钢制焊接球形储罐的质量监督 课件

1、钢制焊接球形储罐的质量监检 石油天然气华北工程质量监督站 史贵生第一节 概述 一、球形储罐的特点: 在相同容积下,球形储罐比圆柱形容器的表面积小;在相同压力和相同直径下,球形储罐的应力只有圆柱形容器的1/2。（一）球形储罐结构的形式简介 球形储罐是由球形壳体和立柱、拉杆及梯子平台等组成。 球壳的结构分三种：桔瓣形、足球形的混合形三种形式。 球体各部位名称： （二）执行的规范及标准a、压力容器安全技术监察规程 质技监局锅发2019版b、钢制压力容器 GB1502019c、钢制球形储罐 GB1233798d、球形储罐施工及验收规范 GB5009498e、钢制压力容器焊接工艺评定JB47082000

2、f、压力容器用钢板 GB6654g、熔敷金属中扩散氢测定方法 GB/T3965h、金属夏比缺口冲击试验方法 GB/T229i、锅炉压力容器焊工考试规则 2019 j、压力容器油漆、包装和运输 JB/2536-80k、钢制压力容器焊接规程 JB/T47092000l、钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验 JB47442000m、压力容器无损检测 JB/T47302019 n、球形储罐形式与基本参数 JB/T4711-92 w、钢制管法兰焊接接头和坡口尺寸 HGJ68-91 （三）球形储罐安装通用程序 球形储罐的安装方法有分带成形法和单片成形法（散装法）两种。下列程序为单片成形法安装程序:球罐安

3、装工程的施工，按照施工特点可分为：球壳板及零部件到货检验基础验收现场组装焊接焊缝检查焊后整体热处理沉降试验压力试验20% MT复测气密性试验附件安装防腐保温或保冷交工。 竣工验收外脚手架拆除NDT检查气压气密试验中间验收1几何尺寸检查2审片3测厚4附件安装内脚手架拆除隐蔽验收吊装支柱赤道带板组装下极板侧板组装下极板边板组装上极板侧板组装上极板边板组装下极板中板组装上极板中板组装纵缝焊接环缝焊接现场报检外脚手架搭设赤道带检查直径、椭圆度、间隙、错口、角变形、支柱垂直度中心柱拆除外脚手架搭设防风棚搭设清根PT打磨现场验收中心柱组装中心柱安装内脚手架搭设焊工考核确认、焊接工艺评定、焊条复验、加热系统

4、预制安装工序交接检查1.直径椭圆度2.错口间隙角变形3.支柱垂直度温带板组装防腐涂漆交 工外脚手架拆除热处理沉降试验第二节 球罐安装施工监督检查 一、球壳板及零部件的到货检验 球壳板及零部件的到货检验是指施工单位对制造单位提供的球壳板、人孔、接管、法兰、支柱及拉杆等零部件进行检查和验收。检查和验收内容包括：对产品质量证明书等技术质量文件审查，以及对球壳板等零部件的外观质量和几何尺寸等进行复测。 1、球皮到货检验的要点（1）资料审查 1）装箱单； 2）产品质量证明文件： 球皮钢材的化学成分和机械性能及复验报告；钢板、锻件及其他零部件无损检测报告；球壳板周边超声检测报告； 坡口和焊缝无损检测报告（

5、包括检测部位图）； 球壳板几何尺寸检查记录；焊接记录与焊缝无损检测记录、产品焊接试板试验报告热压成形试板检验报告（当瓣片为热压时应有此项）；设计变更及材料代用证明；.劳动部门监检机构出具的产品监检报告；.产品焊接试板试验报告；3）压力容器产品安全质量监检报告；4）其他技术文件； （2）实物检验、球壳板及球体附件球罐安装前，应对球罐的球壳板及零部件进行下列项目复验： A、 球壳板及零部件的数量； B、球壳板的曲率、几何尺寸、球壳板和坡口表面质量。 C、 对球壳板及周边100mm范围内应进行UT抽检，合格级别级，执行标准JB/T4730-2019，数量不少于球壳板总数的20%，且赤道带不少于4块，

6、温带、上、下极各不少于2块，如发现超标缺陷应加倍抽检，如仍有超标缺陷，应100%检验。 D、球壳板还应进行厚度抽查，抽查数量为20%，每带不少于2块，上下极板不少于1块，且每块不少于5点，实测厚度不少于名义厚度减负偏差。抽查若有不合格，应加倍抽查；若仍有不合格，应对球壳板逐张检查。E、球壳板坡口表面应经渗透检测抽查不应有裂纹、分层和夹渣等缺陷，抽查数量不得少于球壳板总数的20%。 F、球壳板的外形尺寸检查应符合下表的规定： 球壳板几何尺寸允许偏差项 目允许偏差（mm）长度方向弦长2.5任意宽度方向弦长2对角线弦长3两条对角线间距离5尺寸检验尺寸检验表面质量检查所有到货半成品、成品件内外表面不应

