m3球罐制造方案.docx
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m3球罐制造方案
1.12000m3球罐制造方案
1.1.1编制说明
本方案依据天脊集团100万吨/年硝酸磷钾肥技改工程招标文件，设计图纸及图纸明确的国标、部标，结合我公司的实际情况进行编制。
1.1.2球罐制造及检验标准、规范
1）《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局
2）《钢制压力容器》GB150-98
3）《压力容器用钢板》GB6654-1996
4）《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件钢板》JB4726-1994
5）《钢制球形储罐》GB12337-98
6）《压力容器无损检测》JB4730-94
7）《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
8）《球形储罐施工及验收规范》GB50094-98
以及相关国家标准和部颁标准。
1.1.3球罐技术参数
公称容积：
2000m3数量：
1台
设计压力：
1.8Mpa设计温度：
45℃
介质：
液氨
规格：
φ15700×50/52mm主材：
16MnR
球罐质量：
346100Kg/台
结构型式：
四带混合式10支柱
名称
上极带
上温带
下温带
下极带
各带球心角／各带球瓣数
90°/7
40°/20
50°/20
90°/7
1.1.4球罐制造主要技术措施
按设计图纸要求采购球壳板、人孔及接管毛坯、支柱、拉杆等材料及焊接材料，并对到货材料按图纸、标准要求进行检验和复验。
对球罐壳体、人孔及接管等材料做焊接工艺评定。
选定需具有相应材质及位置合格证的优秀焊工参与施焊，严格执行焊接工艺。
球壳板投料前采用全自动抛丸机对钢板双面抛丸处理，清除钢板表面氧化皮，从而提高球壳板制造表面质量。
球壳板采用冷压成型工艺，压制采用800t悬臂油压机（喉深2200mm，可压制板宽4500mm）、2200t框架油压机（跨度4200mm）和2000m3球罐冲压模具进行。
成型后的球片用弦长2000mm样板检查，曲率误差≯2mm。
球片净料及坡口切割采用切割轨道及多嘴头自动火焰切割机进行，球片净料及坡口切割一次成型，并清除氧化皮。
净料后的球片各部分几何尺寸满足设计图纸及标准、规范的要求，保证同规格球片任意互换。
对球片坡口按设计图纸及标准要求进行100%渗透探伤检查，球片周边100mm范围内进行100%超声波探伤检查。
几何尺寸检验合格的球片进行内外表面清理，并按合同要求涂防锈漆，坡口周边50mm范围内涂可焊性涂料。
在每一片球片板凸面上喷涂标识，标明材质名称、规格、炉批号、球罐编号及球片设计尺寸和实测尺寸等。
支柱与底板、耳板、筋板等配件在制造厂组焊成部件，支柱直线度偏差≯L/1000（L—支柱长度），上部支柱组焊在赤道带上，焊缝按图纸要求检测。
接管及法兰按图纸要求加工并组焊成部件，焊缝按设计要求进行无损探伤检查，合格后再与球片中极板组焊，焊后对接管与极板焊缝进行无损探伤检查。
拉杆按图加工制造，与翼板组焊成部件。
松紧螺母等其它配件按图纸要求加工。
球壳板采用卧式钢架包装，凸面朝上，球壳板间加垫柔性材料，焊有配件的球壳板包装在最上层，并用钢带包扎。
支柱、拉杆采用型钢框架包装，钢带封包，拉杆放在最上面，拉杆螺纹涂黄油防锈并用塑料套保护。
法兰、螺纹等机加工件表面均需涂黄油防锈，并用塑料套保护，非加工件表面均需除锈，涂防锈漆。
