5000立方米球罐工艺设计

课程设计任务书
学院材料科学与工程专业材料成型及控制工程学生姓名班级学号
课程设计题目5000m³球罐工艺设计
实践教学要求与任务:
1 写出该焊接方法的几种设计方案
2 确定合适的焊接参数
3 选择合适的破口形式
4 撰写焊接工艺
工作计划与进度安排:
1 熟悉设计内容 2天
2 查阅相关资料，提出可行方案 2天
3 上机画各类焊缝图 1天
4 书写说明书 3天
5整理工艺卡 3天
6 答辩
指导教师：
201 年月日专业负责人：
201 年月日
学院教学副院长：
201 年月日
成绩评定表学生姓名班级学号
专业材料成型及
控制工程课程设计题目
5000m³球罐工
艺设计
评
语
组长签字：
成绩
日期20 年月日
目录
1绪论 (1)
材料的焊接性分析 (1)
1.116MnDR的学成分和力学性能 (1)
1.2 16MnDR的焊接性分析 (2)
1.3 焊接方法与填充材料的选择 (3)
2 焊接结构制造工艺设计 (4)
2.1球壳各带的厚度计算 (5)
2.2焊缝的分类 (5)
2.3焊接工艺参数 (6)
2.4 球罐的焊接 (10)
2.4.1 施焊环境 (10)
2.4.2 焊工资格 (10)
2.4.3 焊前准备 (10)
2.4.4 焊接工艺 (11)
3 焊接结构质量检验 (13)
3.1 焊缝外观质量检查要求 (13)
3.2 无损检测 (13)
3.3 焊后修补 (13)
3.4 焊后整体热处理 (14)
3.5 水压试验和气密性试验 (14)
3.5.1 水压试验 (14)
3.5.2 气密性试验 (14)
3.6去锈、涂装 (16)
3.7 球罐成品验收 (16)
参考文献 (17)
1 绪论
材料的焊接性分析
1.116MnDR的化学成分和力学性能
16MnDR 钢是细晶粒的铁素体型低温钢，细晶粒钢通过正火或调质处理后获得良好的综合性能，属低合金系统，温度等级为- 40 ℃，热轧热处理状态，其中碳及其它合金元素含量较低.
(1)16MnDR钢的化学成分见表1-1。

钢板以热轧、控轧或正火状态交货[1]。

表1.1 16MnDR钢板的化学成分
牌号化学成分（质量分数）∕﹪
C Si Mn Ni V Nb Al s P S
不大于
16MnD
R ≤0.20 0.15~0.50 1.20~1.60 ———≥
0.020
0.025 0.012 根据国际焊接学会（IIW）所采用的碳当量（CE）计算公式：
5
15
6
V
Mo
Cr
Cu
Ni
Mn
C
CE
+
+
+
+
+
+
=（%）
将16MnDR所含化学成分的相应数值代入上式，计算其碳当量。

通过计算得出，16MnDR的碳当量CE=0.40%～0.47%。

当CE=0.40%～0.60%，钢的淬硬倾向逐渐增加，所以16MnDR属于有淬硬倾向的钢。

但是，当CE不超过0.5%时，淬硬倾向尚不严重，焊接性较好，但随板厚增加需要采取一定的预热措施。

650m3液体二氧化碳球罐的球壳板厚为38mm，所以在焊接前，为避免出现裂纹，应对其进行预热，预热温度为100～150℃。

16MnDR 钢碳当量不高，淬硬倾向小，室温下焊接一般不易产生冷裂纹。

钢在
轧制中，硫、磷含量控制较低，所以也不易产生热裂纹
(2)16MnDR钢的力学性能见表1-2[1]
表1-2 16MnDR钢板的力学性能和工艺性能
牌号钢板公称
厚度mm
拉伸试验冲击试验180°弯曲
试验弯心
直径
(b≥35mm)抗拉强度
R m(Nmm2)
屈服强度
R eL(Nmm2)
伸长
率A%
温度
℃
冲击吸
收能量
KV2
J
不小于不小于
16MnDR
6~16 490~620 315
21
-40 34
d=2a >16~36 470~600 295
d=3a >36~60 460~590 285
>60~100 450~580 275 -30 34
>100~120 440~570 265
1.2 16MnDR的焊接性分析
16MnDR 钢在焊接时，不需要采取特殊的工艺措施，当钢板厚度较大，焊接接头刚性拘束较大或环境温度过低时，可在焊接前进行合理的预热。