7、有裂纹、分层、损伤、变形和锈蚀。法兰表面不得有影响密封的机械损伤和划痕；每块瓣片上应有编号，并与排版图相对应；球壳板的坡口表面应平滑，坡口角度的允许偏差为230；坡口钝边及坡口深度的允许偏差为1.5mm。支柱支柱的直线度允许偏差不大于10mm，分段支柱上段与赤道板组焊后的直线度允许偏差为上段支柱长度的1/1000；支柱与底板组焊后垂直度允许偏差为2 mm； 二、球罐基础检验 球罐基础需经交接验收，基础施工单位应提交质量合格证明书、测量记录及其他施工技术资料；基础上应画出标高基准线、纵横中心线、沉降观察基准点；安装单位应对基础进行复测；基础混凝土强度达到要求，周围土方回填夯实、平整；地脚螺栓无损

8、坏、不生锈、螺帽配齐后，有关方签字办理交接手续。 球罐基础表面的允许偏差按下表： 检查项目允许偏差基础中心圆直径 D1000mm的样板检验4赤道带最大内径与最小内径差3D/100且50检查必监点监督记录 注：n球壳板名义厚度；D球罐设计内径。 吊装完毕四、停监点监督检查1、资料检查（1）完整的球壳板、柱腿等附件及焊材的复查、检验记录（2）完整的球壳板、柱腿等附件的报验记录（3）安装、组对、检查、检测等施工记录（4）报监及工序联合检验记录 2、现场检查（1）组装几何尺寸检验，包括椭圆度、棱角度、错边量等球罐组装完成后，检查球罐的最大直径与最小直径之差，其值宜小于球罐设计内径的3，且不应大于50m

9、m。（2）球壳板焊接的坡口和对口质量坡口表面无裂纹、分层缺陷，周边100mm范围内超探合格。坡口平直外观良好，组对未采用强力组装，对口间隙整齐均匀。定位焊符合规范要求。检查方法：观察和用焊接检测尺检查，必要时进行超声波探伤。 组装尺寸检验组装检验组装联合检验焊道坡口渗透探伤（3）支柱与球壳板组对质量 支柱与球壳板组对相贯线坡口切割整齐与球壳板间隙均匀，位置准确。（4）球壳人孔接管装配质量 球壳人孔、接管开孔方位符合设计要求，接管无明显歪斜。法兰面水平与垂直均在允许偏差内，且法兰螺孔对称跨中，密封面无损伤。（5）现场环境条件检查 五、球罐焊接 球罐焊接是指球罐本体焊缝的焊接，球罐安装中最重要的工

10、序。需严格按设计及标准规范施工，确保球罐焊接质量。球罐焊接应严格执行钢制压力容器焊接规程及相关的规范标准。施焊前应根据钢制压力容器焊接工艺评定和有关规范审核焊接工艺评定报告，编制焊接工艺卡指导施工。焊条的保管、烘干、发放和使用遵照施工单位压力容器现场组焊质量保证手册中的有关规定执行。 1、对电焊的要求： 由于球罐体积庞大，球壳板较厚、焊接工作量大，作业工作环境非常艰苦，要求施焊的焊工必须要很高的技术、体能和高度的责任心，必须持有有效期内的相应位置的锅炉压力容器焊工合格证，并且在焊前进行现场考试确认。 2、焊接方法：全位置手工电弧焊；根据已评定的焊接工艺评定报告编制的焊接工艺卡是施焊的主要依据；

11、 焊接设备： 焊工考试（产品）试板：焊接横焊、立焊、平加仰焊三块试板； 焊工现场考试3、施焊程序：先外后内，即先焊外侧大坡口，后焊内侧小坡口；先立后横，先焊赤道带、温带间立缝，后焊赤道带、温带间环缝；先焊赤道带，后焊上下温带，最后焊上下极带。环缝焊接时，要求焊工均匀分布，并沿同一方向进行施焊，尽可能保持相同的电流、电压、焊接速度；球壳板的正常焊接程序 ： 赤道带外口温带外口大环外口上、下极带侧板间纵缝外口上、下极带中边板间纵缝外口上小环外口下小环外口赤道带内口温带内口大环内口上、下极带侧板间纵缝内口上、下极带中边板间纵缝内口上小环内口下小环内口附件。 4、焊材的选择：球壳的对接焊缝以及直接与球

