材料成型及控制工程（焊接）压力容器毕业设计400m3球罐制造工艺设计

《材料成型及控制工程（焊接）压力容器毕业设计400m3球罐制造工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成型及控制工程（焊接）压力容器毕业设计400m3球罐制造工艺设计（56页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、400m3球罐制造工艺设计专业：材料成型及控制工程（焊接）班级：XXXX级X班姓名：XXX目 录引言31 400m3球罐概况51.1主要技术参数51.2 结构形式51.3 球壳板材料51.4 焊接方法与焊接材料61.5 遵守的规范和标准62 400m3球罐生产工艺流程73 球壳板的备料工艺83.1 备料83.2 材料复验、入库83.3 钢材的预处理94 球壳板的成形工艺114.1 球壳板的排板114.2 样板的制作124.3 一次号料124.4 一次下料134.5 球壳板的压形134.6 二次号料144.7 二次下料144.8 球壳板的检查154.9 球壳板的修形164.10 半成品及成品的中

2、间检验165 球罐的组装工艺175.1 零部件的组焊175.2 整球组装206 球罐的焊接工艺286.1 施焊环境286.2 焊工资格286.3 焊前准备286.4 焊接工艺306.5 焊缝外观质量检查要求436.6 焊后修补447 球罐成品质检与验收457.1 无损检测457.2 焊后整体热处理457.3 水压试验和气密性试验477.4 去锈、涂装487.5 球罐成品验收49结论50致谢51参考文献52 沈阳大学毕业设计（论文） 摘 要本次设计中的400m3球罐用于贮存氧气，其球壳板的材质为16MnR，本文对其母材的焊接性做了简要的分析，并在此基础上选择了球罐焊前的预热温度，以及焊接方法和焊

3、接材料。预热温度为120140，焊接方法为焊条电弧焊，焊条为E5015。根据工厂的生产经验和相关标准编制了400m3球罐的生产工艺流程。在整个生产过程中，球壳板的压制成形、球罐的组装与球罐的焊接属于生产中的重点与难点，在本文中都进行了详细的分析和论述。球壳板成形采取局部成形的方法。球罐组装分为零部件组装和整体组装两部分，整体组装采用整球组装的方法，须在现场进行。本文根据球罐上每条焊缝的不同特点，制定了了各条焊缝的具体焊接方法，并选择了焊接工艺参数。球罐组装、焊接之后，需要进行焊后处理，包括无损检测，焊后热处理，以及耐压试验等，本文也都进行了简要的分析和说明，并介绍了相应的处理方法和注意事项。关

4、键词：球罐；成形；组装；焊接Abstract The design of the 400m3 spherical container used for store oxygen, its spherical shell plate material is 16MnR. In this paper, the weldability of the base metal was analysed briefly, and on this foundation, the preheat temperature before the spherical container for welding, th

5、e welding process, and the welding material were selected. The preheat temperature is 120140, the welding process is the shield metal arc welding, the covered electrodes are E5015. The produce technologic course of the 400m3 spherical container was compiled according to the experience of the manufac

6、turing plant and related standards. In the entire production process, the press of forming spherical shell plate, the installation and welding of spherical container belong to important and difficult in the production. In this paper, they were carried out a detailed analysis and exposition.The metho

7、ds of forming the spherical shell plate was part forming. The installation of the spherical container was divided two parts, they are the parts installation and the whole installation, the whole installation use of the entire of the ball installation method, and it should be conducted at the scene.

8、According to the different character of each weld on the spherical container, in this paper, the concrete welding process of every weld was complied, and the welding procedure parameters were chose.After the installation and welding of the spherical container, there need to conduct process when the

9、welding finished, which include non-destructive testing, postweld heat treatment, and the pressure test, and so on. In the paper, they were conducted a brief analysis and exposition, and were introduced the corresponding resolve methods and attention matters.Keywords:spherical container; forming; in

10、stallation; welding引 言随着现代工业生产的迅猛发展，焊接已成为机械制造等行业中一种越来越重要的加工工艺手段。目前，焊接已广泛用于能源、石油化工、航空航天、原子能、海洋、交通等重大工程项目，同时亦遍及工业生产的各个领域。据报道，各工业发达国家用于焊接结构件的钢材占各国全年钢产量的40%45%，可见焊接技术在工业生产中占有何等重要的地位3。随着焊接技术与材料工程技术以及计算机技术的研发与结合，近年来，国内一些典型的焊接结构件产品不断涌现，并呈逐年递增的趋势。球罐就是其中的典型代表之一。由于石油、化工、石油化工、燃气（天然气、液化石油气）等事业的迅速发展，随之而建造的球罐增长速度