有关资料表明，除了面心立方点阵的金属材料(奥氏体钢、铝、铜等) 外，一切体心立方点阵或六方点阵的金属材料均有低温转脆的现象，而低温钢必须具备的，最主要的性能就是低能韧性。

因此，必须在焊接过程中通过细化晶粒，合金化和提高纯净度等措施来对其焊接接头的组织和性能加以改善。

特别是以铁素体为基的
16MnDR钢，铁素体晶粒尺寸越细小，钢的脆性转变温度将越向低温方向移动，一定低温下的韧性值相应提高。

通过上述分析，可以清楚地认识到：通过细化晶粒来保证16MnDR 钢焊接接头的低温韧性，这是制定16MnDR 钢焊接工艺的一个根本出发点。

1.3焊接方法与填充材料的选择
低温钢16MnDR的主要焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。

对球罐焊接来说主要采用焊条电弧焊。

细晶粒低温钢焊条的选用原则是强度与使用温度。

焊条：型号E5015-G（牌号示例J507RH）。

焊条电弧焊是手工操纵焊条进行焊接的一种电弧焊方法，俗称手工电弧焊，属于传统的焊接工艺方法。

其特点是电弧柱的温度高于3000℃，且热量集中，与气焊方法相比，热效率较高。

该方法有所需焊接设备简单、易于操作、灵活性好等优点[22]。

J507RH是低氢钠型药皮的高韧性超低氢低合金钢焊条,采用直流反接。

具有良好的焊接工艺，电弧稳定，脱渣容易，焊缝金属有优良的塑性、韧性和抗裂性能。

可进行全位置焊接。

适用于E36、D36、A537等低合金钢的重要结构焊接。

如海洋平台、船舶、压力容器等。

利用J507RH焊条焊接时的参考电流：焊条直径为4.0mm时，焊接电流为130~180A；焊条直径为5.0mm时，焊接电流为170~240A。

2 焊接结构制造工艺设计
焊接结构制造即焊接结构生产，简称焊接生产。

球罐的焊接结构制造工艺流程与其他焊接产品的制造流程大致相同，主要包括：生产的准备工作、备料加工工艺、装配—焊接工艺以及焊后成品的热处理、质量检验、耐压试验、成品的涂装入库等[6]。

在球罐的整个制造过程中，其制造难点是：瓣片的成形及其尺寸和形状精度的控制、罐体的装配技术及瓣片位置精度、装配焊接顺序、夹具的合理使用、焊缝质量及其密封性、罐体焊接变形的控制等。

5000m³球罐的焊接结构制造工艺流程见图2.1。

图2.1 5000m³球罐的焊接结构制造工艺流程
2.1球壳各带的厚度计算
计算各带压力： P 1=1.6MPa
P 2=1.6+0.66×10×(5.4-2.44)×103-=1.6195MPa (2.1) P 3=1.6195+0.66×10×(3.54+3.54)×103-=1.6662MPa (2.2)
P 4=1.6662+0.66×10×5.4×103-=1.70184MPa (2.3) P 5=1.70184+0.66×10×1.66×103-=1.7128MPa
球壳材料采用16MnDR ，σs =275MPa,常温下许用应力为 [σ]t =157MPa 取焊缝系数：φ=1.0
腐蚀裕量C 2=2mm ，钢板厚度负偏差C 1=2mm ，故厚度附加量C=C 1+C 2=2mm [6]
液柱高度H ： H=K 1R=1.6084×10600=17100mm (2.4) 液体的静压力P=ρgH = 664×9.8×17100×10-9 =1.113MPa (2.5)
[]C p D p c t
i
c d +-=φσδ4 (2.6) 将（2.1）（2.2）（2.3）D i 及[]t
σ、φ、C 分别带入（2.6）并圆整后得到名义厚度
1δ=57mm 2δ=57mm 3δ=59mm 4δ=63mm 5δ=60mm
2.2焊缝的分类
根据国标GB —1998《钢制压力容器》对压力容器主要受压部件焊接接头要分为A ，B ，C ，D ，E, F 六类。