12、壳焊接的焊缝，必须选用低氢型药皮焊条，焊材必须有合格证和产品质量证明书。焊接前，焊条和药芯焊丝应按批号进行焊缝熔敷金属化学成分、力学性能、扩散氢含量的复验。扩散氢试验方法应按熔敷金属中扩散氢测定方法GB/T 3965-95的规定进行。烘干后的实际扩散氢含量应符合下表的要求。 低氢型焊条和药芯焊丝的扩散氢含量焊条和药芯焊丝型号扩散氢含量（ml/100g）E5015 E50168E5515-X E5516-X6E6015-X E6016-X4药芯焊条6如：15MnNbR钢板，设计制定焊条PP.J557RH，气相色谱法试验其氢含量小于4ml/100g为合格。 5、球罐焊接前预热温度150，焊后须后热

13、，后热温度按裂纹试验和焊接工艺评定确定，焊接过程中要控制层间温度， 焊接层间温度不低于焊前预热温度，且不大于250； 6、 焊接输入热量应严格控制，不应超过30KJ/cm； 计算公式: 60电流(A)电压(V) 焊接线能量(输入热量)= 速度(cm/min) 线能量由焊接技术负责人控制和管理并做好记录，原则上每个焊缝，每层焊道做一次记录。 焊前预热层间温度检测后热处理 7、 焊接环境管理：焊接环境应有专人管理，对每天的温度、湿度、风速进行监测记录；当相对湿度85%、下雨及下雪天、风速6m/s、环境温度在-5以下时，如不采取措施不允许焊接。8、清根：大坡口侧焊接后应进行背面清根，清根可以采用碳弧

14、气刨、砂轮或其他机械磨削方法。应以清掉缺陷，形成均匀的便于运条的坡口形式为原则，而不宜刨的过深。 9、焊缝返修管理： 经外观检查和无损检测不合格的焊缝必须进行返工直之合格。对于外观缺陷一般采用打磨和补焊的方法，打磨深度应低于母材厚度，并应平滑过渡。当咬肉和打磨后的深度低于母材时，应进行补焊。对于焊缝内部的缺陷，经缺陷定位、清除，然后进行补焊。不论缺陷有多长，打磨的长度不得小于50mm,并两端应平滑过渡。清除缺陷时若缺陷超过板厚的2/3缺陷仍未清除掉，应将此处进行焊接，再从背面清除缺陷。焊缝返修应选派优秀焊工，采用与球壳焊接相同的焊接工艺，适当提高预后热温度，要求定位准确，缺陷清除彻底，返修一次

15、成功。若同一部位返修超过两次时，须经组焊单位技术总负责人批准，返修次数、部位、返修情况应记入压力容器质量证明书。 返修打磨10、焊接接头的检查焊缝检查是指对焊缝外观质量及焊缝内部质量进行无损探伤检查，并进行焊缝返修和无损探伤复查。 焊接接头的外观检查焊缝内外表面应无裂纹、夹渣、气孔、弧坑和飞溅等缺陷。焊缝表面用焊缝检验尺检查，其焊缝尺寸的允许偏差如下：对接焊缝宽度：坡口每侧边缘+2 mm 焊缝余高 0-3 mm 焊缝咬边：深度 0.5 mm 两侧总长度10%焊缝长且100 mm 焊后检验焊道打磨检测五、无损检测 球罐施工的无损检测人员应具有劳动人事部颁发的资格证,评片人应有二级以上资格证。无损

16、检测部位、比例、执行标准,按无损检测技术要求进行确定。1、无损检测的方法RT射线 UT超声波MT磁粉 PT着色 2、无损检测施工程序按以下顺序进行：探伤人员资格认可探伤人员培训材料设备准备PT(清根打磨后)RT检查返修部位定位和返修后再次RTUTMT耐压试验后MT。3、无损检测（1）射线一般采用Ir192源全景曝光技术对球罐进行100%的射线检查，射线源的强度满足产生合格底片的透照要求射线检测与常规X射线检测相比有以下优点：a.焦点尺寸相对较小，射线能量高，穿透厚度大；b.不需电源，便于操作，可连续工作，适用于野外作业；c.全景曝光可有效控制质量 ，杜绝漏检现象。d.缩短工期，提高检测效率。

