大型球罐整体热处理

时间:2022-10-04 12:03:42

摘要:通过工程实例,简要介绍大型球罐整体热处理技术。关键词:球罐;内燃法;整体热处理

中图分类号: TH49 文献标识码: A 文章编号:

1 前言

球罐是一种存储气体、液体或液化气体的压力容器,广泛应用于燃气行业。由于球罐在焊接过程中,焊缝部位存在较大的残余应力,因此,焊后热处理是消除球罐焊接残余应力,改善焊接接头及母材性能,保证球罐质量的重要技术手段。

目前国家提倡使用清洁能源,燃气作为民用燃料的重要组成,正得到日益广泛的应用。建造大型球罐对减少工程土地占用、节约建设投资、降低维护成本等方面,有着积极而深远的影响。球罐作为城市中转储存天然气常用的设备,在“西气东输”工程中已得到了具体体现。同时,大型球罐焊后热处理的重要性也更加突出。

2DCS-HY微机控制整体热处理设备性能

目前国内球罐燃油热处理普遍采用的是HAUCK型燃油喷嘴,在最大燃烧状态下,受喷嘴结构限制,通常只能对2000m3及以下容积球罐进行有效处理,且操作系统较为复杂,不便于控制。

DCS-HY微机控制大型球罐燃油焊后整体热处理设备是根据大型球罐现场焊后整体热处理高速喷嘴内部燃烧法的特点和技术要求,选用德国EK9.1000L-R轻柴油燃烧器。该设备基于现代计算机技术、把数据通讯、显示装置、过程控制和智能化数字仪表有机的结合起来,组成高性能控制系统,具有分散控制、分散风险、集中操作、集中管理的优点。2003年在浙江中油华电能源有限公司小门岛中转站,安装了两台16MnR钢制7000m3丁烷球罐。要求焊后进行整体热处理。为了提高球罐整体热处理质量,增强球罐使用性能和安全可靠性,降低费用,根据我公司球罐的现场组焊经验,采用了DCS-HY内燃法对球罐进行焊后整体热处理。

3 球罐的主要参数

7000m3丁烷球罐的球壳材质16MnR(见表),球壳厚度为34/35/36mm;球罐容积为7000m3;设计压力0.97MPa;容器类别为三类压力容器。

4 热处理工艺参数及加热方法

工艺参数如下见表:

参数表

根据设计图纸及相关标准,技术条件的要求,确定的热处理工艺参数如下见表:

加热时,温度在300℃及以下可不与控制

进行热处理时,采用DCS-HY内部燃烧法加热。施工时,将高速喷嘴安装在球罐的下人孔,以球罐本身当燃烧室;上人孔安装一个翻版排烟筒排除烟气;球罐外表面包裹无缄超细玻璃棉防止热量散失。在球罐内部距下人孔4米处悬挂直径为6.5m导流伞,促进球罐内部形成良性对流,使球壳各部分相对均匀加热,并通过控制系统完成整个热处理过程。球罐的冷却是通过自然降温和风机的手动操作来达到降温目的。

5 热处理工艺系统

本系统的控制对象为球罐外表面温度。硬件系统由控制室中的温度控制柜、烧嘴控制箱、球罐现场的传感器和轻柴油燃烧器(EK9.1000L-R)等组成。

网络通讯按照RS-422和RS-485标准,使用的规定符合ANSI X3.2标准。网络通讯媒介采用双绞线和屏蔽线,传输速度9600bit/s,传输最大距离1.2KM。