A 类焊缝（对接缝或搭接焊缝，不包括角接焊缝）
A 类焊缝的结构形式可以是对接焊缝或搭接焊缝，不包括角接焊缝。

具体包括：①圆筒、管子或圆锥壳上的纵向焊缝；②球壳、成型封头、平封头、或平板、矩形截面容器各侧板等上的任何焊缝，此处所说的任何焊缝指在上述各部件的任何方向、但属A 类的任何焊缝结构形式；③球形封头与圆筒、圆锥壳等相连接的环向焊缝。

B 类焊缝（对接缝或搭接焊缝，不包括角接焊缝）
B 类焊缝的结构形式可以是对接焊缝或搭接焊缝，但不包括角接焊缝。

具体
包括：①圆筒、圆锥壳或接管上的环向焊缝；②成型封头（半球形封头除外）与圆筒、圆锥壳或管子想连接的环向焊缝。

C类焊缝（对接缝或搭接焊缝或角接焊缝）
C类焊缝的结构形式包括法兰、平封头、端盖、管板与壳体间的搭接接头。

D类焊缝的结构形式是指接管、人孔圈、手孔盖、加强圈、法兰与壳体或封头相连的T形和角接接头。

E类接头包括吊耳、支撑、支座、及各种内件与壳体或封头内外表面相接的角接接头。

F类接头系在筒体、封头、接管、法兰和管板上的堆焊接头[1]。

2.3焊接工艺参数
2.3.1焊接方法的选择
16MnDR的主要焊接方法有焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。

对球罐焊接来说主要采用焊条电弧焊。

2.3.2焊条的选择
对于大厚度的焊件来说，焊条直径应在4~5mm。

对于背面难以清根的焊缝单面焊缝的打底焊以及封底焊道的焊接，宜采用直径不超过4mm的焊条，以保焊透；而立焊、横焊及仰焊的焊条直径不超过5mm[3]。

焊条型号E5015牌号J507，烘干温度为350℃，保持时间1h[2]
2.3.3钢号分类分组
由《球形储罐焊接工程技术》可知，16MnDR类别为Fe-1类，组别为2组[2]。

2.3.4焊前预热
焊前对球壳板进行预热，预热的目的是：减缓焊接接头加热时温度梯度及冷却速度，适当延长在800℃～500℃区间的冷却时间，改善焊缝金属和热影响区的显微组织，从而减少和避免产生淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生。

热源采用液化石油气，定位焊和临时焊缝采用点状加热器，球壳焊缝采用条状加热器，且应放在焊缝小坡口的一侧。

注意应保证加热的均匀性，预热温度为100～150℃，实测层间温度不得低于100℃。

温度的测量点在距焊缝中心50mm 处，两侧对称测量。

在整个焊接过程中应保持此温度。

预热宽度为焊缝中心线两
侧各3倍板厚，为114～120mm。

预热长度须在施焊长度两端各延伸150mm以上。

拘束度较高的焊缝节点（如人孔、接管）或环境温度低于5℃时，应采用较高的预热温度，且适当扩大预热范围。

2.3.5电源种类及极性的选择[2]
对于像J507这样的碱性焊条一般应采用直流电源且反极性焊接。

2.3.6焊接电流的选择[2]
焊接电流的选择一般根据焊条的直径来选择，在平焊时焊接电流与焊条直径之间的关系见表2-1。

表2-1焊条电弧焊焊条直径与焊接电流的关系
焊条直径 mm 2.5 3.2 4.0 5.0
焊接电流A 50～80 100～130 160～200 200～250
立焊、横焊和仰焊的电流一般比平焊电流小10%左右。

2.3.7焊接层数与焊接道数
焊接层数与坡口深度、焊接直径及焊接速度有关[2]，即
n=S1(0.8～1.2)d
n为焊接层数S1为坡口深度(mm) d为焊条直径（mm)
2.3.8坡口加工方法及清除
坡口加工采用机械加工，其加工精度高，也可以采用火焰切割或碳弧气刨清根。