除球壳板、支柱、拉杆等采用钢架裸装外，其余零配件均装箱发货，每个包装按图纸喷涂标识，标明名称、规格、数量。
铁路运送到路城业主指定专用线。
1.1.5球罐制造质量保证措施
在球罐制造环节，我公司准备与在国内球罐制造行业首屈一指的中油一建公司球罐制造厂合作。
目前，我公司已与中油一建公司签定了合作意向。
中油一建公司在技术质量管理上也建立了一套完善的制度体系，取得了中国质量协会颁发的ISO9002认证证书，建立了国内压力容器制造质量保证体系及ASME规范产品质量保证体系，并制定了相应的质保手册。
球罐制造厂实行厂长授权下的质保工程师—责任工程师—质量监检员—质量检查员四级质量控制体系，严格实行三检制，认真落实质量责任制，使产品从原材料采购进厂到产品出厂的每道工序都处于严密的质量控制之中，确保为广大用户生产出满意的产品。
在球罐产品制造过程中的质量控制上，中油一建公司球罐制造厂执行要求高于现行国家标准的企业标准《球形储罐制造质量标准》，并严格执行公司制定的《球形储罐制造工艺》、《球形储罐检查工艺》、《球形储罐焊接工艺》等工艺标准。
球罐制造厂对球罐生产过程制订了严密的质量控制计划，整个过程共设置了34个质量控制点。
对每一个质量控制点，都要根据检验要求由不同层次的质检人员监督检查、严格把关，从而保证不合格品不流入下道工序。
球罐制造质量检验计划表见下页。
球罐制造质量检验计划
序号
检验
项目
检查
站
理化计
量检测
中心
厂监
检员
专业
责任
工程师
无损
检验
质量保证措施
（执行标准）
授权检
验单位
1
图纸会审
联检
GB150、监规、GB12337
锅检所
2
焊接工艺评定，焊工资格审查
检
检
GB4708、锅炉压力容器焊工考试规则
3
制造工艺、检验工艺审核
联检
图纸、合同、公司质量标准、GB150、监规、GB12337
4
无损探伤人员资格审核
检
JB4730-94
5
球壳用钢板复验及验收
检
检
联检
检
验收质量证明书，按GB6654复验机械性能、化学成分、UT
锅检所
6
球壳板下料及试件下料及标记移植
检
制造工序传递卡
7
球壳板毛料切割冷冲压
检
800吨悬臂油压机，冷冲压胎具
8
球壳板净料样板制作及确认
检
联检
计算机程序计算几何尺寸
9
球壳板净料切割
检
多嘴头自动切割机、磁力切割机、卧式平衡切割胎具
10
无
损
检
测
周边UT
检
检
检
JB4730-94（球壳板周边
100mm内Ⅱ级超声波探伤）
锅检所
特殊部位UT
检
检
检
超声波测厚
检
检
11
球壳板几何尺寸及外观
检
检
GB12337（长度方向弦长±2.5mm、宽度方向弦长±1.5mm、对角线方向弦长±2.5mm、翘曲±4mm、表面质量）
锅检所
12
焊材验收与复验
检
联检
GB3965---对扩散氢含量检验
13
极带中板与人孔、接管组对焊接检验
检
联检
GB12337-98、焊接工艺WPS
14
无损检测
检
检
GB4730-94射线探伤RT、超声波探伤UT、渗透探伤PT
锅检所
15
球壳板油漆和标记
检
GB12337-98、钢印标记和油漆标记、第7.3条油漆、包装、运输
16
球壳板包装
检
17
焊后几何尺寸及外观检查
检
检
GB12337-98（长度方向弦长±2.5mm、宽度方向弦长±2mm、对角线方向弦长±3mm、翘曲±5mm、表面质量）
18
油漆和标记、包装
检
GB12337-98、钢印标记油漆标记第7．3条油漆、包装、运输
19
支柱材料验收及确认
检
检
联检
图纸要求及相关标准
锅检所
20
支柱与球壳相贯段样板检验
检
计算机程序计算几何尺寸
21
支柱下料及标记移植
检
制造工序传递卡