11、很快，1981年我国球罐约1100台，到1985年增加至约1800台，至1993年为3107台，在这12年间平均每年增建约150台，至1996年全国有近5000台球罐，这4年间平均每年建造约400台球罐16。迄今为止，我国现有各种球罐已愈万台。其中用于储存液化石油气、天然气的球罐占有相当大的比重。球罐建造的增长速度如此之大，是因为人们越来越认识到使用球罐比圆筒形容器更加合理。与同容积的圆筒形容器相比，球罐的表面积最小，受力均匀，在相同直径和工作压力下，其所受内应力最小。同时球罐还具有占地面积小，高度低，底座基础工作量小，所以建造球罐时，可节省钢材，降低成本，因而在各工业领域得到了广泛的应用，在

12、单罐容积大于1000m3仅用材消耗量就比同容积圆筒形容器节省三分之一以上（容积越大越显著），其经济效益显得十分突出。这是当前市场经济中人们十分关注的问题。但是，球罐制造较困难，加工费用高。表现为下料工序较复杂；从冲压到拼装尺寸要求严格；超差变形矫正困难。此外，球罐直径通常较大，如50m3容积的球罐，直径就达到4.6m,已不适于整体常规运输，须在现场组装焊接，而100m3容积的卧（立）式贮罐，则尚可在制造厂中预制。球罐现场组装焊接，施工费用高；施焊条件差；装配尺寸与精度难以保证；器壁拘束度较大，会产生较大的残余应力，甚至诱发裂纹；施工质量受风雨、温度和湿度等环境因素的影响1。目前，虽然我国的球罐

13、制造业发展很快，但总体制造水平偏低，某些加工手段及工艺措施还相对保守。但是，其基本制造工艺还是比较稳定的，所以球罐的制造技术应该被广泛的应用，并在原基础上有所突破创新。本次设计中的400m3球罐用于贮存氧气，属于中小型容积的球罐，现在，400m3球罐在国内应用较为广泛，主要用来贮存燃气或是液化石油气。本次400m3球罐制造工艺设计依据工厂设计图纸和国家相关标准规定进行编制；设计目的是全面了解400m3球罐的制造工艺，使所学到的焊接专业理论知识能够应用到实际生产当中去，并最终完成毕业设计工作。在设计工作过程中，采取“边设计，边学习，边调研，边改进”的“四边”原则，真正做到理论与实际相结合，力求达

14、到学以致用，并为自己日后参加工作，奠定理论知识基础，积累实际工作经验。1 400m3球罐概况1.1主要技术参数表1 400m3球罐的主要技术参数内径9200mm容积400m3介质氧气容器类别设计压力3.15MPa最高工作压力3.0MPa试验压力3.94MPa设计温度50工作温度-19+50焊缝系数1.0腐蚀裕量1mm支柱6根1.2 结构形式球罐采用混合式3带球壳，分带见图1。图1 混合式3带球罐1.3 球壳板材料1.3.1化学成分和力学性能球壳板采用16MnR低碳低合金钢，其化学成分和力学性能分别见表2和表3。表2 16MnR的化学成分%钢号CSiMnPS16MnR0.200.200.601.

15、201.600.0350.035表3 16MnR的力学性能钢号板厚mm状态SMPabMPa5%室温冲击功(AKVJ)16MnR3860正火2854906201927（横向）1.3.2焊接性分析根据国际焊接学会（IIW）所采用的碳当量（CE）计算公式： （%） （1-1）将16MnR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，16MnR的碳当量CE=0.40%0.46%。当CE=0.40%0.60%，钢的淬硬倾向逐渐增加8，所以16MnR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。400m3球罐的球壳板厚为4

16、8mm，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120140。1.4 焊接方法与焊接材料焊接方法为焊条电弧焊。焊接材料如下：球壳板主体焊接采用E5015焊条，球罐附件焊接采用E4303焊条，关于焊条的具体要求见表4。表4 焊接材料表母材焊条规格烘干温度时间球壳板16MnRE50155.0 4.03503801h梯子、平台Q235AE43034.01001500.5h1.5 遵守的规范和标准国家质量技术监督局压力容器安全技术监察规程GB1501998钢制压力容器GB123371998钢制球形储罐GB500941998球形储罐施工及验收规范 2 400m3球罐生产工艺流程球罐的生产

