（新疆煉化建設(shè)集團(tuán)有限公司，新疆 獨(dú)山子 833600）

1 概述

新疆煉化建設(shè)集團(tuán)有限公司承制某石化廠2臺(tái)膠液罐FA-305A/B，結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)見表1，結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。

表1 膠液罐結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)

圖1 膠液罐結(jié)構(gòu)簡圖

主要工作量有：(1)現(xiàn)場預(yù)制場地搭建鋪設(shè)；(2)備料、下料、卷制、運(yùn)輸、組焊、無損檢測、拋光、水壓試驗(yàn)。

技術(shù)特點(diǎn)：(1)該罐壁薄直徑大，剛性差，卷制、吊裝和組對(duì)時(shí)變形大；(2)球形封頭分片組焊，尺寸精度要求高；(3)手工焊接工作量較大，特別是復(fù)合板焊接難度大，過渡層易產(chǎn)生裂紋；(4)內(nèi)表面鏡面加工，復(fù)層焊縫余高控制要求嚴(yán)格；(5)露天作業(yè)，受自然環(huán)境影響較大。

2 總體部署

經(jīng)過反復(fù)討論，確定總體制造方案分四個(gè)階段進(jìn)行。

2.1 制定鋼板采購方案

2.2 車間內(nèi)分片預(yù)制

在壓力容器制造車間內(nèi)完成下料，單筒節(jié)卷制焊接（不含復(fù)層焊接），球形封頭組焊，球形封頭內(nèi)表面鏡面處理，裙座制作。

2.3 現(xiàn)場拼裝成整體

在距設(shè)備基礎(chǔ)50m空地上，建立20 m×80 m現(xiàn)場組裝場地，將封頭、裙座及單筒節(jié)分別運(yùn)入組裝現(xiàn)場，在臥置狀態(tài)下完成設(shè)備整體拼裝、罐內(nèi)壁拋光、外壁防腐處理。

2.4 整體吊裝就位

采用250噸履帶吊車和160噸汽車吊，雙機(jī)抬吊將設(shè)備由臥式翻轉(zhuǎn)至直立狀態(tài)，然后由250噸履帶吊車行走40m，吊至設(shè)備基礎(chǔ)上。

3 制定采購方案

3.1 復(fù)合板采購方案

復(fù)合板采購數(shù)量包括筒體和球形封頭兩部分用料。結(jié)合膠液罐封頭分片方案、筒體直徑、管嘴分布位置、復(fù)合板廠家加工能力、運(yùn)輸條件、下料找方余量、焊接工藝評(píng)定及產(chǎn)品試板用料等因素，確定筒體雙定尺復(fù)合板用料2220mm×10300mm計(jì)18張和2220mm×10450mm計(jì)2張，封頭雙定尺復(fù)合板用料2150mm×9420mm計(jì)12張和2150mm×10560mm計(jì)4張，其中筒體復(fù)合板用料要求復(fù)層表面拋光狀態(tài)供貨。

3.2 封頭加工方案

根據(jù)市場供應(yīng)的復(fù)合板板幅，制定球形封頭分片方案、瓜瓣及頂圓部件結(jié)構(gòu)尺寸，即球形封頭分10個(gè)瓜瓣和1個(gè)頂圓。根據(jù)理論計(jì)算值繪制球殼板零部件圖（含坡口型式），按零部件圖壓制球殼板。

球形封頭分片及用料排版方案見圖2。

圖2 球形封頭分片及用料排版方案

4 車間預(yù)制

4.1 材料檢驗(yàn)

主體材料應(yīng)附質(zhì)量證明書，應(yīng)符合GB713-2008，GB/T3280-2007等原材料標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)計(jì)文件的要求進(jìn)行檢驗(yàn)，非受壓元件材料應(yīng)符合其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2 封頭組焊