22
支柱组焊成品检验
检
检
GB12337-98（直线度≯l/1000，且≯10mm，垂直度偏差≯2mm）
23
无损检测
检
检
支柱拼接焊道渗透探伤
锅检所
24
支柱油漆和标记、包装
检
检
GB12337-98、第7.4条零部件油漆、包装、运输。
25
零部件材料验收及锻件复验
检
检
检
联检
检
材料合格证验收、GB4726-94
锅检所
26
受压零部件下料及标记移植
检
制造工序传递卡
27
零部件机械加工及标记
检
图纸、施工工序传递卡
28
零部件组焊
检
焊接工艺WPS
29
焊
缝
检
验
非探
伤件
外观
检
检
对咬肉、飞溅等检查处理
探伤
件
射线探
伤渗透
探伤
检
JB4730-94
锅检所
30
零部件油漆、标记、包装
检
联检
GB12337-98、第7.4条零部件油漆、包装、运输
锅检所
31
产品档案汇编及审查
汇编
联检
由厂监验员对产品资料汇编、专业责任工程师审查、并由当地劳动部门授权的锅检所对产品及产品资料进行审查
锅检所
32
产品最终检验
联检
33
产品入库、资料入档
入档
档案馆存档
34
质量回访
公司计划安排
注：
1、授权单位系国家质量技术监督局。
2、锅检所系洛阳质量技术监督局锅检所。
1.1.6球罐产品出厂提供的技术文件
竣工图
质量证明书
质量技术监督局监检证书
产品质量合格证书
设计变更单
主要受压件、受力件原材料质量证明书（包括：
球壳板、支柱、拉杆、人孔、接管锻件、焊条等）及有关复验报告
无损检测报告（包括：
球壳板、锻件、焊道等）
球壳单片几何尺寸、支柱几何尺寸检查记录
球壳板与人孔、接管、支柱组焊记录
焊材扩散氢复验报告
制造、加工过程中的检查、试验有关文件
包装清单
1.2
2000m3球罐组对施工方案
1.2.1方案编制说明
1.2.1.1方案编制依据
1）《钢制球形储罐》GB12337-1998
2）《球型储罐施工及验收规范》GB50094-98
3）《钢制压力容器》GB150-1998
4）《压力容器安全技术监察规程》99版
5）《压力容器无损检测》JB4730-94
6）《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》TB4730-94
7）《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》JB1152-81
8）《梯子平台栏杆制作验收规范》TJ306-77
9）《压力容器质量保证手册》QGHJ01.03-2000
10）《压力容器碳素钢和低合金钢锻件》JB4726-94
11）《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985-88
12）《钢制球型储罐型式与基本参数》GB/T17621-1998
13）《天脊煤化工集团有限公司年产100万吨硝酸磷钾复合肥技改工程招标书》及图纸
1.2.1.2方案使用范围
本方案仅适用于天脊煤化工集团有限公司年产100万吨硝酸磷钾复合肥技改工程第二标段2000m3液氨球罐安装工程的球罐安装施工，本方案作为球罐施工的技术文件应严格执行。
1.2.2工程概况
为满足天脊煤化工集团有限公司年产100万吨硝酸磷钾复合肥技改工程中新增年产27万吨硝酸装置的需要，增设液氨贮罐一个，委托华泰工程公司设计，该球罐Vn=2000m3。
结构型式为混合式，全部分片到货，现场组焊。
1.2.2.1球罐的设计参数及技术要求
1.2.2.2
球罐公称容积
容器类别
设计压力
设计温度
最高工作压力
充装系数
2000m3
三
1.8MPa
45℃