17、工艺流程与其它焊接产品的工艺流程大致相同，主要包括：生产前的准备，金属材料的加工，装配与焊接以及焊后的成品加工四大部分5。在球罐的整个制造过程中，球壳板的成形，球罐的组装以及球罐的焊接三大环节属于生产中的重点与难点。400m3球罐生产工艺流程见图2。图2 400m3球罐生产工艺流程3 球壳板的备料工艺3.1 备料根据设计图纸，对每块球壳板用计算机放大样，根据放样后的实样，提出球壳板的备料计划，要求备料球壳板的同时，要考虑到球罐焊接产品的试板用量，需复验的材质要求和安装用胎具用量以及球壳板所需的工艺余量和加工余量等，并且应尽量节省材料。球壳板的备料除外形尺寸必须准确无误外，同时要求各项技术参数必

18、须写清楚，以便购料。对于球罐附件的备料，要求各项技术参数，参照技术标准，相关图纸号以及数量等必须明确、清晰。球壳板毛坯规格见表5。表5 球壳板的毛坯规格名称材质厚度/mm长度/m宽度/m数量供货状态极带中间板16MnR486.22.002正火极带侧板16MnR486.12.304正火极带围板16MnR486.72.308正火赤道带板16MnR485.22.8012正火对于球罐的一些标准附件，如开口销、垫圈等，在选购时，要求购买的数量要多于图纸上的规定数量，以便互换使用和方便维修。此外，球罐的焊接主要采用焊条电弧焊，所以要求准备足够的E5015焊条，并按要求做好焊前准备及处理。3.2 材料复验、

19、入库无论是球壳用钢板，外购件以及焊材等必须按图纸及相关技术标准进行原材料的复验或外购件的进厂检验，确保原材料的各项性能指标符合要求后方可使用。对球壳用钢板的具体要求如下：钢板几何尺寸必须符合计划要求，每块球壳板均不得拼接，球壳板的材质为16MnR（化学成分测定和力学性能试验），并要求在正火状态下供货，厚度保证48mm，钢板减薄量不得大于0.25mm，必须符合GB665496压力容器用钢板中的规定，并在交货状态下逐张进行超声波检测，按JB473094压力容器无损检测规定级为合格，并须在-19做V型缺口试验，冲击功不小于20J。当材料经检验合格后，存入仓库，并做好标记，妥善保管。3.3 钢材的预处

20、理钢材的预处理包括钢板的矫平和钢板的表面除锈两个方面。3.3.1钢板的矫平钢板在轧制、运输、装卸和堆放过程中，由于自重、支撑不当、或装卸条件不良及其他原因，可能会产生弯曲、扭曲、波浪及表面不平等变形。当这些变形超过一定程度时，会给尺寸的度量、划线、剪裁及其他加工带来困难，而且会影响到成形零件的尺寸和几何形状的精度，从而影响到装配、焊接和整个产品的质量5。所以，划线、下料前必须进行钢板的矫平。由于400m3球罐制造所用钢板厚度较厚，所以选用42009辊式中厚板矫平机进行矫平。其矫平原理如图3所示，使板料通过矫平机上的上下两列辊子之间，在辊子压力的作用下，受到多次反复弯曲，整个钢板得到均匀地伸长，

21、使多重原始曲率逐步趋向一致变为单一，并不断减小，最终得到矫平。为了提高矫平效果，可使辊间距离前后不等，前边辊间距离较小，使钢板产生较大的变形，以使弯曲均匀，而后面的辊间距离较大，使钢板的变形逐渐减小和平直，这样一次通过便能达到矫平目的。图3 42009辊式中厚板矫平机原理图3.3.2钢板的表面除锈钢板的表面除锈采用喷丸的方法。喷丸是用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动砂粒冲击工件表面，打落铁锈，使金属表面形成均匀而较光洁的表面，并进一步释放在钢板中的残余应力。钢材经此清理，并经喷涂保护底漆，烘干处理等工序后，既可保护钢材在生产或使用过程中不再生锈，又不影响机械加工和焊接质量。钢板表面除锈选用