17、（2）、UT超声波检测钢板到货20%的抽检，对接焊缝100%或20%检查（3）、MT磁粉检测、球壳板坡口，在组对之前进行100%的MT抽检。、球壳组焊后，在完成RT和UT检测工作之后且焊后36小时以后对球壳对接焊缝内外表面，工夹具拆除后修磨点以及法兰处角焊缝进行100%的MT检验。、球罐水压试验之前，之后分别对球罐对接焊缝的内外表面进行100%的MT检测 （4）、PT着色检查、进入现场的球壳板焊缝坡口应进行20%检验; 、焊缝打底完成后,吊二、固定块拆除打磨后均应进100%的内、外侧检验.4、检测时机为防止、延迟裂纹的产生，球壳对接焊缝的射线、超声检测必须在焊接结束36小时后进行，球壳对接焊缝

18、的第一次磁粉或渗透检测必须在焊接结束48小时后进行，检测方法优先选用磁粉。 超声波检测磁粉检测罐内磁粉检测罐内渗透检测垫板渗透检测射线检测5、制定布片图:根据设计图绘制出整个球罐的布片图,表示球罐各条焊缝的位置,编号以及每条焊缝的每张片子的位置和顺序,作为追踪每张底片的片位依据。本工程项目球罐的焊缝编号及编号方法如下：上极板所有焊缝用F1、F2、F3 F10表示。 上温板环缝用BF，纵焊缝用B1、B2、B3 B20表示。 赤道板：环焊缝用AB，纵焊缝用A1、A2、A3 A20表示。 下温带：环焊缝用AG表示 下极板：所有焊缝用G1、G2、G3 G10表示，编号排列方法和上极板相同。 片号排列方

19、法：上极板纵缝、环缝均从0位的第一个丁字口开始沿顺时方向连续排列，具体见下图及附图： 027090F4F7F10F9F5F1F8F6F2F3BF上温板环缝上极板焊缝090270180G1G2G3G4G5G9G10G7G6G8AG下温带环缝下极板焊缝180 F1 F2 F6 F5 F7 F4 F3G1G2G7G6G5G3G4B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20A20上温板环缝上温板纵缝赤道板环缝A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15A16A17A18A19赤道板纵缝下温带环缝BFABAG00901

20、8027036090180270360B1A20B11B13B9B8B7B6B5B4B3B2B1B10B12B14B15B16B17B18B19B20A9A8A7A6A5A4A3A2A1A10A12A14A15A16A17A18A19A20A13A116、底片的标记：识别标记必须有罐号、焊缝编号、焊工号、透照日期、底片编号、返修次数（R1、R2表示返修次数）标记，铅字离焊缝边缘至少不小于5 mm具体布置如下图：7、经射线和超声检测的焊缝，当有不合格缺陷时，应在缺陷清除并在焊接修补后，对焊接修补部位按原检测方法重新检查，直至合格。 罐号年 月 日焊缝编号底片编号返修标记焊工号六、球罐焊后整体热处

21、理 球罐焊后热处理，一是为改善焊接接头的机械性能、消除焊接残余应力，降低峰值硬度，提高断裂韧性，增强抗应力腐蚀的能力；二是为析出溶解氢，缓解氢脆和延迟裂纹，提高球罐安全性。按设计规定，球罐焊后进行整体热处理。球罐的热处理极其重要，且有不可逆性，技术含量高，必须在组对焊接、无损检测完毕，相应质量记录齐全并经甲方、监理、质量监督站、监检部门联合验收合格后方可进行热处理。热处理完毕不得在球罐上动火、施焊。热处理方法可选用以轻柴油（天然气）为燃料的内部燃烧法和电加热带法等。 1、申报和联合检查（停检点）热处理前，报请业主、监理、国家质量技术监检部门对球罐进行联合检查中间验收，经确认组装、焊接、无损检测

22、、施工质量及相应记录、报告合格后在停检确认卡上签字认可。2、热处理技术措施经有关部门批准，才能进行热处理。案例：5000m3球罐 储存介质：天然气 材质：15MnNbR容器类别：III类 壁厚：42 mm热处理方法：选择轻柴油为燃料内部燃烧外保温的方式进行整体热处理。 3、热处理参数：1）、热处理温度 580202）、 恒温温差 503）、恒温时间 150分钟4）、升温速度及冷却速度升温：升温速度控制在5080/h，400以下可以不控制升温速度；降温：降温速度控制在3050/h，400以下可以在空气中自然冷却。4、温度控制升降温期间，任意测温点间温差，应小于130，热处理过程中，应防止钢板过烧