0.9
球罐公称容积
介质
焊缝系数
焊缝探伤
热处理
2000m3
液氨
1.0
A、B焊缝100%射线探伤加100%超声波探伤
整体
球罐公称容积
水压试验压力
气密性试验压力
几何容积
直径
壁厚
材质
2000m3
2.25MPa
1.8Mpa
2026m3
15700mm
50-52mm
16MnR
1.2.2.3工程量
Vn=2000m31台。
部件
2000m3
赤道带
20块
上温带
20块
上/下极带
14/14块
支柱
10根
拉柱
20根
梯子平台
4378Kg
设备总重
346100kg
1.2.3球罐组装方法及工装具设计
1.2.3.1球罐组装方法
根据我公司机具和球罐自身结构特点，结合我公司多年来球罐的施工经验，本球罐工程施工以力争减少材料消耗，缩短组装时间，改善施工环境，搭设伞形架作为内部脚手架,外部搭设脚手架以保证组装和焊接顺利进行。
由于球罐安装施工在冬季，在环境温度低于0℃时，为保证焊接质量，需采取下列措施保证施焊时温度：
防护棚内包铁皮，铁皮外包毡以保持棚内温度。
当环境温度低于0℃时，棚内要采取升温措施。
铺设两个钢平台用于球腿组对，每个平台尺寸为100平方米。
1.2.4
球罐安装程序
1.2.4.1
安装程序示意图
1.2.4.2基础验收
基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞和露筋等缺陷；
基础各部尺寸应满足下表要求
Vn=2000m3
序号
项目
允许偏差
1
基础中心园直径
±7.85mm
2
基础方位
1°
3
相邻支柱基础中心距
±2mm
4
支柱基础上地脚螺栓中心园的间距
±2mm
5
支柱基础地脚螺栓预留孔中心与基础中心园的间距
±8mm
6
基础标高
各支柱基础上表面的标高
-6mm
相邻支柱基础的标高差
3mm
7
单个支柱基础上表面的表面平面度
5mm
1.2.4.3材料验收
1）球罐的球壳板、人孔法兰、接管、补强圈、支柱及拉杆等零部件的出厂证明书应包括下列内容：
a.球罐零部件出厂合格证
b.材料代用审批手续
c.各种材料质量证明书及球壳板材料的复验报告
d.钢板超声波探伤报告、毛坯及零件探伤记录
e.球壳板周边超声波探伤报告
f.坡口及焊缝无损探伤报告（包括探伤部位图）
g.成形试板检验报告
h.焊接试板试验报告
2）核对所有零件的数量、材质和规格型号，以确保其与图纸设计相同。
3）球壳板的检查验收;
球壳的结构型式应符合设计要求，每块球壳板本身不得拼接，其表面不允许存在裂纹、夹层、气泡、结疤、折叠、夹杂等缺陷。
对于超标缺陷应按焊接工艺进行修补。
4）球壳板外形尺寸检查（100%）
a.用弦长为2m的样板检查，任何部位允许间隙不大于3mm。
b.球壳板几何尺寸允许偏差
序号
项目
允许偏差
1
长度方向弦长
±2.5mm
2
任意宽度方向弦长
±2mm
3
对角线弦长
±3mm
4
对角线间隙
≤5mm
c.坡口
坡口表面：
坡口外观不应有裂纹、分层等缺陷，熔渣与氧化皮应清除干净，表面粗糙度≤25μm；平面度≤1mm，缺陷极限间距≥0.5mm。
坡口尺寸：
坡口角度允差±2°30’
坡口钝边及坡口深度允差±1.5mm
5）球壳板的检验
a.应对球壳板进行100%超声波探伤和测厚检验，探伤结果应符合JB4730-94规定的三级要求。
厚度测量点每球壳板应不少于5点，其厚度不应小于名义厚度减去钢板负偏差。
b.对各接管及球壳焊缝应按总数的50%进行超声波探伤检查，按JB4730-94一级合格，同时进行到底100%表面裂纹检查，一级合格。
6）若对球壳板材质有怀疑时，应对材料的化学成份、机械性能进行复验。
