论大型分析设计球罐的组焊施工工艺

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焊接技术

论大型分析设计球罐的组焊施工工艺

孟庆功

（沈阳工业安装工程股份有限公司沈阳110034）

摘 要：介绍了采用新容规和分析设计方法设计的4000m 3

液化气球罐，本文通过对球形储罐组焊的说明，阐述了分析设计球形储罐

组焊安装的工艺要点，确定球形储罐组焊安装的控制环节。

关键词：分析设计球罐安装工艺焊接

中图分类号:TG 4 文献标识码:B 文章编号:1002-3607（2011）01-0049-03

1.引言

近几年，随着工业的发展需要建造许多大容量的球罐，如采用《压力容器安全技术监察规程》和常规设计标

准，4000m 3液化气球罐的厚度得超过58m m 以上，给选材和

建造带来了很多难以解决的问题，但是如果采用分析设计和TSG R 0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》

标准，4000m 3液化气球罐的球壳设计厚度为46m m ，这样可以

降低球罐的总造价约10～20%左右，但是对现场安装却提出了更加严格的要求。

2.球罐参数

大连天诚燃气股份有限公司的两台

4000m 3

液化气球罐，由

合肥通用机械研究院设计，我单位制造和现场安装，球罐主要技术参数为内径：19.7米，设计压力：1.77M Pa ,主体材料：Q 370R ，结构形式：十二支柱四带混合式（62块），水压试验压

力：2.21M P a ，气密性试验压力：1.77M Pa ，容器类别：Ⅲ类，介质名称：液化石油气，设计温度：50℃，单台重量：496吨。

3.工艺流程

3.1零部件的检查和验收

球罐安装前，按照G B 50094、G B 12337和设计图纸对球罐零部件进行检查和验收，对坡口表面应进行磁粉检测抽查，抽查数量不少于球壳板总数的%，磁粉检测按B T 4730.4-2005标准，质量等级Ⅰ级合格。对球壳板进行超声检测抽查，赤道带及温带各不得少于10块，上、下极带各不得少于3块，超声检测按J B /T 4730.3-2005标准，技术等级B 级，质量等级Ⅰ级合格。对球壳板厚度进行测厚抽查，抽查的数量：赤道带及温带各不得少于5块，上、下极带各不得少于2块。每块球壳板最少应测9个点，实测厚度不得小于名义厚度减去钢板负偏差（0.3㎜）。

3.2现场组装

球罐的支柱因尺寸原因，分为上下两段，上段支柱在壳板制造过程中已焊接在赤道带板上，球罐组装前必须将下

段支柱与已焊在赤道带板上的上段支柱组焊为一体。上支柱与下支柱组对前,依据赤道带板的几何尺寸，搭设固定架子。把带上段支柱的赤道板侧立摆放垫实，然后分别划出赤道带板和支柱中心线。在赤道带板中心线两侧找两点，使之距离赤道带板中心线等距。对准上段支柱与下段支柱中心线，在下部支柱设定一个点，找正支柱左右偏差。上支柱与下支柱点固后，用水准仪和直尺检查支柱的直线度和长度。支柱直全长的线度应不大于10m m ，支柱的长度允许偏差应不大于3m m ，支柱与赤道带板轴线的平行度|L 1-L 2|应不大于2m m ，合格后进行上支柱与下支柱焊接。上下支柱对接焊后，对接焊缝应进行100％超声波检测，按JB /T 4730.3-2005要求，技术等级B 级，质量等级不低于Ⅱ级合格。

为了方便球罐的组装操作，

球罐赤道带以下各带壳板

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焊接技术

的组装采用在罐内侧作业的方法，球罐赤道带板以上各带壳板的组装采用在罐外侧作业的方法。赤道带板及其下部壳板的定位块设置于球壳内部，赤道带上环缝及以上壳板的定位块设置于球壳的外部。

组装操作采用我公司自行研制的可拆卸式三角挂架。三角挂架采用角钢制作，螺栓连接，预先固定在壳板的定位块上，并在层间铺设钢跳板作为操作平台。

在组装各带壳板的尺寸和安装位置中，赤道带板内侧由上至下设6层挂架，外侧上部设1层挂架，带支柱赤道带板每层布置2个定位块，不带支柱赤道带板每层布置1个定位块；上温带板外侧设4层挂架，内侧设3层挂架，每块板每层中间各设1个定位块；下极带边板内侧设1层挂架，每块板设4个定位块。

