球罐热处理方案

1. 编制说明
1.1概述
石家庄炼油厂43单元丙烯、液化气完善工程中，新增1台1000m3丙烯球罐、1
台1000m3液化气球罐，位号分别为G-5、G-6，两台球罐由石家庄设计院设计，原材
料由舞钢厂供应，邯郸新兴石油化工机械有限公司制造供货，由我公司现场组焊。

球罐
内径①12300mryi名义厚度分别为48mm和40mryi材质为WH51Q相当16MnR,两
台球罐金属重量分别为195.1t和164.67t。

球罐为4带混合式结构，每台球罐带板数为：上、下极带各7块，上温带20块，赤道带20块，共
54块、362m焊缝。

支柱各10根，其规格为①426 12,材质为20#。

球罐上、下人孔各1个，规格为DN500球罐设计压力分别为2.16MPa和1.77MPa,水压试验压力分别为2.70MPa和2.20MPa,气密试验压力分别为2.16MPa和1.77MPa 属III类压力容器，焊后需进行整体热处理。

1.2编制依据
(1)施工图(图号S2000001-43-设-1 , S2000001-43-设-2 );
(2)《钢制球形储罐》GB12337-98
(3)《球形储罐施工及验收规范》GB50094-98
(4)《石油化工施工安全技术规程》SH3505-1999
(5)公司《压力容器现场组焊质量控制手册》QG/4441.40.02-1998
2. 施工方法及准备工作
2.1 施工方法
根据我公司目前的施工技术资源，结合现场情况，球罐整体热处理采用轻柴油内部燃烧法进行，烟气由上人孔安置的烟囱排出。

2.2 准备工作
(1) 球罐焊接工作全部结束，经无损检测合格，并具备探伤专业所提供的工序交接
记录。

拆除球罐内部一切临时设施，并清扫干净，热处理前组织监理、质检联检。

(2) 将固定热电偶用的单开槽螺母按指定位置与球壳板进行定位焊(热处理完毕，用角向磨光机将其磨削除去，且磨削部位应经表面无损检测合格)。

热电偶分布见图2.2.1。

(3) 球罐产品试件安置在球罐外部上极板上，按指定的方位作临时固定，但焊接处
不得损伤球壳板，待热处理后用角向磨光机将其磨削除去，磨削部位并经表面无损检测
合格。

(4) 安装上部①450X 2000X 3烟囱，烟囱外应用40mm厚度的岩棉被进行绝热，并用细铁丝固定。

内部翻板应固定于全开位置。

烟囱的筒易法兰与上人孔法兰间用绝热
材料隔绝。

(5) 与热处理无关的接管和开口，用绝热材料圭寸堵。

(6) 安装下人孔进风套筒，接通柴油、液化石油气管道和点火装置，进风套筒法兰
与下部接管的法兰间用绝热材料隔绝。

(7) 安装测温系统所用热电偶和补偿导线，并引到长图记录仪，热电偶总数
24支，长图记录仪表使用XWC-300 12点2台
(8) 安装压缩空气管道，管道系统图见图
2. 2. 2所示。

(9) 脱开与球罐联接的钢结构，并调整球罐外侧脚手架与球壳板及柱腿外侧
的间距，确保柱脚移动的顺利和绝热施工的需要。

(10) 松开球罐的地脚螺栓和斜拉杆，安装柱脚移动装置，柱脚移动装置安装完毕，应对每个柱脚进行试移，试移距离应小于
10mm试移完毕复位，并检
查其垂直度。

3. 球罐整体热处理施工作业计划
3.1球罐整体热处理施工计划见表3.1
3.2热处理记录表格见表3.2
施工计划表表3.1
热处理记录表 表3.2 工程名称：
球罐位号及名称 年 月 日
4. 测温系统的布置
(1) 单开槽螺母应与球罐本体同材质， 其外形尺寸见
图4.1A ，压紧螺栓的材质
可用45#钢制作，其图见4.1B ，压紧螺栓上宜涂明显(红油漆)标志，以区别保 温钢带上的铁
钉。