對(duì)分片到貨的半球形封頭按排版圖進(jìn)行組對(duì)焊接，使用多功能卡具調(diào)整錯(cuò)邊量及周長、組對(duì)間隙及環(huán)口水平度。焊接完成后進(jìn)行管嘴劃線、開孔并進(jìn)行管嘴安裝。

球形封頭按GB50094《球形儲(chǔ)罐施工規(guī)范》驗(yàn)收。組對(duì)時(shí)控制球殼板組對(duì)間隙2～4 mm，大口周長較理論周長偏差35±5 mm，施焊前使用背板及卡具對(duì)球殼板進(jìn)行固定，在焊縫基層側(cè)定位焊，見圖3。封頭焊縫焊接工藝見表2。

表2 封頭焊縫焊接工藝

封頭焊接順序?yàn)椋合葘?duì)外坡口基層焊接兩遍，然后對(duì)內(nèi)坡口焊接兩遍，再將外坡口基層焊接完成，最后將內(nèi)坡口過渡層及復(fù)層焊接完成。焊工均勻分布，同步、同方向進(jìn)行焊接；在焊接過渡層和復(fù)層焊縫時(shí)，層間進(jìn)行著色檢測。焊后測量大口周長實(shí)際偏差為+8 mm，滿足要求。

圖3 球形封頭現(xiàn)場組焊

4.3 筒體鋼板劃線

根據(jù)藍(lán)圖和雙定尺復(fù)合鋼板尺寸繪制排版圖?？刂茝?fù)合板組對(duì)錯(cuò)邊量小于1.5 mm，筒體鋼板下料長度根據(jù)實(shí)測球形封頭內(nèi)周長計(jì)算得出。復(fù)合鋼板為雙定尺板，每個(gè)筒體筒節(jié)由2張板拼接，在球形封頭組焊完成前，先對(duì)每個(gè)筒體筒節(jié)的第一張板進(jìn)行劃線。待封頭組焊完成并盤出半球形封頭外周長后，計(jì)算筒體筒節(jié)的下料長度，其與各筒節(jié)第一張鋼板下料長度之差即為對(duì)應(yīng)的第二張鋼板的下料長度，按此長度對(duì)第二張鋼板劃線。

4.4 筒體鋼板下料切割

依據(jù)焊接工藝坡口形式圖進(jìn)行鋼板切割，其中筒體復(fù)合鋼板采用刨邊機(jī)下料，裙座鋼板采用半自動(dòng)切割機(jī)及數(shù)控切割機(jī)下料。封頭各瓣片、縱縫、環(huán)縫坡口型式見圖4。

圖4 坡口型式

4.5 筒節(jié)加工

筒節(jié)加工采用分2片壓制后再組焊的方法。由于所使用的卷板機(jī)上輥不能平移，無預(yù)彎功能，為此先卷制一個(gè)壓頭模板（板厚60 mm，弧長約3米，直徑為待卷筒體外徑），壓頭工序即利用該模板在卷板機(jī)上完成。待鋼板兩端完成壓頭后進(jìn)行卷弧，卷弧過程中利用車間天車牽引弧板，防止弧板塌腰。復(fù)合板在卷制前使用尼龍繩將卷板機(jī)的上輥纏繞包裹，避免卷制時(shí)覆層不銹鋼被鐵離子污染。

在預(yù)制平臺(tái)上利用多功能卡具進(jìn)行弧板拼接。在復(fù)合板筒節(jié)內(nèi)壁測定并控制錯(cuò)邊量小于1.5mm?？v縫焊接前，在縱焊縫基層側(cè)每隔300 mm設(shè)置一塊背板，防止棱角度超標(biāo)。筒節(jié)弧板拼接示意見圖5。