22、GYX3M型钢材预处理装置。其技术特性参数见表6。该装置进行钢材预处理的具体工艺过程为：电磁吊上料辊道输送预热（4050）喷丸除锈清理丸料自动喷漆烘干（6070）轨道输送出料。表6 GYX-3M型钢材预处理装置技术数据项目数据钢板预处理规格/mm宽10003000，厚6600，长240012000轨道最大载荷2t/m焊件输送速度v/m.min-1v=0.84，无级调速年处理量/t2000040000除锈等级SISO5 5900Sa2 1/2（A,B）涂膜等级/m15254 球壳板的成形工艺4.1 球壳板的排板为了便于球壳板制造过程中的检验和以后组装的方便，须根据设计图纸绘制球壳板的排板图，并计

23、算出各类球壳板的立体几何尺寸（见图4），每块球壳板的材质、炉批号、钢板编号及带号都应分别记录在各自的工艺卡上。 (a) (b)(c) (d)图4 球壳板的几何尺寸示意图(a) 极带中间板 (b) 极带侧板 (c) 极带围板 (d) 赤道带板下料前，应逐张核对钢板的炉批号及编号，然后将其标记移植到球壳板的指定位置，并经检查人员检查确认无误后方可下料，同时将检查结果准确记录在工艺卡上。要求制作过程中的所有工序都必须作好施工记录，包括施工作业时间、作业人员、施工过程中的自检、互检、专检的确认以及施工过程中停止点的见证检验等。4.2 样板的制作根据设计图纸排板图中球壳板的几何尺寸（图4），对不同尺寸的

24、球壳板分别制作划线样板，该样板主要用于球壳板的检查和球壳板的二次划线号料。所以要求划线样板的几何尺寸和曲率精度一定要符合设计图纸的要求。划线样板采用0.5mm厚的镀锌薄钢板制作，要求有一定的强度，不易变形。图5为赤道带划线样板示意图。其它带板与其做法相似，只是形状、尺寸不同。 图5 赤道带划线样板示意图 图6 内卡样板示意图此外，每类球壳板还应各做一套内卡样板，用于检查球壳板的曲率精度。内卡样板采用0.5mm厚的镀锌薄钢板制作，要求有一定的强度，不易变形，易携带。内卡样板示意图见图6。4.3 一次号料因为球壳为双曲面，是不可能在平面上精确展开的，所以球壳板一次精确下料困难很大，只能先近似展开，

25、即下荒料，在压制成形后再进行二次切割5。一次号料时，将所制作的划线样板放在用于制作球壳板的坯料上，在样板轮廓线的基础上，再向外四周分别扩展150mm,打上下料线。号料要求沿净尺寸向四周内打检查线，距净尺线距离50mm（见图7）。图7 检查线位置示意图4.4 一次下料利用小车式直线气割机（半自动切割机）按照钢板毛坯上的下料线进行切割，若条件允许，且所切球壳板尺寸对称，可采用两台半自动切割机分别沿球壳板两侧同时切割。一次下料前必须经自检、互检、专检三方确认后才能进行施工，并备有记录。4.5 球壳板的压形将一次切割后的球壳板用2000吨油压机进行压形，2000吨油压机的技术参数见表7。压形采取局部成

26、形的方法（见图8），局部成形属于冷压成形，坯料每压一次后向前移动一段距离，注意要留有一定的压延重叠面积，以保证曲率均匀一致，要求一次下压量不要太大，应缓慢压至所规定的曲率严禁采用急剧加工成形，在压制过程中，用内卡样板检查球壳板，合格后方可下胎。当球壳板弦长在2000mm以上时，检查样板弦长不得小于2000mm，当球壳板弦长小于2000mm时，检查样板的弦长不得小于球壳板的弦长。样板与球壳板的间隙不得大于3mm（见图9），球壳板成形后的实测厚度不得小于47.75mm。表7 2000吨油压机技术参数液压系统最高工作压力31.5MPa快速下行速度100mm/s公称压力2000吨加压下行速度23mm/

