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1、WELTEN610CF 钢制钢制 1500m3 球罐设球罐设计及制造计及制造?52?化工设备设计 1998 年第 35 卷WELTEN61oCF 钢制 1500球罐篓(大连 JI 匕学工业套司谩甘隗,太连 116031)TE77摘要对讥一 TEN610CF 铜制液化石油气球簟选用钢材设计,制遗要球,无掼检测,耐压试验等方面作介绍.指出,采用中国的埋计,目:甩遗大型球:;机bt 电乞,美 l 词丝进口塑苴设计望蔓竺生蜀兹压.“一.我院为大连京谷燃化有限公司设计的 4 台裂纹敏感性,较好的焊接性,较高的缺口韧性值,1500 盛放液化石油气球罐,系采用了日本进口且设计时容易将球罐壁厚控制在38rmn
2、 以下,在的 WELTEIq61(KF 钢板,一 6tOEQ 钢锻件,采取了一定的焊前预热等措施后,可避免焊后整L62C“焊条,并按照国内的有关规范及标准进行体热处理,从而降低球罐的造价.设计制造.本文就设计和制造这类大型球罐如何设计要求 WELTEN610CF 钢板的机械性把国外进口的钢材和中国的标准规范有机地结能,尺寸偏差及表面质量应符合y3n5(压力合起来进行探讨.容器用钢板)的规定.低温冲击试验应符合-球罐用钢篙球罐用钢是球罐设计和制造的主要因素-要求和“日本钢厂提供的钢板质量证明书“中规其质量优劣对球罐具有举足轻重的影响.该球罐定的指标进行复验,按照邓O801(压力容器用的球壳钢板采
3、用日本进口的 WELTEN610CF 高钢板超声波探伤检查的规定.对进口钢板进行强度调质钢板,其化学成分和机械性能见表 1 和 100%的超声波探伤,并按该标准中规定的最高表 2.W 皿一 TEN610CF 钢板具有高强度,低焊接级别验收裹 1WELTE610CF 铜板的化拳成分化学元素 CMuPS(舍量%0.哪 0.150.31.0 一 1.6D.0.晒0.300.6o化学元素 VNbBC 删舍量%o.0.0.100.050.0 晒0.430.29裹 2WELTEN610CF 铜板的机槭性能l-N/砷.N/mme,%I.的j6l073049019第 5 期-53?表 3wr 一 610EQ
4、钢锻件的化学成分化学元素 CsiPS吉量%0.14O.200.400.501.2O002O.02化学元素 NioC 舶 Ba吉量嚆1200.60gO40gO.450.25裹 4wT 一 610BQ 钢锻件的机械性能lw,mI.w,m 占%120的hJl61o730l49o19J47球罐用锻件采用日本进口的 WT 一 610EQ 钢锻件,其化学成分和机械性能见表 3 和表 4设计要求 WT 一 610EQ 钢锻件昧化学成分及机械性能外应符合 JB472694(压力容器用碳素钢和低合金钢锻件)中的规定,级别为级.球壳制造厂应进行复验.球罐用焊条为日本进口的 L 一 62CF 焊条.其化学成分,机械
5、性能和尺寸要求见表 5,表 6 和表7.设计要求焊条药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量的测定采用色谱法,以【H】4ml/100g 为合格,球壳制造厂按日方提供的焊条质量保证书裹 5L 一位 cF 焊条熔敷金属化学成分亿学元素 C 瞄 P音量嚆0.090.如一 0.600.901.400.化学元素 SG1古量%0.020.800.200.40裹 6L 一位 cF 埠条熔敷金属机械性能bN/lI 皿.N/占,%l 一 20的1610,400,17I47l裹 7 焊条的尺寸焊条直径 n 口焊条长度 m基奉足寸允许偏差基奉足寸允许慵差3.23 卯4.00.05D25.0 枷,?54?化工设备设计 1998
6、 年第 35 卷中的数据和设计要求中规定的指标,进行焊条性能的复验和验收,并对日方提供的焊接工艺进行可焊性试验和焊接工艺评定.2 球罐的设计2.1 设计制造的标准规范本设计翻造所采用的标准规范为:(压力容器安全技术监察规程)(1990 年);GB123379o(钢制球形储罐);.1B/T471192(球形储罐形式与基本参数);GBJ9486(球形储罐施工及验收规范).2.2 球罐设计基本参数的确定液化石油气球罐的总容量为 60OO,介质:丙烷,丁烷.按照.1B/J471192 的规定,本设计选定为 4 台公称容积 1500,公称直径 142C0mm,支柱根数 1O 根的球罐.2.3 设计压力和
7、设计温度大连京谷燃化有限公司坐落于大连化学工业公司厂区内的南部沿海回填地区.大连地区自然条件:一月平均最低气温为一 7.9,历史上最低气温为一 20,夏季的最高气温为+34.遵照(压力容器安全技术监察规程)的规定,按丙烷在 50时的饱和蒸汽压来考虑,选取设计压力为1.75NPa.设计温度为一 20一+50.连接处下端尖角焊接的困难.支柱上设置防火隔热设施,防静电接地设施以及排除支柱内因火灾加热后气体泄放的通气孔.球罐主轴线的上,下极板上各开一个人孔,人孔补强采用整体锻件补强结构.球罐的接管采用厚壁管补强结构,并在接管处设加强筋.2.6 球罐拉杆结构球罐的拉杆结构有可调式和固定式两种.固定式拉杆