1.2.4.4安装
1.2.4.4.1上下支柱的组对
上下支柱的组对是在钢质平台和胎具上进行，要求平台保持水平，并利用等腰三角形及垂直平分线的原理进行调整，依据赤道带板的几何尺寸，画线、定点，并焊上定位板，用水平仪和盘尺检查支柱的直线性和长度，支柱直线度应不大于L/1000，合格后点焊，并进行上下支柱间的焊接。
1.2.4.4.2赤道带的安装
1）先将伞形架组对完成，用4根拖拉绳固定好。
2）所有赤道板在地面焊好固定块及吊耳，固定块焊在球壳板的内侧，吊耳焊在外侧，施工时应画出具体布置图。
3）第一块赤道板的吊装：
吊装前，固定块吊耳及其他辅助设施在地面事先装好，球壳板内外侧的拖拉绳卡好，工卡具都固定在定位板上，各拖拉绳配以2-3吨的倒链，用倒链调整球壳板的垂直度，最后把紧地脚螺栓。
赤道板吊装示意图
4）第二块赤道板的安装：
第二块同第一块，安装好后用连通管或水平仪找好赤道带水平度。
5）第三块赤道板的安装：
第三块赤道板安装在二块带支柱赤道板中间，从赤道板的上部插入其中间，找平上下口，同时卡紧卡具，依此方法，直至赤道带组对完毕。
6）赤道带的组装顺序如下图。
赤道带组装顺序图
7）赤道带组装后的检测要求：
赤道带为球罐的基准，其安装质量的好坏直接影响到整个球体的装配，必须认真调配。
a.用弦长1m的样板每500mm测一点，其棱角应≤7mm
b.对口错边量≤3mm
c.赤道带中间椭圆度D2-d2≤0.7%D2′且≤80mmD2′为赤道带及上下口的设计内径。
D2d2赤道带上口最大值、最小值。
8）点焊固定赤道带：
点焊用的焊条及焊接工艺同正式球罐焊接一样，点焊分组对称进行，每条焊缝从上口往下进行点至中间再由下往上进行，具体见焊接工艺。
1.2.4.5极板的安装
1）下极带侧板的吊装
下极带侧板和极中、极边球壳板要求在赤道带组装前或组装过程中先放进基础圈内，按吊装顺序摆放。
赤道带点焊完成，进行上部和底部脚手架调整，吊钩从赤道上环口垂下，利用下极带侧板内侧的吊耳进行吊装，用弦长为2m的球罐样板调整其曲率，并用卡具调整固定，按顺序依次吊装闭合，然后再进行下极壳板的吊装。
2）下极中壳板与下极边板的吊装
它们的吊装顺序是先从下极中壳板开始，按其方位就位后，再进行下极边板的吊装。
3）上极带侧板的吊装
上极带侧板的吊装利用焊在球壳外的空纹螺母作吊耳吊装，用弦长为2m的球罐样板调整其曲率，并用卡具调整固定，按顺序依次吊装闭合。
4）上极中壳板与上极板边壳板的吊装
它们的吊装顺序是先从上极中壳板开始，按其方位就位后，再进行上极板边板的吊装。
1.2.4.6球罐组装质量检查
1）对口间隙2±2mm。
2）对口错边量£3mm。
3）用弦长为1m的样板沿对接接头，每500mm测量一点，棱角度不应大于7mm。
4）支柱安装找正后，沿球罐径向和周向两个方向的垂直度的允许偏差£12mm。
5）组装后球罐两极间净距与设计内径之差及赤道截面最大最小内径之差均应小于等于80mm。
1.2.4.7球罐焊接及检验要求
1.2.4.7.1球罐焊接要求
为确保球罐的整体质量，焊缝质量是一个关键的因素。
焊接区的韧性是保证球罐焊缝质量的关键，应严格控制焊接线能量的限值。
施焊焊工必须持有劳动部门颁发的有效焊工合格证。
上岗前进行必要的技术交底和严格的焊接工艺纪律的学习。
球壳板之间，内外部构件安装用工卡具，预焊件等与球壳板焊接的焊缝均采用E7018-G焊条，其他外部结构的焊接用E4315焊条。
由于焊接施工在冬季进行，因此必须采取相应的升温及保温措施。
1.2.4.7.2焊接工艺规程
1）球罐焊接顺序
球罐焊接采用焊工对称分部等速施焊。