球罐的组装采用散装法，即将每块球壳板逐块吊起，组装成球体。球壳板的吊装采用汽车起重机进行，吊装顺序如下：

赤道带板——温带板——下极带边板——下极带侧板——上极带边板——上极带侧板——上极带中板——下极带中板

吊装前，在地面上将三角挂架安装在设置于每块球壳板的定位块上，并在带支柱赤道带板、下极带边板内侧的定位块上、铺设跳板并绑扎牢固，之后进行壳板的吊装。

首先吊起一块带支柱赤道带板就位于球罐基础上，吊起另一块带支柱赤道带板就位于相邻基础上，之后吊起一块不带支柱赤道带板（不带跳板），插入两块已就位的球壳板之间，操作人员通过爬梯到达带支柱赤道带板的各层操作平台，通过卡具固定赤道带板，然后向不带支柱赤道带板上的挂架上铺设连接跳板，闭合操作平台，同样方法直至完成赤道带板的吊装。

上温带板吊装，采用三点吊装法，在壳板外侧焊三个吊耳，吊装索具的长短按壳板倾斜角度加以确定。在上温带的上缘挂一卡环并带上牵引钢丝绳，当组对就位后加以牵引防止自重下坠。然后紧固上温带板与赤道带板之间的卡具。吊装相邻的上温带板，在上温带板与赤道带板之间的环缝和上温带与上温带板之间的纵缝用卡具紧固后，卸下吊钩，其余的上温带板均如此进行组装直至闭合。

下部壳板安装完毕后，操作人员从罐内赤道带板上端安装赤道带上环缝外部挂架并搭设跳板和安全围栏，进行上温带板吊装时，操作人员从罐外通过赤道带板和上温带板的外侧挂架形成的平台上完成上温带各板的组装工作。采用同样方法，完成上极带各板的吊装。

球罐罐内上部由于角度过于倾斜的原因，温带板上部1米及以上各带内部若设置挂架，存在臂长过大，稳定性不好

的缺点，为满足罐内上部施工作业要求，根据具体尺寸，预先在地面制作可拆卸的三层伞形脚手架，在球罐组装完成后，将伞形脚手架材料输送至罐内底部，在罐底进行螺栓连接安装，并铺设跳板，然后从上极板人孔处提升，就位后，固定在上人孔上，下部与挂架连接，完成球罐内脚手架的安装。

外脚手架与防护棚连为一体，在球罐吊装完成后进行搭设，外脚手架采用双排结构，钢管扣件连接并铺设跳板。防护棚采取三防篷布，要求达到防火、防风、防雨，满足焊接及无损检测的要求。

球壳板组装后，其坡口对口间隙应满足2±2m m ,对口错边量应不大于2m m ,棱角度用弦长不小于1000m m 的样板测量，沿对接接头每500m m 测量一点，棱角度不应大于6m m ，支柱组装找正后，在球罐径向和周向两个方向的垂直允许偏差应不大于15m m ,组装后球壳两极间的内直径、赤道截面的最大直径和最小直径三者之间相互差应不大于50m m ,拉杆中部的最大挠度不大于72m m 。

3.3焊接3.3.1焊接环境

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：

a.雨天和雪天；

b.焊条电弧焊时风速超过8m /s ；

c.相对湿度在85%及以上；

d.环境温度在-5℃及以下。

（注：焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐表面500～1000m m 处测量）

3.3.2焊接要求

球壳板之间的焊接、安装用工卡具、预焊件等与球壳板焊接的焊缝均必须采用与Q 370R 钢板相匹配、规格为φ3.2m m 和φ4.0m m 的J557R 高韧性低氢型焊条，不得采用φ5m m 焊条；上下支柱间的焊接采用φ3.2m m 和φ4.0m m 的E 5015（J507）低氢型焊条；其他非受压碳钢件的焊条采用E4303(J422)焊条。

焊条熔敷金属的化学成分及力学性能（焊接状态）按JB /T 4747-2002的规定进行复验，复验结果应分别符合表1及表2的规定：

焊条熔敷金属扩散氢〔H 〕的测定（焊条经350～400℃烘干1h 后）按G B /T 3965中的甘油置换法进行，以〔H 〕≤2.5m l /100g 为合格。

球罐焊接顺序和焊工配置应有利于减少焊接变形和残余应力，焊接时要求对称施焊，采用直流电源，焊条接正极（不同规格的焊条所采用的焊接电流推荐值如表3），各焊工的焊接速度应力求一致，施焊顺序应先焊纵缝后焊环

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