对强度级别高、厚度较大的钢材，为防止其格式产生裂纹，应按焊接的预热工艺进行预热。

碳弧气刨的坡口应仔细清除余碳，在坡口两侧约10mm内，应严格除去水、油、锈及脏污等。

[1]。

2.3.9坡口型式
坡口是用来使电弧沿板厚熔入一定的深度，保证焊接接头的焊透，坡口形式应根据母材的结构形状，板材厚度及对焊接质量要求来设计，条件不同其接头及坡口形式也不同。

在选择坡口形式时主要考虑一下因素：
（1）是否能够保证工件焊透和便于操作；
（2）坡口的形式应容易加工；
（3）尽可能提高焊接生产率和节省焊条；
（4）调整焊缝金属的化学成分。

常用的坡口形式有I、V、U、X型，一般通过板厚来决定坡口。

板厚为60mm 左右的球壳板开坡口多数为双V形坡口[7]。

2.3.10选择合适的焊层厚度
一般焊层厚度控制在3～4mm左右[7]。

2.3.11焊接工艺参数[4,7]
焊件工艺参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接线能量等。

（1）焊接电流焊接电流的大小主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、焊缝的空间位置接头形式、焊道层次等因素选取。

焊接电流主要影响熔深。

焊接中电流越大，效率越高，但飞溅大，烟熏大，容易产生咬边、烧穿、焊瘤等缺陷，同时影响焊缝成形。

电流小，熔深就小，电弧不稳定，容易造成未焊透和夹渣等缺陷。

因此，在保证不烧穿和成形良好的情况下，选用较大的焊接电流。

电源极性对焊接质量也有影响，直流电源的电弧稳定，飞溅少，焊缝质量好。

在焊接重要结构件是一般选用直流焊接。

交流电源较直流电源成本低，但不稳定。

（2）焊接电弧电弧电压主要由弧长决定，弧长越长，电弧电压越高；电弧越短，电弧电压越低。

电弧电压主要影响焊缝的宽窄，电弧电压高时，焊缝较宽，反之较窄。

而焊缝的宽度主要由焊条的横向摆动来控制，因此电弧电压对焊缝的影响不是很大。

电弧拉的太长时，电弧燃烧不稳定，飞溅较大，熔池保护不好，容易引起咬边、未焊透、气孔等缺陷。

焊接时焊接电弧不宜太长，一般电弧长度不超过焊条直径。

（3）焊接速度焊接速度主要影响焊缝成形。

速度太快，成形不好，容易引起未焊透。

速度太慢，容易引起焊瘤等。

手工电弧焊时，电弧电压和焊接速度可以灵活掌握，但必须保证焊缝焊透，并且达到所要求的外形尺寸和强度。

（4）线能量焊接线能量是指单位长度焊缝所得到的焊接电弧热能量。

2-2 16MnDR球罐的焊接工艺参数
焊接位置层次牌号
焊条直
径mm
焊接电流A
焊接电
压V
焊接速度
(mmmin)
线能量
（KJcm)
立焊外1～2
外3～7
外8
J507
4
5
4
160～220
200～250
110～130
22～24
24～26
22～24
56～76
54～74
50～70
24.6～34.5
37.9～52.0
24.7～34.5
内1
内2～4 内5 J507
4
5
4
110～130
160～180
110～130
22～24
24～26
22～24
65～85
54～74
50～70
22.6～28.8
37.9～52.0
26.7～37.4
横焊外1～1
外2～2
外3～3
外4～4
外5～4
外6～5
外7～6
J507
4
5
5
5
5
5
4
110～130
160～180
160～180
160～180
160～180
160～180
160～180
22～24
24～26
24～26
24～26
24～26
24～26
24～26
75～95
96～116
146～166
127～147
150～170
270～290
290～310
19.7～24.9
24.2～29.2
16.9～19.2
19.1～22.1
16.5～18.5
9.8～10.4
9.1～9.7 内1～1
内2～2
内3～3
内4～4
内5～5
J507
4
5
5
4
4
120～140
160～180
160～180
160～180
160～180
22～24
24～26
24～26
24～26
24～26
110～130
96～116
170～190
170～190
170～190
15.5～18.3
24.2～39.2
14.7～16.5
14.7～16.5
14.7～16.5
仰（平）焊
外1
外2
外3～7
J507 4
90～110
110～130
110～130
22～24
22～24
22～24
50～70
60～80
45～66
22.6～31.6
23.4～31.2
28.8～41.6 内1
内2～5
J507
4
4
120～140
160～180
22～24
24～26
48～68
58～78
29.6～44.8
36.0～48.4
立焊外1～2
外3～7
外8
J507
4
5
4
160～220
200～250
110～130
22～24
24～26
22～24
56～76
54～74
50～70
24.6～34.5
37.9～52.0
24.7～34.5 内1
内2～4
内5
J507
4
5
4
110～130
160～180
110～130
22～24
24～26
22～24
65～85
54～74
50～70
22.6～28.8
37.9～52.0
26.7～37.4
2.4 球罐的焊接
2.4.1 施焊环境
当施焊环境出现下列任一情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：
①手工焊时风速大于10ms；
②气体保护焊时风速大于2ms；
③相对湿度大于90％；
④雨、雪环境。

