張紀寶

摘 要：為使球形儲存金屬產(chǎn)品具有所需要的性能，整體熱處理工藝是非常必要的，結(jié)合工程實踐，對熱處理工藝、過程中常見問題及解決方法進行探討。

關鍵詞：球罐；熱處理；測溫點；

中圖分類號：TE-9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-01-00-02

一、引言

隨著世界各國綜合國力和科技水平的大幅度提高，當前石化行業(yè)的壓力容器呈現(xiàn)超大、超厚的發(fā)展趨勢。球罐作為大容量、承壓的球形儲存容器，廣泛應用于石油、化工、冶金等部門，它可以用來作為液化石油氣、液化天然氣、液氧、液氨、液氮及其他介質(zhì)的儲存容器。常用的壓力容器熱處理技術有：燃料加熱法（內(nèi)燃油法）、電加熱法及能源加熱法三種，本文主要以綿陽球罐工程項目為依托進行論述，該球罐項目整體熱處理工藝是燃料加熱法（內(nèi)燃油法）。

二、熱處理前技術準備及要點闡述

（一）技術準備

與球罐受壓件連接的焊接工作全部完成。所有無損檢測工作完畢，報告齊全，經(jīng)審查合格。球罐整體熱處理施工方案已經(jīng)有關部門批準，并向作業(yè)人員進行工程技術交底和安全技術交底。由質(zhì)保工程師組織各系統(tǒng)責任人員，檢查原始資料，確認熱處理前必須完成的各項工作已完成，所有施工資料齊全，熱處理前的停檢點并通過業(yè)主、監(jiān)理、技術監(jiān)督部門審查合格。產(chǎn)品試板已放在球罐熱處理過程中高溫區(qū)外側(cè)。熱處理前，罐內(nèi)清理干凈；應使罐外與之連接的剛性件（含球罐安裝好的螺旋盤梯）處于自由狀態(tài)，以免熱處理中造成變形扭曲。煙囪、保溫、柱腿移動裝置已安裝完畢。各操作系統(tǒng)已安裝調(diào)試好，噴嘴經(jīng)試燃，油泵、空壓機經(jīng)試車；風、油、氣控制系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試；熱電偶、記錄儀等經(jīng)校驗并合格。

（二）要點闡述

1、燃油供給：根據(jù)加熱系統(tǒng)耗油量參數(shù)條件要求，施工現(xiàn)場需要配備供給系統(tǒng)連續(xù)工作不低于3小時的儲油箱，則該儲油箱的容積L（取系統(tǒng)油耗平均值586kg/hr，0#柴油密度0.84噸/立方米）為： V=3*586/0.84=2093升

根據(jù)計算要求，現(xiàn)場制作了長2米寬1米高1.5米的儲油箱，確保熱處理供油。

2、球罐焊接試板在熱處理過程中的定位

3、球罐焊接試板與球罐母材一同到貨，制作過程需要與球罐焊接處于相同環(huán)境中進行1G/4G、2G、3G全方位焊接，并按照焊接類別、產(chǎn)品編號及焊接作業(yè)人員焊工代號在試板上進行試板標記管理。

三、熱處理工藝

熱處理工藝裝置由加熱燃燒系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)及柱腿移動系統(tǒng)等組成。

（一）工藝參數(shù)的確定

1、根據(jù)GB12337《鋼制球形儲罐》及GB50094《球形儲罐施工規(guī)范》規(guī)定，熱處理溫度應符合設計圖樣要求。

2、升溫

根據(jù)規(guī)范要求，在400℃以下自然升溫，400℃以上升溫速度在50～80℃/h范圍內(nèi)，在此期間球殼表面上相鄰兩測溫點的溫差不得大于130℃。當溫度接近600℃時，開始調(diào)節(jié)風油量以確定恒溫所需的風油量。