表3 筒節(jié)縱縫及封頭焊縫焊接工藝

4.6 無損檢測

封頭焊縫采用定向X射線機(jī)拍片檢測，探傷比例為100%，合格等級(jí)Ⅲ級(jí)。

5 現(xiàn)場總裝

5.1 預(yù)制件運(yùn)輸

在筒節(jié)外側(cè)對(duì)稱焊接4個(gè)3噸板式吊耳，使用卡環(huán)和鋼絲繩扣與筒體4個(gè)板式吊耳連接，利用天車將筒節(jié)提起裝車后，用4個(gè)3噸倒鏈與平板車連接固定，現(xiàn)場卸車方式與裝車相同。每臺(tái)平板車每次拉運(yùn)1個(gè)筒節(jié)，筒節(jié)與平板車接觸部位應(yīng)鋪設(shè)橡膠皮墊或木板。上下封頭及裙座筒節(jié)采用同樣方法完成裝車運(yùn)輸及卸車。筒節(jié)運(yùn)輸示意見圖6。

5.2 環(huán)縫組對(duì)

按照排版圖對(duì)球形封頭、各筒節(jié)進(jìn)行組對(duì)（立式倒裝），再將裙座的各筒節(jié)組對(duì)（立式倒裝），最后將裙座與筒體進(jìn)行整體組對(duì)（臥裝）。在復(fù)合板筒節(jié)內(nèi)壁測定并控制錯(cuò)邊量小于1.5 mm。上下段筒體放倒前，分別在大口邊緣截面處用螺柱組合加固副進(jìn)行支撐加固，防止大口端部變形。環(huán)縫組對(duì)示意見圖7。

圖5 筒節(jié)弧板拼接

圖6 筒節(jié)運(yùn)輸示意圖

圖7 環(huán)縫組對(duì)示意圖

每臺(tái)設(shè)備在現(xiàn)場分三段分別立式組對(duì)上封頭和3個(gè)筒節(jié)（重量36噸，高度約9.87米），組對(duì)下封頭和2個(gè)筒節(jié)（重量26噸，高度約7.67米），組對(duì)裙座（重量14噸，高度約5.63米），各段翻轉(zhuǎn)前焊接相應(yīng)的吊耳，見圖8。

圖8 吊耳設(shè)置圖

在上段筒體與下段筒體進(jìn)行臥式組對(duì)過程中，每段筒體均須有一個(gè)吊車配合作業(yè)，且上下段筒體和封頭上各設(shè)置一個(gè)吊點(diǎn)，防止上下段筒體因封頭重量偏心造成傾覆，見圖9。

圖9 分段總裝示意圖

5.3 環(huán)縫焊接

環(huán)縫焊接時(shí)使用自調(diào)式焊接滾輪架（每個(gè)滾輪架有4個(gè)滾輪），且滾輪承重夾角大于60°，防止筒體承重點(diǎn)變形和傾覆。

表4 環(huán)縫焊接工藝

在焊接過渡層時(shí)，在保證焊透的情況下，盡可能采用小的焊接電流、快速焊，焊條盡量不作橫向擺動(dòng)。焊接復(fù)層時(shí)，應(yīng)選用小的熱輸入，使其溫度在600～1000℃內(nèi)停留時(shí)間越短越好，以免產(chǎn)生晶間腐蝕。

焊接前預(yù)制環(huán)縫焊接平臺(tái)，平臺(tái)四周及頂部用彩鋼板圍護(hù)，減少室外自然氣候影響?？傃b區(qū)場地應(yīng)找平，保證場地水平度，滾臺(tái)放置處的土質(zhì)夯實(shí)并鋪設(shè)平臺(tái)鋼板，見圖10。