27、s系统调定工作压力25MPa提升速度80mm/s图8 局部成形法示意图图9 球壳板曲率允许偏差4.6 二次号料经压制合格后的球壳板下胎后，对其进行二次号料。二次号料时将划线样板放在已成形的球壳板上，根据球壳板的具体形状和技术要求找出基准点和基准线，然后，再按照划线样板的轮廓线和球壳板的基准线划出其他必要的加工线，以保证划线准确性。此外，部分球壳板需要进行钻孔，为确定其准确位置和保证其正确的孔形，须在此时进行人孔的划线号料。4.7 二次下料二次号料的球壳板经自检、互检、专检合格后方可下料切割，并且球壳板的二次切割须在特制的胎具上进行。此时净尺时，同时将坡口按图示要求开好（图10）。坡口可采用半自

28、动气割机配专用靠模进行切割，切割时，要求割炬运动轨迹位于球壳板的圆弧上，并且要求切割坡口的垂直中心线须指向球心。坡口加工后必须仔细检查其面质量和曲率。坡口表面应符合下面的要求：坡口表面应平滑，全部进行打磨加工，加工后的坡口表面粗糙度Ra25m，平面度0.5mm；坡口表面熔渣和氧化皮须清楚干净，并进行100%的渗透探伤检测，不得有裂纹、夹渣和分层等缺陷，按JB4730中的规定进行，合格级别不能低于级。此外，球壳板周边100mm范围内按JB4730-9规定进行100%的磁粉和超声检测，磁粉检测的缺陷累计长度按级验收，超声检测按级验收，检测合格后的焊接坡口表面及其内、外边缘50mm的范围内，应立即涂

29、上专用于焊接坡口的可焊性防锈涂料，焊接时不必除去。图10 球壳板的对接坡口4.8 球壳板的检查 将加工成形的球壳板用样板检查，对不合格的部位进行修整。球壳板的几何尺寸允许偏差见图11。具体要求如下：长度方向弦长允许偏差不大于2.5mm，宽度方向弦长允许偏差不大于2mm，对角线弦长允许偏差不大于3mm，两条对角线应在同一平面上，用两直线对角测量时，两直线的垂直距离偏差不得大于5mm。图11 球壳板几何尺寸允许偏差4.9 球壳板的修形由于二次搬运、切割造成的球壳板回弹，必须进行球壳板的修形，用加填板的方法进行修整，直到满足设计图纸及施工规范的要求。当球壳板成形后的塑性变形超过3%时，应按焊后热处理

30、规范进行热处理。变形量按下式计算： （4-1） 式中：t板厚（mm）；Rt最终加工半径（mm）；R0加工前半径（mm），平板时为无限大。4.10 半成品及成品的中间检验按照设计图纸及施工规范的要求，对压制成形的球壳板逐项进行检查，并做好记录，出半成品。同时，球罐相关的一些零部件，如：接管，支柱等应该制作完成，并按设计要求进行半成品或成品的检验，以便进行下一步的组装。5 球罐的组装工艺5.1 零部件的组焊5.1.1人孔、接管与极板的组焊上下两个极带中间板，在压制成形并经检查合格后，对其进行开孔。极板开孔时，按管口方位图、位置尺寸划好中心点，并划好对准球心的中心轴线。根据人孔、接管接头的实际尺寸，

31、划出开孔尺寸线，并做好标记。为保证孔的精度，采用仿形靠模气割的方法。气割开孔前，应在切割线内钻一个8mm的工艺孔作为气割起始点。坡口表面及边缘100mm范围内的检测要求与球壳板的要求相同（祥见4.7 二次下料）。坡口如图12所示。 (a) (b) 图12 零部件组焊时的坡口(a) 球壳板与人孔凸缘的对接坡口 (b) 球壳板与接管的焊接坡口人孔、接管与极板组对时，人孔、接管的开孔位置偏差不大于4mm，人孔、接管外伸长度允许偏差不大于4mm，人孔、接管与极板组对错边量不大于2mm，人孔、接管的中心线应对准中心轴线，法兰面应平行与球体赤道轴线，加强圈应与极板紧密贴合。将组装好人孔、接管的极板，放在胎

32、架上夹紧，加热到预热温度后开始焊接。焊机选用ZXG - 400型弧焊整流器，焊接工艺参数见表8。焊接时由A、B、C、D 4名焊工同时对称施焊，焊接方向如图13所示，采用多层多道焊。由于焊道始、终端的硬化容易导致缺陷产生，故不宜集中在一起，而应错开，见图14。为了防止裂纹，应连续施焊至最后一层。表8 人孔、接管与极板组焊时的焊接工艺参数焊条焊条直径mm焊接电流A焊接速度(cm/min)预热温度层间温度E50154.0直流反接16018010.012.0120140120焊接时，先焊大坡口面的焊缝，注意控制层间温度，避免产生夹渣和咬肉缺陷。大坡口面焊完后，再焊小坡口面的焊缝，焊前须对其进行清根、打