先焊纵缝后焊环缝，大坡口清根后并经PT检查合格后，再焊小坡口。
具体焊接顺序如下：
2）焊接工艺参数
焊接工艺参数见焊接工艺过程卡
球壳焊前预热温度：
100℃-150℃，球罐焊接采用ZX7-400S，逆变焊机。
3）施焊环境
当施焊环境出现下列情况且无有效保护措施时禁止施焊。
a）雨天和雪天
b）风速超过8m/s
c）相对湿度在90%以上
d）环境温度在-5℃以下
注：
焊接环境温度和相对湿度应在距球罐表面1000mm处测量，每隔2-4小时测定并记录一次。
4）焊前准备
施焊前应将坡口表面和两侧至少50mm范围内的油污、水份及其他有害杂质清除干净。
5）焊件的预热
焊件的预热应在焊接侧的背面用电加热器加热，预热宽度应为焊缝中心两侧各≥3δ，预热温度应距焊缝中心线50mm处测量，每条焊缝测点不少于3对。
6）消氢处理
焊后或焊道因故中断时应立即进行消氢处理，处理温度宜为200-250℃；保温时间应为0.5-1小时。
7）焊缝检查
A：
焊缝表面质量
a.所有药皮及飞溅应清理干净
b.焊缝表面不允许有裂纹、咬边、气孔和夹渣弧坑未焊满等缺陷。
c.角焊的焊角尺寸应符合设计要求，图样无规定的取较薄者厚度。
d.对接焊缝的余高应控制在0-2毫米范围内。
e.焊缝每边加宽1-2mm
f.角焊缝应有园滑过渡至母材的几何形状
B：
射线探伤
对于球罐本体的对接焊缝应进行100%射线探伤，并应符合JB4730-94Ⅱ级要求。
射线探伤应在焊缝焊接完毕24小时后进行。
C：
超声波探伤
对于进行100%射线探伤检查的焊缝还应进行20%超声波探伤复验，复验长度不应小于焊缝总长的25%，局部复验部位应包括全部T形接头和每个焊工所施焊的部分部位，探伤结果应符合JB4730-94Ⅱ级要求。
D：
焊缝的磁粉探伤或渗透探伤检验
在水压试验前应对下列部位进行100%表面探伤检查。
a.球罐本体对接焊缝内外表面及热影响区
b.人孔和公称直径大于250mm的对接焊缝内外表面及热影响区
c.补强圈和支柱与壳体之间的角焊缝外表面
d.焊过（已拆除）工卡具的壳体部位
对于缺陷应按GBJ94-86及GB12337-90关于修补有关规定处理
8）焊后几何尺寸的检查
a焊后棱角度不大于10mm
b焊后球壳两极净距与球壳设计内径之差和赤道截面的最大内直径最小内直径之差不大于80mm。
c焊缝表面不得有气孔、咬边裂纹、弧坑、夹渣等缺陷，并不得保留有熔渣和飞溅物。
d球壳对接焊缝全高为0-2mm，超标时焊缝表面须打磨，消除焊接表面缺陷和多余焊肉，达到圆滑过度。
1.2.4.8焊后热处理
焊后热处理参见热处理方案。
1.2.5
球罐安装工程质量监督控制点
序号
控制点
控制检验
参检单位
执行标准
C
B
A
班组
施工
建设
质监站
锅检所
0
开工审查
监督检查工作标准资料审查
√
√
√
√
√
锅检所下发（工作程序及实施细则）
1
球罐基础验收
详见施工方案及设计图
√
√
√
GB50094—98
GB12337—98
2
球壳板支柱附件复验
弦长、弧长、曲率、测厚超声、材质证明等
√
√
GB50094—98
ZBJ74003—88
GB12337—98
3
焊前准备
工艺评定、焊接试验、焊工考试等
√
√
√
√
√
TB4730-94
4
球罐支柱安装
垂直度、水平度、标高
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GB50094—98
GB12337—98
5
球罐组装（焊前）
角变形、椭圆度、对口间隙、错边量
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