23、、氧化。PWHT温度过高或保温时间过长，反而使金属晶粒粗大，碳化物聚集或脱碳层厚度增加，造成机械性能、蠕变强度及缺口韧性下降，所以恒温控制在625，最低恒温控制在600。球壳表面温度不得大于130。重视恒温后降温阶段的管理是控制质量的关键之一，降温速度不宜太快，不宜超过40/h。球罐残余应力主要是在恒温和缓冷过程中消除，故应认真控制好冷却速度。球罐整体热处理工艺曲线时间(h)恒温150分钟58020150分钟3050/h温度()6004005080/h0自然冷却测温点安装焊接试板热处理保温加热设备安装5、监督检查：1）、热处理资料审查、热处理方案或施工技术措施经有关部门审定批准。、焊接作业结束

24、，经安装、检测、甲方、监理、技术监督部门联合检验签字认可记录、球罐几何尺寸检查合格，记录经工艺责任工程师、质检责任工程师签字确认。、无损检测（RT、UT、MT、PT）作业结束，并由无损检测责任工程师出据检测报告，确认无误。、热处理记录：热处理必须有清晰的热处理记录曲线及报告，并经技术负责人审核、签字。A、温度记录仪自动打点热处理曲线图。B、热处理温度，保温时间。C、升、降温速率及温差记录D、烟气温度记录。E、测温系统计量器具型号、规格、名称、检定证书和有效期。F、环境温度、湿度。（6）热处理过程测温记录仪表打印的热处理曲线图（7）产品试板经热处理后机械性能试验结果（试板同球罐一起热处理） 2）

25、、现场检查、对PWHT现场消防、照明、作业环境、安全设施的检查确认。、对PWHT设施、各系统试运记录、压力表、热电偶、补偿导线、温度记录仪等校验记录进行审查确认。、加热、分配、测试系统已安装调试合格。、保温、防雨设施、产品焊接试板已放在球罐热处理过程中的高温区的外侧； 七、压力试验和气密性试验1试压方法和试验压力，应按图纸的规定进行。2试压应具备的条件（1）球罐和零部件焊接工作全部完成并经检验合格。（2）补强圈已用0.40.5MPa的压缩空气作泄漏试验并合格。（3）需热处理的球罐，已完成热处理。（4）产品试板试验合格。（5）支柱找正和拉杆已调整合格。（6）试压方案已经批准，气压试验时方案应经安

26、全部门认可。（7）试压设施已准备完毕，气压试验时安全措施已落实，并经安全部门检查确认。（8）检测仪表已经校验。压力表应在球罐顶底各设置一块，精度等级为1.5级，压力表直径不小于150mm，量程为试验压力的1.52倍。气压试验时应设置两个以上的安全阀，安全阀的定压值为试验压力加0.05Mpa，并已定压。 3液压试验（1）液压试压介质一般为清洁水。不锈钢球罐氯离子含量少于25ppm。碳素钢、16MnR、15MnVR球罐试压时水温不低于5，其他合金钢球罐试压时水温不低于15。（2）试压：试压时压力应缓慢上升，当压力升至试验压力的50%时保持15min，进行检查确认无泄漏后继续升压。当压力达到试验压力

27、的90%时保持15min，再进行检查，确认无泄漏后再升压，当压力达到试验压力时应保持30min，然后将压力降至试压压力的80%进行检查，无泄漏、无异常现象为合格。 4气压试验 （1）介质:气压试验的介质可用洁净的空气、氮气，温度不低于15。（2）试压:球罐与容器气压试验的不同之处是达到试验压力后停压1030min，而容器是10min，球罐是降至设计压力检查，而容器是降至试验压力的80%检查。 5、气密试验 试验过程为缓慢升压至气密试验压力的50%，保持10min，对所有焊缝和连接部位进行检查，确认无泄漏后继续升压，升至试验压力保持10min，对所有焊缝和连接部位进行检查，以无泄漏为合格。6沉降

28、观测： 一般应在充水前、充水到内径的1/3、2/3、充满水时、充满水24h、放水后分别进行观测。放水后不均匀沉降应小于基础中心圆直径的1/1000，相邻支柱基础沉降差不大于2mm。7记录 试压合格应填写试压记录。 八、附件安装球罐附件安装包括（喷淋装置安装）安全阀安装调试、仪表安装和梯子平台安装等。 九、防腐及保温或保冷1、防腐球罐防腐分外防腐和内外防腐，防腐涂料的品种、涂层厚度按设计文件规定选用。但涂料除要有出厂合格证、质量证明文件及检验报告外，并应进行现场复验。防腐涂料施工前必须对金属表面进行彻底的除绣处理，除绣方法采用喷(抛)射除锈，其除锈质量等级应达到GB/T 89231988中的Sa2.5级标称。涂料施工应按设计要求和产品