33、磨。焊后立即进行消氢处理，后热200250，保温0.51h，然后缓冷。开孔球壳板周边100mm范围内及距开孔中心1倍开孔直径范围外，用弦长不小于1000mm的样板检查极板曲率，最大间隙不得大于3mm。图13 嵌入式人孔的焊接图14 焊道始、终端的错开5.1.2上段支柱与赤道板的组焊将赤道板置于专用胎架上，并划好装配中心线，见图15。接缝两侧500mm范围内除锈，打磨光洁。上段支柱与赤道板相贯的弧形面应保证切割精度，装配间隙不大于1mm。上段支柱的组装，在赤道板经向和纬向两个方向的中心允许偏差不得大于2mm。上段支柱与下段支柱在现场的接口端面应平行球罐的赤道轴线。图15 上段支柱与赤道板组对在上

34、段支柱与赤道板组装时，在球壳板周边100mm范围内、与支柱连接的已成形赤道板在距支柱与赤道板预焊位置周边150mm范围内进行100%超声检验，以JB/4730.3 规定的级合格。组对后由数名焊工同时对称施焊，焊接时采用焊条电弧焊，焊机选用ZXG - 400型弧焊整流器，焊接工艺参数见表9，焊接顺序如图16所示。表9 上段支柱与赤道板组焊的焊接工艺参数焊条焊条直径mm焊接电流A焊接速度(cm/min)预热温度层间温度E43154.0直流反接16018012.015.0120140120最后检查几何尺寸，上段支柱与赤道板焊后的直线度允许偏差不大于2.3mm，上段支柱长度允许偏差2mm，上段支柱离开

35、球壳板表面的距离允许偏差3mm。图16 上段支柱与赤道板焊接5.1.3球壳板及零部件的出厂在零部件组焊完毕后，安排球壳板及零部件的包装出厂。球壳板应除锈，并涂防锈漆2度，坡口表面及其内外边缘50mm范围内涂可焊性漆料。每块球壳板上的钢号、炉批号、球罐号标记，应醒目地框出。相同规格的球壳板应具有互换性。球壳板发运应采用钢结构的托架包装，球壳板的凸面朝上，各板间垫以柔性材料。每个包装架的总重不宜超过15t，即不能超过3块球壳板。拉杆、下段支柱等杆件宜集束包扎。所有加工体表面应涂防锈油脂，拉杆螺纹应妥善保管。工厂提交现场组装单位的焊接工艺评定试板和产品焊接试板宜装箱运输，试板上打上钢印标记。5.2

36、整球组装整球组装法又叫散装法，即先在平台上将下段支柱与带上段支柱的赤道板组焊好，然后在基础上装赤道带，赤道带组装完成后，分别依次组装温带和上下极板，这样就组成一个整球3。5.2.1施工准备球罐安装前，应对球罐零部件进行下列复验： 零部件的数量、编号及标志；球壳板的曲率、几何尺寸，球壳板和坡口的表面质量；球壳板超声波抽检，极带中间板和极带侧板各1块，极带围板2块，赤道带板2块。若发现超标缺陷，应加倍抽检。若仍有超标缺陷，则应100%检验。基础复测按GB12337、GBJ94标准进行。检查基础的标高基准线、纵横中心线，沉降观测水准点等是否符合标准。检查基础外观是否有裂纹、蜂窝状气孔、空洞和露肋等缺

37、陷。按设计图纸用钢卷尺、钢直尺、水准仪等测量基础各部位尺寸，见图17，允许偏差不得超过表10的规定。项目允许偏差基础中心圆直径Db5mm基础方位1地脚螺栓中心与基础中心圆的间距sa2mm地脚螺栓预留孔中心与基础中心圆的间距sb8mm支柱基础上表面的标高Db/1000相邻支柱基础的标高差4mm地脚螺栓固定的基础上表面平面度5mm预埋地脚固定的基础上表面平面度2mm表10 基础尺寸允许偏差图17 基础尺寸示意图找出基础中心圆及支柱安装中心线，确定垫铁设置位置。放置垫铁部位的基础面应铲削平整，其水平度允许偏差2mm/m。垫铁均布在地脚螺栓两侧，每叠垫铁高度不小于25 mm，且不多于3块。斜垫铁应成对