5.1系统硬件配置及功能

1)上位机对整个运行过程进行集中监视,控制和管理。与下位仪表通讯,读写数据,进行网络管理。

2)下位机上部6台SWP-D809巡检仪与上位机有数字通讯接口,实现对球罐全部测温点的巡检。两侧是ER188(24点打点)记录仪,用于球罐罐壁温度的记录。

5.2 现场传感器及执行机构

1)温度传感器热电偶数量和分布根据球罐大小和工艺要求进行布置。另外还设试板热电偶3个,烟道热电偶1个和和烧嘴控制点12个。

2)执行机构德国欧科EK9.1000L-R轻柴油燃烧器。输出功率2490-11409KW,耗油量210-962Kg/hr。

5.3 本系统的控制对象为球罐外表面温度。硬件系统由控制室中的温度控制柜、烧嘴控制箱、球罐现场的传感器和轻柴油燃烧器(EK9.1000L-R)等组成。

温度监控系统由热电偶,补偿导线,巡检仪和微机集散控制系统对温度进行智能化测量,监控。

测温点布置

按照技术要求测温点应均匀布置在球壳表面,相临测温点的间距不宜大于4.5米。距上下人孔与球壳板环焊缝边缘200mm范围内须设测温点各1点;产品试板上应设测温点。烟道设测温点1个。

热电偶安装

热电偶安装采用储能式热电偶点焊机,按照测温点布置要求将热电偶牢固的焊在球壳外侧,在点焊前,应对各个测温点处进行打磨处理见金属光泽,这样才能使热电偶与球壳接触更加牢固。烟道和试板应单独设热电偶。补偿导线应妥善固定,以放烧毁。

各热电偶,补偿导线均采用K型。

温度监测

温度监测配置两套系统,一套是ER188-G13CA-N*B型长图自动平衡记录仪,共可记录120个测温点。另一套是微机和巡检仪集散型温度监控系统,1秒钟扫描一个测温点巡回检测各测温点的温度,并与设置的热处理工艺曲线进行实时对照,从而向燃烧器给出具体燃油控制量,同时按工艺要求打印各测温点的温度巡检表。

热处理前的准备工作

热处理前将球罐支柱拉杆及地脚螺栓全部松开,以保证热处理过程中的位移,在每一个柱腿处安装千斤顶一台,并对每一个柱腿处设置垂直标准点(径向环向)柱腿移动前在基础板上做出移动量刻度进行移动。

烟道系统

烟囱安装于球罐上人孔上,高2m,由500mm*4mm*1000mm钢管两节组成,并安装旋转阀控制烟气流量,下部设一测温点,测量烟气温度,用来判断罐内的燃烧情况。

5.5保温方法

球罐保温采用超细玻璃纤维棉,总厚度100mm。保温棉采用钢带和保温钉固定,首先按球罐大小均匀分布钢带,按间距600mm横向分布。保温棉规格800mm*6000mm大小,应防止下半球安装的保温棉下榻脱落,安装保温棉时要用22#铁丝在保温钉上交叉绕紧。球罐上下接管均应扣上盲板进行保温,从柱腿与球壳板连接焊缝的下端算起向下1m长度范围内的支柱需保温。在运行期间应安排专人值班进行保温巡检,发现保温漏洞能及时加以补救。

6 热处理操作程序

6.1 热处理操作流程图

6.2 热处理操作程序

6.2.1 热处理前的准备工作

6.2.1.1球罐球体,人孔,接管及预焊件等必须全部焊接完毕,并经外观检查和无损探伤检查合格。

6.2.1.2 所有无损探伤检查工作必须完成,报告齐全,报监检部门审查合格。

6.2.1.3 球罐内外表面质量和几何尺寸应检查合格,记录齐全。

6.2.1.4 产品焊接试板检验合格,并经监检人员确认,试板应在球壳高温区固定可靠。

6.2.1.5所有原始资料齐全,并经质保体系责任人员签字认可,经监检单位和甲方确认。

6.2.1.6 热处理设备必须全部检查安装好,各系统应调试完毕。

6.2.1.7 供电系统经全面检查符合要求,并和有关部门联系,确保热处理期间不断电。

6.2.1.8 随时掌握气象资料,热处理时应避开大风与下雨天气。

6.2.1.9 各岗位人员应齐全到位,并经培训上岗,分工协作。

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