尤需指出，焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐表面0.5～1m处测量，要选择合适的湿度和温度测量仪器[7]。

2.4.2 焊工资格
从事球罐焊接中受压元件的焊缝、与受压元件相焊的焊缝、定位焊缝、受压元件返修焊缝的焊工，须按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试，取得焊工合格证后，才能在有效期间担任合格范围内的工作。

对停止焊接工作6个月以上的焊工，在参加施焊前，应对其重新进行技能考试。

对每一个持证焊工，颁发识别钢印。

根据产品施焊记录中的焊工姓名和钢印，每月统计一次，以证实其资格的连续性[2]。

2.4.3 焊前准备
（1）焊接工艺评定
球罐焊接前，应按钢制压力容器焊接工艺评定进行焊接工艺评定，并且应按立焊和横焊两种焊接位置分别评定。

然后做出有效的焊接工艺评定报告。

焊条的干燥
焊条贮存库应保持干燥，相对湿度不得大于60%，焊条使用前应按要求进行烘干，对于E5015焊条，烘干温度为350℃～400℃，保持时间为1h。

烘干后的焊条应保存在100～150℃的恒温箱中，药皮应无脱落和明显裂纹。

焊条在保温筒内不宜超过4h，超过后，应按原烘干制度重新干燥。

重复烘干的次数不应超过两次[7]。

（2）定位焊和工装夹具焊接
球壳板上的定位焊采用焊条电弧焊，焊机选用ZXG - 400型弧焊整流器，焊接时采用短弧操作，焊接位置要求平焊、仰焊、立焊、横焊。

定位焊采用间断焊，焊缝长度为100mm，间距300mm，焊缝高度8mm，要求焊接第一层时尽可能背面成形。

其具体焊接工艺参数见表2-7。

表2-7球壳板定位焊工艺参数
层、道填充材料焊接电流电弧
电压（V）焊接速度（cmmin）
线能量
（kJcm）
型号直径
(mm)
极性电流（A）
第1层E5015 Φ3.2 直流反
接120~140 22~24 4.8~6.8 29.6~44.
8
第2层E5015 Φ4.0 直流反
接160~180 24~26 5.8~7.8 36.0~48.
4
2.4.4 焊接工艺
（1）焊接顺序
总的焊接顺序是：先焊纵缝，后焊环缝；先焊大坡口面焊缝，后焊小坡口面焊缝；先焊赤道带，后焊极板。

所有焊缝的大坡口，一律在球壳板的外侧。

球罐焊缝见图2-2。

图2-14 球罐焊缝示意图
具体的焊接顺序是：赤道带纵缝的焊接→上极带纵缝的焊接→下极带纵
缝的焊接→上极带大环缝的焊接→下极带大环缝的焊接→上极带方环缝的焊接→下极带方环缝的焊接→上极带极板拼缝的焊接→下极带极板拼缝的焊接[7]。