38、使用，垫铁应伸进支柱管壁位置内1015mm，露出支柱底板外1020mm。在垫铁设置过程中，须用水准仪测量，在各支柱基础上标高允许偏差2mm。垫铁设置完毕后点焊固定，防止移位。施工现场的电源、水源、预热和后热用的气源、道路等应满足施工要求。球罐基础周围必须做好临时道路，路宽10m，承压不小于147KPa，以满足吊机作业需要。所用的电焊机、焊条烘箱、空压机、起重机、工装夹具等必须性能良好，数量能满足施工需要。所用计量器具，必须在周检期内。5.2.2工装夹具焊接小方块均焊在球壳板外侧，焊接位置距球壳板边缘150mm，其相互间距按各带焊缝长度和球壳板厚度而定，在5001500mm范围内。在带支柱的赤道

39、板上划出中心线和定位线后，焊上定位块和马蹄形夹板。工装夹具须焊接牢固，且四周焊满。相关夹具示意图见图18。图18 工装夹具示意图(a) 龙门夹具；(b) 小方块；(c) 马蹄形夹板；(d) 定位块5.2.3下段支柱与上段支柱焊接将下段支柱与已焊接在赤道板上的上段支柱在平台上进行拼接，按图19所示。焊接时采用焊条电弧焊，焊机选用ZXG - 400型弧焊整流器，其焊接工艺参数见表11。要求上段支柱与下段支柱的中心偏差不大于3mm，焊后，整个支柱应校直，直线度偏差不大于6.2mm，支柱与底板组焊后应垂直，其垂直度偏差不大于2mm。焊后支柱全长偏差不大于3mm。图19 上段支柱与下段支柱组对表11 上

40、段支柱与下段支柱的焊接工艺参数焊条焊条直径mm焊接电流A焊接速度(cm/min)线能量(kj/cm)E43034.0直流16017010.012.02330图20 赤道带吊装总顺序5.2.4赤道带安装吊装顺序见图20。先吊装第1块带支柱的赤道板，用缆绳临时固定，调整好垂直度后拧紧地脚螺栓，见图21。然后用同样方法吊装第2块带支柱的赤道板，用缆绳临时固定，调整好垂直度后拧紧地脚螺栓。接着吊装第3块不带支柱的赤道板，将其插入在第1块和第2块赤道板之间，用龙门夹具锁定，装好第1块和第2块支柱之间的拉杆。其余各块赤道板依次吊装，直至完成赤道带的组装。图21 赤道带分段组装5.2.5赤道带调整按每块赤道

41、板的赤道线，调整到设计标高，其水平的高低偏差见表12。调整方法可用支柱底板的垫铁或定位块上的螺丝。相邻赤道板则用手拉葫芦进行调节。测量赤道截面内径时，必须测量所有赤道板的数值，以便从中获得内径的最大值和最小值。用手拉葫芦调整内径差，使其达到允许偏差范围，见表12。利用龙门夹具、斜楔调节对口间隙、错边量和棱角，使其满足标准要求，见图22。图22 错边量和棱角测量(a) 等厚球壳板错边量；(b) 不等厚球壳板错边量（两板厚度的差值不计入）；(c) 内侧测量棱角；(d) 外侧测量棱角A球壳与样板的最大径间距离；B球壳设计内半径或外半径与样板曲率半径的径向距离；R球壳的设计内半径或外半径图23 极带围

42、板安装顺序5.2.6极带围板安装用吊机在球罐中心位置立中心桅杆，并拉好缆绳。按图23所示顺序对称安装。先装下极带围板，再装上极带围板。下极带的围板用吊机从赤道带上口吊入安装，利用中心桅杆、钢丝绳、手拉葫芦稳定每一块下极带的围板（图24）。下极带围板之间以及下极带围板与赤道板之间，用龙门夹具锁定。吊装闭合后，调整纵缝和环缝的间隙、错边量、棱角和下口圆度，允许偏差见表12。上极带围板与下极带围板一样，也必须对称安装。上极带围板用吊机安装，利用中心桅杆上的吊杆及手拉葫芦、钢丝绳稳定，每隔一块上极带围板用一根吊杆。上极带围板之间以及上极带围板与赤道板之间用龙门夹具锁定。吊装闭合后，调整纵缝和环缝的间隙