圖10 環(huán)縫焊接示意圖

5.4 縱縫復(fù)層焊接

在筒體環(huán)縫組焊完成后，對(duì)縱縫復(fù)層進(jìn)行手工焊蓋面焊接（平焊），控制復(fù)層焊縫余高小于0.5 mm。

5.5 無損檢測

現(xiàn)場筒體和接管的A、B類焊接接頭采用定向X射線機(jī)拍片檢測，探傷比例為20%，合格等級(jí)Ⅲ級(jí)。

6 內(nèi)表面拋光處理

復(fù)層拋光作業(yè)分打磨和收光兩個(gè)階段。在打磨階段，使用GI75型皮帶打磨機(jī)依次選取40目、80目、120目、200目、320目、600目砂帶進(jìn)行粗磨，去除鋼板復(fù)層焊點(diǎn)和劃傷，粗糙度達(dá)到Ra 0.8μm；選800目、1000目砂帶進(jìn)行半精磨，對(duì)粗磨印痕進(jìn)行磨削，復(fù)層表面無劃痕，粗糙度達(dá)到Ra 0.4μm；選1200目砂帶進(jìn)行精磨，基本消除磨削部分與未磨削部分接縫，復(fù)層表面更光亮，粗糙度達(dá)到Ra 0.1μm。在收光階段，使用高速磨光機(jī)驅(qū)動(dòng)羊毛輪，配合青蠟進(jìn)行鏡面磨光，最后用棉布輪在鏡面表面摩擦，達(dá)到鏡面效果。

作業(yè)時(shí)相鄰2遍的打磨方向呈90°，利用大功率吸塵器消除作業(yè)粉塵。在半精磨工序中不能產(chǎn)生新的劃痕，否則在此后的工序無法修復(fù)該缺陷。在拋光作業(yè)時(shí)序安排上，球形封頭在進(jìn)入現(xiàn)場前完成內(nèi)表面拋光處理，筒節(jié)進(jìn)場前完成粗磨，其它拋光工作量待現(xiàn)場組焊完畢后進(jìn)行。

7 水壓試驗(yàn)及氣密性試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)在膠液罐吊裝就位并且平臺(tái)直梯安裝完畢后進(jìn)行，氣密性試驗(yàn)待工藝配管及安全附件安裝后與系統(tǒng)氣密性試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

8 吊裝

吊裝時(shí)主吊選用250噸履帶吊車，160噸汽車吊車抽底。主起吊繩用兩根起吊重量為60噸的柔性環(huán)狀吊帶，并使用55噸卡環(huán)與設(shè)備頂部吊耳（SP-50）連接。吊裝時(shí)使用支撐式平衡梁。抽底起吊繩用2根12米6×37-Φ39-1700型鋼絲繩，每根對(duì)折成2根，使用30噸卡環(huán)與設(shè)備底部抽底吊耳（AP-25）連接，現(xiàn)場起吊和安裝獲得圓滿成功。

9 結(jié)束語

通過該2臺(tái)膠液罐的制作，積累總結(jié)此類大直徑、薄壁復(fù)合板容器的制作經(jīng)驗(yàn)如下：

(1)合理設(shè)計(jì)球形封頭分片方案，組焊及驗(yàn)收按GB50094進(jìn)行。

(2)單個(gè)筒節(jié)采用分片壓弧、立式組焊方法預(yù)制，壓弧前對(duì)鋼板端部進(jìn)行預(yù)彎壓頭。

(3)復(fù)合鋼板下料長度依據(jù)球形封頭內(nèi)周長進(jìn)行計(jì)算。

(4)重點(diǎn)控制復(fù)合鋼板過渡層的焊接，防止產(chǎn)生裂紋。

(5)筒節(jié)縱縫復(fù)層焊接在環(huán)縫焊接后進(jìn)行（平焊），減少焊縫余高。

(6)基層環(huán)焊縫填充和蓋面采用埋弧自動(dòng)焊方法，提高工效。

(7)制造過程中注意保護(hù)復(fù)層表面，特別是粗磨后的表面不能產(chǎn)生劃痕。

(8)使用自調(diào)式滾輪架，滾輪承重夾角要大于60°，防止筒體傾覆和局部變形。

該膠液罐經(jīng)嚴(yán)格精細(xì)組織施工，較傳統(tǒng)現(xiàn)場手工焊組焊方法工期縮短1/4，焊接一次合格率達(dá)到98.4%，受到監(jiān)檢方、業(yè)主及監(jiān)理的好評(píng)。