手工焊J507RH3.24.090-120150-18021-2324-277-158-20D2-5,6，7J裂纹部位所有焊道手工焊J507RH3.290-12021-237-15D2-5,6，7Jb)焊接顺序：鼓泡缺陷的焊接首层采用3.2、J507RH焊条，焊后采用砂轮机将焊道表面磨掉1～l.5mm，再采用3.2、J507RH焊条焊接第二层，随后采用4.0、J507RH焊条依次焊接成形（见附图二）。母材裂纹清除后的补焊焊道采用3.2、J507RH焊条依次施焊（见附图三）。c）焊接控制措施：所有焊接均采用小线能量施焊。鼓泡缺陷修复的首层焊道焊接后必须打磨掉1～1.5mm后再焊接第二层焊道。回火焊道层应高于母材0.5-1.5mm以上（保证回火焊道层打磨去除后，焊缝与母材齐平）。d)鼓泡集中区域应采用跳焊的方法，减小焊接变形。4.2.4焊后消氢处理焊后立即采用电加热器对修复部位进行后热，使其缓冷，加热温度为200-250℃，加热时间为2小时。4.2.5焊道打磨：修复区焊道打磨至母材齐平。4.2.6无损检测：修复部位进行100％MT和UT检验。4.2.7焊后热处理4.2.7.1焊后采用局部热处理，热处理的加热方法、热电偶及加热器的布置、固定等要求同焊前脱氢处理。4.2.7.2热处理工艺：升温速度：50－80℃／h（＞400℃）恒温温度：600土10℃恒温时间：1.5h降温速度：30－50℃／h（400℃）400℃以下自然冷却。4.2.7.3保温a）球罐外表面补焊附近应进行保温，加热及保温范围由合肥所技术人员现场指导进行，采用带铁钉的扁铁固定保温被，外表面保温两层。b）球罐内表面保温上温带、赤道带保温：在框架的底部点焊L＝60mm长的铁钉，将保温被固定于框架底部，然后采用10＃铁丝将保温被网住。下温带保温：将保温被串联成条，然后将保温被的一端固定于CD环缝下沿的角钢上，保温两层。5．安全要求5.1球罐修复应严格执行炼厂检修有关安全规定。5.2进入施工现场必须按规定劳保着装，高空作业必须系好安全带，每次进入球罐内部施工前，应经分析检测合格并经甲方有关部门同意。5.3架设应经安全部门检查合格后方可使用，严禁使用竹、木跳板及脚手架。5.4施工用电应由专人负责管理，线路应绝缘良好，电动器具必须装有漏电保护器。电加热作业前应仔细检查加热器及导线，防止漏电、触电事故的发生。罐内照明电压应为12V安全电压。5.5球罐内通风、排烟良好，上人孔安装抽风机，施工现场应配备防雨设施。5.6施工现场一切可能引起火灾的杂物应清除干净，氧、乙炔瓶应放在阴凉通风处，不许曝晒，应严格按安全防火规定作业。5.7施工现场必须设专职安全员现场监督检查。6主要施工机具及措施用料6.l施工机具：（l）硅整流电焊机6台（2）空气压缩机（6m3／h）l台（3）轴流风机Φ500mml台（4）砂轮机Φ230／Φ100mm2／4台（5）电脑温控仪1台（6）手枪钻1台(7)履带式加热器80片（8）钳形电流表200A1台（9）双排汽车1辆6.2措施用料：（1）角钢∟4O410O米（2）扁钢254300米（3）铁钉612525Kg（3）保温被5吨（4）10＃铁丝100kg（5）6铁丝40kg（6）导线接头（铜制）200对7．附：合肥通用机械研究所有关检测资料及焊接与修复方案。天炼液态球罐修复质量保证体系注：需框部分由