3 焊接结构质量检验
3.1 焊缝外观质量检查要求
焊缝外观质量先由焊工自检，合格后再由专职检查人员进行检验，合格后，焊工方可离场。

焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣、咬边、弧坑、焊瘤以及飞溅物。

焊缝接头过渡应圆滑，焊缝边缘与母材熔合处也必须圆滑过渡。

焊缝余高大小坡口面全部不得大于2.5mm[7]。

3.2 无损检测
球罐焊缝经外观检查合格后，按要求进行无损检测。

要求检测人员必须持有有效期内的无损探伤资格证，并且探伤经验丰富。

（1）射线和超声检测
球壳的全部对接焊缝在焊接完成24h后进行100%γ射线检测，按
JBT4730-2005中规定Ⅱ级合格。

全部对接缝(包括全部T字口部位)按20%进行超声波检测复验，按JBT4730-2005中规定Ⅰ级合格[7]。

（2）表面检测
全部对接焊缝内、外表面、角焊缝、补焊处表面区、工卡具拆除处的焊迹表面和缺陷修磨处的表面，包括工艺附件的焊道在焊接完成24h后应实行100%渗透检测，按JBT4730-2005中规定Ⅰ级合格。

水压试验合格后全部对接缝内、外表面、角焊缝、补焊处表面区、工卡具拆除处的焊迹表面和缺陷修磨处的表面，包括工艺附件的焊道，进行20%渗透检测[7]。

3.3 焊后修补
球壳板局部表面和焊缝表面的缺陷及工夹具焊迹，必须用砂轮修磨，修磨范围内的斜度至少为3 ：10。

修磨后的实际球壳厚度不得小于设计厚度32.3mm，超过时应进行修补。

当球壳板表面焊补深度超过3mm时，还应进行超声波检测。

对球壳板表面缺陷进行焊补时，每处的焊补面积控制在50cm2以内。

如有两处以上焊补时，任何两处的净距应大于50mm。

每块球壳板上焊补面积总和，必须小于该球壳板面积的5%。

补焊后的表面须修磨平滑。

焊补长度应大于50mm。

对焊缝内部超标缺陷焊补时，为控制角变形，缺陷的清除深度不应超过球壳板厚度的23，即25mm。

当清除到板厚23处还残留缺陷时，应在该状态下焊补，
然后在其背面再次清除缺陷，确认缺陷已根除，将其补满。

为防止超次返修，可根据X射线、底片和超声波仪器来正确定位缺陷，以保证缺陷彻底清除。

返修焊缝的工艺应与主体焊缝相同。

需预热时，以修补处为中心在直径300mm范围内加热，预热温度取上限，为150℃，补焊后立即作消氢处理[7]。

3.4 焊后整体热处理
本球罐球壳板材质为16MnDR，板厚60mm左右，经无损检测合格后，应在水压试验前进行焊后整体消除应力热处理。

由于球罐的体积庞大，无法在热处理炉内进行消除应力热处理，所以采用内燃加热法对球罐进行整体热处理。

此法是将球罐本身作为一个燃烧炉，借助于底部开口（人孔）安装喷火嘴，以燃油或液化石油气为燃料，热处理前球罐外部须包覆细纤维玻璃棉作为保温材料，然后进行内部加热处理。