(2) 每个开槽螺母须有一个压紧螺栓相配。

使用前仔细检查，螺栓在开槽螺母 中拧至端头。

绝热施工之前，将单开槽螺母定位焊于球壳板指定位置上，并拧 紧压紧螺栓。

绝热施工时，不得将压紧螺栓弄弯，固定绝热层所用铁丝不得绑 在压紧螺栓上，防碍其拧动。

待绝热施工
完成后再安装热电偶。

热电偶安装时，
用电工刀将压紧螺栓周围的绝热材料切开一块，松开压紧螺栓，待热电偶安装后，再拧紧，并用绝热材料在热电偶周围填充，将热电偶临时固定。

(3) 压紧螺栓应压在热电偶的热端上。

热电偶的热端紧贴球壳外壁。

(4) 热电偶在球罐本体上布置均匀，按照热电偶分布图进行布置测温热电偶。

(5) 热电偶补偿导线由铜一康铜导线制成。

每条补偿导线选用整条导线，中间
应无断头或接头。

补偿导线与热电偶连接后，固定于离球罐绝热层外围200mm
以远的位置上，不得与绝热层外的保温铁钉相接触。

(6) 温度记录使用长图记录仪。

热电偶和记录仪表均应在使用前经校验合格。

补偿导线的两端的编号应一致，便于及时、迅速地确定测温部位。

5. 绝热工程施工
绝热工程包括钢带制造、安装及绝热层安装等三个部分。

5.1钢带制造
(1) 钢带采用厚8 3.5mm宽35mm的^扁钢制成，扁钢上每间隔500mn,均匀焊接①6 160的圆钢制成的保温铁钉。

钢带简图见图5.1.
(2) 钢带的保温铁钉与扁钢、①10圆钢围成的圆环与扁钢焊接牢固。

保温铁钉
/①6制成
500 500 * 500
图5.1钢带简图
5.2钢带安装/
(1) 钢带安装全部米用焊接方式。

(2) 安装时，钢带沿球罐径向均布，与球壳板紧贴，上部和下部呈放射状形式相邻两者间
赤道带的最大间距为600mm每两个柱腿之间应均匀布置6根钢带。

每条钢带的长度宜为16~17m。

(3) 钢带上的保温铁钉应牢固，不得脱落。

(4) 钢带与单开槽螺母间保持一定的间距。

5.3绝热施工
(1) 绝热施工材料用岩棉被和耐火硅酸铝，分两层铺设。

底层用耐火硅酸铝，厚度为20mm
外层用岩棉被，规格宜采用2500X000汇60。

绝热材料用玻璃丝布包装，用22#铁线缝合牢固。

(2) 绝热层铺设时，应由下至上顺序进行，内外两层接头必须相互错开，相邻两块绝热层
至少应搭接200mm接头部位应严密。

(3) 绝热施工应逐层进行，不得多层同时铺设。

各层铺设时，均应用18#细铁
线在钢带保温钉上固定牢靠。

局部间隙不得大于10mm
(4) 球罐上的人孔、法兰、接管及连接板均应进行绝热，从柱头底部向下至少1m长度范
围的支柱应进行绝热。

(5) 绝热层在热处理过程中，不得松动、脱落，确保热处理工艺的正常进行。

(6) 绝热层敷设完毕，在外面按球罐径向、纬向将-15 0.7钢带使用打包机包
扎。

6. 柱脚移动装置的设置
(1)柱脚移动装置由千斤顶、移动固定框架及柱脚弧形护板构成。

柱脚移动框架，柱脚移
动时固定在砼基础上。

(2)球壳板平均温度每升(降)100C，柱脚移动一次，升温向外移，降温向内移。

每次移动的距离见表6.
柱脚移动数据表6.
7. 人员组织
(1) 热处理人员必须经过专门训练，熟悉本岗位工作。

具有一定的独立处理事故的能力，
并经过主管单位考核合格，方可上岗。

(2) 热处理所有人员必须听从指挥，工作过程中，出现问题应立即进行处理。

(3) 热处理是一项连续性很强的操作工艺，按12h为一班轮流作业，每班人员
如表7所示。

每班热处理人员编制表7
热处理工艺
(1)热处理操作必须按热处理工艺进行。

热处理过程中，火焰不得接触球壳
板。

(2)热处理工艺如下：
①300C以上升温速率为50〜80C/h ;
②300C以上降温速率为30〜50C/h , 300C以下升、降温速率可不控制;
③保温温度为600〜650C，保温时间为120min;
④升降温期间任意两热电偶的温差不得大于130C;
⑤球壳板温度低于138C，方可拆除热处理用的绝热层；
⑥工艺曲线(记录)至300 C以下，停止记录；
图生热处理理论曲线
9. 热处理操作要领
(1) 热处理前24h内，应准确掌握天气预报情况，大风、降雨天气无有效防护措施时，不得强行进行热处理作业。