3、恒溫

最少恒溫時時間按最厚球殼板對接焊縫厚度的每25mm保持1小時計算，且不應少于1小時。在恒溫過程中，球罐最熱點與最冷點的溫差應盡量減少。

4、降溫

從熱處理溫度降溫至400℃過程，降溫過程可通過減小風油比、間斷供油等方法使降溫速度控制在30～50℃/h范圍內(nèi)，400℃以下自然冷卻。

（二）加熱燃燒系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用德國進口自動燃燒器

德國“歐科”公司制造EK9.1000L-R輕柴油燃燒器，輸出功率2490-11409KW，耗油量210-962kg/hr；經(jīng)熱負荷運算，該燃燒器能保證球罐熱處理的工藝要求。燃燒器經(jīng)試燒后方可正常使用。

（三）供油系統(tǒng)

供油系統(tǒng)需4噸容量的貯槽一臺，2CY-1.1/1.45齒輪油泵兩臺（一臺備用）；調(diào)節(jié)計量有控制閥組、壓力表等；油泵出口有回油管；貯油槽口加濾網(wǎng)以免堵塞噴嘴。

（四）供風系統(tǒng)

燃燒器自帶獨立的風機（22kw），帶控制風門的風箱，空氣壓力開關。

（五）測溫系統(tǒng)

本系統(tǒng)由測溫點、熱電偶、補償導線、自動記錄儀等組成。

1、測溫點布置

測溫點應均勻布置在球罐外側(cè)表面，相鄰測溫點間距≤4500mm。為保證測溫的精確，提高球罐熱處理質(zhì)量，新版《球形儲罐施工規(guī)范》GB50094-2010規(guī)定球罐設測溫點由36個增至40個。在施工中，根據(jù)最新規(guī)范要求，對測溫點進行了如下設置：上下人孔共設3個（在距上下人孔與球殼板環(huán)焊縫邊緣200mm范圍內(nèi)），產(chǎn)品試板設1個（靠近上極板），上下極板小環(huán)設各4個、赤道帶板中均勻布設28個。見如圖3熱電偶分布圖

2、熱電偶的安裝

熱電偶的安裝采用專用電偶儀，將開槽螺母點焊在測溫點上，熱電偶用開槽螺母上的螺栓固定于球殼板上，連接熱電偶的補償導線懸置固定，以免燒壞。冷端溫度應接近環(huán)境溫度。見圖4熱電偶安裝固定圖

四、熱處理過程常見問題及其解決方法

在施工作業(yè)過程中，球罐整體熱處理往往會受到諸多因素影響，導致熱處理工藝不能按照既定方案及規(guī)范要求有效實施。

（一）常見問題

1、燃油供給不及時，造成熱處理過程?；鸬扔?。

2、電力供給故障，造成熱處理過程中途停火。

3、熱處理過程中出現(xiàn)暴風雨天氣，造成熱處理過程溫差較大。

4、風油比控制不合理，造成熱處理升溫、降溫過程溫度波動較大，超出規(guī)范要求。

（二）解決方法

根據(jù)加熱系統(tǒng)油耗計算出熱處理油耗量，由于熱處理過程中柴油的用量較大，部分加油站油料儲存量有限，提供的油料不能滿足或不能及時供給現(xiàn)場施工用油，需要提前與當?shù)丶佑驼救〉寐?lián)系，確保熱處理過程所需油料的供給，必要時需要。

一方面，通過建設單位與當?shù)毓╇姴块T取得聯(lián)系，盡量確保在球罐整體熱處理期間電源供應不出現(xiàn)問題；另一方面，施工現(xiàn)場配備一臺能夠滿足熱處理需要的柴油發(fā)電機，確保不間斷電源的供給。

參考文獻：

[1]李忠林，王學成大型壓力容器整體熱處理控溫設備中國石化出版社2002.

[2]GB12337—1998《鋼制球形儲罐》

[3]GB50094—2010《球形儲罐施工規(guī)范》