在热处理之前，应将平台、梯子的焊件焊好，用于固定产品铭牌和注册铭牌的铭牌架也应在热处理之前焊在球壳板上，并避开焊缝。

经热处理后的球罐壳体不允许再施焊。

此外，在热处理之前，还应把试板对称地设置在球罐赤道带外侧赤道线上。

在该处先焊上两个角钢，然后装入试板并加楔打紧。

试板焊缝与其所模拟的焊缝方向一致。

空隙处加铜丝或铜屑填实，使传热改善。

650m3球罐测温点数为12点，测温点应均匀布置在球壳表面各带上，相邻测温点的间距在4.5m以内。

距人孔与球壳板焊缝边缘200mm以内及产品焊接试板上，必须设测温点。

在热处理过程中，在400℃以上升温和降温时，球壳表面相距4.5m处温差不得大于130℃。

保温层外表面温度不应超过60℃。

并随时调整支柱位置，以保证其垂直度。

3.5 水压试验和气密性试验
3.5.1 水压试验
水压试验时要求采用清洁的工业用水进行试验，水温不得低于5℃，试验压力为2MPa。

球罐进行水压试验时，设基础沉降观测点，基础为环形基础，要求均匀沉降，并做好实测记录。

放液后，基础沉降差不得大于12.3mm，相邻支柱基础沉降差不大于2mm，若超过此范围，应采取措施处理[7]。

3.5.2 气密性试验
气密性试验应在水压试验合格、经焊缝表面第二次渗透检测合格后进行。

试验压力为2.2MPa，试验介质为干燥、洁净的压缩空气，温度不低于5℃。

试验前，球罐内部及配管内积水全部排除干净。

在球罐顶部安装两只安全阀，安全阀的设定压力为2.2MPa 。

封闭所有接管口，启动压缩机开始升压。

试 验 准 备充水高度到1/3球罐直径充水高度到2/3球罐直径
充满水24h 后升压至50%试验压力
升压至90%试验压力
升压至试验压力
降压至设计压力检 查 确 认缓 慢 降 压排 水 结 束
保持15min
检 查
保持15min 检 查
保持30min 检 查
观察基础沉降
图6.26 球罐水压试验流程
升压时要观察球罐各部位，特别是附件、接管等的紧固部位。

同时按预定的升压曲线缓慢、均匀升压，每小时在0.2MPa 以下。

升压至试验压力的一半左右时，保压10min ，检查有无压力下降。

在球罐焊缝及接管法兰部位涂肥皂水，检查有无泄漏。

确认无泄漏后继续升压。

达到气密试验压力后，保压10min ，检查有无压力下降。

在球罐焊缝及接管法兰部位涂肥皂水，检查有无泄漏。

检查结束后，如无异常，打开排放管缓慢的降压，以免发出噪声。

尤须注意：升压及稳压检查时应避免中午阳光直射到球体上，以免球罐内压力升高。

试验区域应悬挂安全标志，严禁非工作人员入内。

达到试验压力时，
把压力表读数拍摄下来，归入竣工验收资料。

3.6去锈、涂装
在无损检测、水压试验和气密性试验结束后，且检测与试验结果满足要求的情况下，对球壳的内表面进行除锈。

要求球壳内表面除锈达Sa3级，见金属光泽，把内表面与氧气接触的部位按HGT-202-82《脱脂工程及验收规范》进行脱脂处理，脱脂处理后用波长3200～3800埃的紫外线检查，无油脂荧光为合格。

内表面经脱脂吹干后，立即涂上两道无机富锌漆。

球壳板外表面喷砂除锈达Sa2级，并涂两道红丹醇防锈漆，然后再刷银粉两道。

球壳板外表面赤道带涂宽600mm 的蓝色标志带。

3.7 球罐成品验收
球罐涂装完毕后，可进行梯子、平台的安装。

并须对球罐做静电接地处理。

施工单位与定货厂家交货时，施工单位应提交竣工图和竣工验收证明书。

证明书至少包括下列内容：球壳板及其组焊件的质量证明书；球罐基础检验记录；球罐施焊记录（附焊缝布置图）；焊接材料质量证明书及复验报告；产品焊接试板试验报告；焊缝无损检测报告；焊缝返修记录；球罐焊后整体热处理报告；球罐几何尺寸检查记录；球罐支柱检查记录；球罐压力试验报告；基础沉降观测记录以及球罐气密性试验报告。

待施工单位与定货厂家达成交货协议后，5000m3球罐制造工程竣工[2]。

参考文献
[1]陈裕川. 钢制压力容器焊接工艺.第2版. 机械工业出版社
[2]JBT4709-2007 钢制压力容器焊接规程
[3] 郑天英，刘学明. 锅炉压力容器常用焊接方法工艺参数的选择
[4] 王嘉麟. 球形储罐焊接工程技术. 第1版，机械工业出版社，2000：84，101，
103~105，117，130，132，134，137，139，197~200，217~224
[5]HGT 20583-2011 钢制化工容器结构设计规定
[6]徐英.《球罐和大型储罐》.第1版.化学工业出版社，2005：23～82
[7] GB50094-98. 球形储罐施工及验收规。