(2) 热处理所用火圈、油过滤器、应进行清洗，雾化器应进行吹除.
(3) 选择适合热工要求的油流量指示计。

(4) 加热装置在投用前进行试漏、吹除和试烧。

试烧时间定为10 mi n,试烧
过程中发现的设备缺陷，待火焰熄灭后，彻底消除，方可按热处理工艺进行操
作。

(5) 热处理过程中，注意喷嘴的火焰长短调节，控制球体各部分温差，同时也应防止正压反喷。

一般点火后，先送风，后送油；减小火焰时，先减油、后减风。

风和油增减应按比例缓慢进行，一经确定，便应密切注视流量计刻度位置，稳定地保持至下次调节之前。

(6) 热处理操作程序：
①启动空压机送风，开操作车中放空阀，吹扫管路。

②敲击空气缓冲罐及各部分连接钢管，吹除管路中铁锈及杂物。

③关闭放空阀，开启雾化风阀和火盘空气阀，对管道及球罐内部进行吹除。

④开液化气进气阀，接通电点火器点火，调试风压和火焰。

雾化器送风，压力调至0.5MPa,火焰不熄灭，试烧5min正常后转入正常的热处理操作。

⑤开进油阀，合上油泵开关，向雾化器送油16〜20 L/h，试烧10〜15min。

⑥检查长图记录仪，观察运行是否正常。

⑦热处理操作过程中，参考升温速率和各部分温差，定时定量调整油、风的比例。

一般原则是先加风，后加油或先减油，后减风。

⑧若转子流量计由小量程改用大量程，调节时应配合协调。

(7) 定时检查油泵电机，电机温度不得超过60C，转换电机时，密切注意油量
指示，电机转换前后，不得改变其流量大小。

(8) 热处理过程中，设专人定岗操作和监视测温系统。

升、降温期间每间隔30min 记录各测温点温度一次，发现测温部位失灵，及时修复；温度偏差较大时，应米取措施进行调整。

(9) 在热处理过程作好书面记录。

记录曲线、数据和图表，应清晰、整洁，不得随意涂改，最终提交的热处理温度记录、图表，应注明设备位号、规格及热处理的日期，并经热处理技术负责人，责任工程师及有关部门负责人鉴定认可。

10. 质量检验
(1) 根据施工记录，确认热处理工艺的合理性。

保温温度和时间达到要求值，各种记录不超过规定的范围，球罐上各测点之间同一时刻温差在规定范围内。

(2) 热处理完成后，球罐焊缝每间隔6m测量一处硬度，每处一点，球体共61 处，焊缝中心处的硬度值应不大于HB22Q
(3) 热处理后球罐的焊接接头不应有裂纹，并要求对球罐的全部焊缝进行100%的表面探伤(PT)，对查出的缺陷，应及时修补处理。

对修补后是否另行局部热处理，应根据修补面积和深度，由施工单位技术负责人会同有关部门研究确定。

固定热电偶的部位磨削后，也应经表面探伤(PD合格。

(4) 柱脚检查时，应同时检测支柱的垂直度。

垂直度上、下偏差应不大于12mm
并符合GB50094-98和GB12337-98要求。

(5) 热处理完毕，调整拉杆，保持柱腿的垂直度满足图纸规定及标准要求。

(6) 0 #柴油的含硫量应不大于180mg/m油气(0.2%)。

11. 热处理质量控制体系
(1) 热处理施工应按本方案规定的热处理工艺要求进行作业，并按公司压力容器质量保证体系文件规定进行质量控制。

(2) 热处理质量控制体系组织结构和质量职能分配见图11.
热处理质量保证体系和主要责任图11.
12. 安全技术措施
(1) 现场严禁吸烟，除热处理正常作业外，不得有其它明火作业。

球罐底部2m
以内不得有易燃物。

(2) 球罐周围不应有易燃物。

钢架杆应离开绝热层外400mm补偿导线应固定于绝热材料外表面500mm以外，热电偶也应作适当固定。

脚手架和跳板，必须牢固可靠。

(3) 烟囱周围的防雨棚布应揭开，其它部位应固定牢靠。

各层跳板上应设置一定数量的便携式干粉灭火器，并作适当固定，便于使用。

(4) 热处理施工时，绝热层外表面温度宜控制在60C以下，进入施工现场的工
作人员应戴好安全帽，穿戴好一切防护用品，谨防电伤或烧伤。

(5) 热处理现场(特别是液化石油气和油罐附近)应悬挂警示牌。

(6) 晚间作业，现场应设充足的照明。

甲方应保证热处理期间现场连续供电。

(7) 热处理前所有计量器具和元件均应校验合格。

阀门应无泄漏，开关灵活，液化石油气罐体、油罐罐体均不应有泄漏点。

(8) 工作室地面应有绝缘胶皮铺设，工作房应接地良好。

(9) 非工作人员，不应在球罐周围停留，无关人员不得影响热处理人员的正常工作。

(10) 所有管路必须畅通，过路管段应有保护措施。

(11) 进入现场的车辆应一律配带防火帽，持有厂区通行证。

(12) 热处理时，安全人员必须向厂方办理动火证，并请厂方派人监测球罐周围空气中易燃易爆气体的浓度。

在热处理过程中、车间排放的尾气浓度应不超出
规定的允许范围。

如果有条件，炼油厂宜派出消防车和消防人员在现场24h监
护。

(13) 热处理过程中，若发现熄火，应立即停止向雾化器送油。

(14) 除以上规定外，还应遵守厂方有关防火的安全规定，及《石油化工施工安全技术规程》SH3505-199Q
13. 竣工技术文件
热处理完毕，应提交如下竣工技术文件：
(1) 球罐焊后整体热处理工艺报告
(2) 热处理工艺记录SH3503 J328C
(3) 热电偶分布图及硬度检测布置分布图
(4) 柱脚移动记录
(5) 球罐各部位硬度检测报告(热处理后)
(6) 热处理记录
(7) 热处理工艺曲线
14.热处理设备、机具、材料热处理所需设备、机具和材料，见表-14 热处理设备、机具、材
料一览表表-14。