8、与可调式拉杆相比,固定式拉杆与支柱间的刚性比较稳定,能有效地防止横向载荷造成的破坏,且球罐横向载荷产生的水平位移小.这种拉杆不但能受拉伸载荷,而且能承受压缩载荷,从而减小下段支柱所承受压缩力;当受横向载荷时,拉杆所承受的拉力比可调式要小,抗弯能力大;可省去大量的零部件,翻造比较简单,因此本设计的球罐拉杆结构采用了固定板相焊的固定式拉杆结构.3 球罐制造技术要求3.1 球壳板制造球壳板采用冷冲压延成型,其特点是小模具,多压点,成型美观,精度高,钢板不必加热,不须采用大型加热炉等,并能够保持球壳板材固有的良好机械性能.2?4 球壳厚度设计计算 3.2 球壳板的现场组装根据 GB1233790 规定
9、,算得球壳计算厚度为 31.5mm,再改正 2mm 腐蚀裕度并圆整后其名义厚度定为 36n 一.2.5 球罐结构焊缝是球罐的薄弱环节,应尽量减少球罐焊接总长度.为此本设计采用了足球桔瓣混合式球壳结构.该结构与相同规格的桔瓣式结构相比,焊缝总长度减少 15.2m.为了减少焊缝和产生焊接裂纹的机率,支柱与球壳的连接结构采用赤道正切结构.在支柱和赤道边接处的下端加托板,以避免支柱与赤道板球壳板的现场组装采用国内目前最为广泛的以赤道带为基准的散装方法.其主要安装工序为:支柱组对一支柱安装一赤道带组装一下极边板组装一上温带板组装一上极板组装一下极板组装.3.3 调整和点固调整的顺序应是先主要部位后次要部
10、位,即赤道带纵缝一上温带纵缝一上,下极带边板纵缝一上,下大环缝一上,下小环缝.调整时不得采用机械方法进行强力组装,调整后的各检查值为:第 5 期?55?(1)对口间隙按设计图纸要求;(2)对口错边量2ram;(3)用弦长不小于 lO00mm 的样板,沿对接接头每 500nnn 测量一点,棱角 E 不大于 7 一.(4)支柱垂直度不大于 15ram;(5)球罐焊前的直径差不大于 50ln;(6)用弦长不小于 lO00nen 的样板检查曲率,最大间隙不大于 3hen.调整检测合格后应由持合格证焊工按正式焊接工艺进行点固,点固焊缝长 100150nnn,间距 300400ram,焊肉高度延直径方向要
11、大于lOnn,丁字焊缝必须点牢,引弧点均应在坡口内.3.4 球罐的焊接球罐焊接质量直接影响球罐的安全性和可靠性,因此必须编制和控制好焊接工艺.(1 焊接工艺评定球罐正式进行焊接之前.须根据钢材和本产品特点,结构及板厚等结合工厂过去的焊接实践进行试焊,按 JB470892(钢制压力容器焊接工艺评定)对平焊,横焊,立焊与仰焊四种焊接位置进行工艺评定,并进行详细的测试.焊接工艺评定试板的力学性能和冷弯性能试验除按 JB470892 的规定外,还须符合设计要求的规定.其中夏比(v 型缺口)冲击试样为两组,缺口分别开在焊缝金属和焊缝热影响区.缺!El 开在焊缝热影响区的冲击试样,纵轴位于 1/4板厚处,
12、且缺口轴线应垂直于试板表面.(2)焊接组装球罐焊接方法采用工艺手工电弧焊,采用X 一0 电焊机直流反接,对称等速施焊.焊接顾序为先纵缝,后环缝,先太坡!El,后小坡口,即赤道带纵缝一上温带纵缝一上,下环缝一上,下极带纵缝一上,下极带环缝.以碱少焊接变形和残余应力.(4)焊接线能量施焊时的焊接线能量应根据球壳板的厚度,焊缝位置和预热温度等,按焊接工艺评定结果来确定.要求焊接线能量控制在 2034kJ/a之间.(5)消氢处理球罐焊缝的后热消氢处理规范由焊接工艺评定结果决定.后热温度为 2.0一 250C,保温时间应力 0.51h.对于球壳板,球壳板与人孔和接管及上支柱的连接焊缝,焊后须即进行后热消
13、氢处理.3.5 焊后热处理由于该球罐中储存的丙烷和丁烷内的硫化氢古量不大于 6ppm.球罐组焊及焊接工艺符合国家现行标准和设计要求.按劳动部第 3046 号文,对该球罐不进行焊后整体热处理,只做上,下开孔极板和带支柱赤道板部件的焊后热处理.4 球罐的无损检测焊缝表面形态尺寸及外观检查合格后,方可进行无损探伤.球壳无损探伤按 JB473094(压力容器无损检测)进行 100%的射线探伤.级为合格;100%的超声波探伤,I 极为合格.经过探伤的焊缝,如有不允许的缺陷,应在缺陷消除后进行修补,重新检查,直至合格.要求同一部位的返修次数不得大于二次.5 耐压试验和气密性试验按有关规范标准规定,水压试验压力为P1:1.25P=1.25x1.75:2.19MPa,气密性试验的压力为 P.【:1.05Pt=1.83MPa.6 小结该 4 台 ISO0 液化石油气球罐,经评定,并进行探伤检验,水压试验和气密性试验的验证.巳全部投入运行,至目前为止运行性况良好,各项指标均达到设计要求.