43、、错边量、棱角和上口圆度，允许偏差见表12。最后拆除中心桅杆。图24 下极带围板吊装 图25 下极带中间板吊装5.2.7极带中间板与极带侧板的安装按图纸方位用吊机将焊有人孔、接管的下极带中间板从上极带围板上口吊入，注意对准中心线方位（图25），然后吊装左、右侧板就位。下极带中间板与下极带左右两侧板各板之间以及下极带中间板与下极带左右两侧板与下极带围板之间用龙门夹具锁定。接着调节纵缝、环缝的间隙，错边量和棱角，其允许偏差见表12。下极带中间板与下极带侧板安装完后，在安装上极带的中间板与侧板。按图纸方位用吊机将焊有人孔、接管的上极带中间板从上极带围板上口吊入，注意对准中心线方位，然后吊装左、右侧板

44、就位。上极带中间板与上极带左右两侧板各板之间以及上极带中间板与上极带左右两侧板与上极带围板之间用龙门夹具锁定。接着调节纵缝、环缝的间隙，错边量和棱角，其允许偏差见表12。5.2.8整球调整组装完成后，进行整球调整。其错边、间隙、棱角、内径差、支柱垂直度和赤道水平度，均应符合标准要求。合格后转入下道工序定位焊。表12 焊前组装检验表项目执行标准允许偏差检验用具对口间隙GB12337按图样规定间隙尺对口错边量GB123373mm深度游标卡尺棱角GB123377mm（含错边量）R样板和深度游标卡尺赤道水平度工艺控制相邻赤道板3mm水准仪、钢尺或连通管赤道截面内径差工艺控制27.6mm钢卷尺两极间净距

45、与设计内径差工艺控制27.6mm钢卷尺支柱垂直度GB123372mm线锤、钢尺注：对口间隙、对口错边量和棱角沿对接接头每500mm测量1点。5.2.9组焊检验焊前组装检验按表12的规定。焊后几何尺寸检验按表13的规定。表13 焊后几何尺寸检验项目执行标准允许偏差检验用具棱角GB1233710mm（含错边量）R样板和深度游标卡尺赤道截面内径差GB1233746mm钢卷尺两板间净距与设计内径差GB1233746mm钢卷尺支柱垂直度GB123372mm线锤、钢尺注：棱角沿对接焊缝每500mm测量1点。5.2.10防护棚搭设施焊前必须搭设坚固的防护棚，并须有防风、防雨、防雷措施。棚的顶部开有排烟、通风

46、窗口。棚的四周用三防布覆盖，顶部用石棉瓦楞板覆盖。6 球罐的焊接工艺6.1 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，严禁施焊。雨天及雪天；风速超过8m/s，相当于级风；环境温度在-5以下；相对湿度在90%以上。尤须指出，焊接环境温度和相对湿度在距球罐表面5001000mm处测得。6.2 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

47、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。6.3 焊前准备6.3.1焊接工艺评定球罐焊接前，应按国家标准钢制压力容器焊接工艺评定GB4708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。6.3.2焊条的干燥焊条贮存应保持干燥，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350380，烘干时间为1h；对于E4315和E4303焊条，烘干温度为100150，烘干时间为0.5h。烘干后的焊条应保存在100150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,超过后应按原烘干规范重新

48、烘干，重复烘干的次数不应超过两次。6.3.3定位焊和工装夹具焊接定位焊的焊接接头如图26所示。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。定位焊前，须在定位焊及工装夹具的焊接处至少150mm范围内进行预热，预热温度为120140，层间温度不小于120。定位焊长度为100mm，间距300mm，焊缝高度10mm，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14。定位焊时，引弧和熄弧都应在坡口内，严禁在球壳表面引弧和熄弧。焊接坡口采用X形不对称坡口，定位焊在小坡口侧进行。工装夹具拆除时，不得损伤球壳板，切除

49、后应打磨平滑。图26 球壳板上定位焊焊接接头简图表14 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(cm/min)线能量(kj/cm)型号直径极性电流(A)13E50154.0反接16018024266.08.028.846.86.3.4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800500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4。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

50、，预热温度为120140，实测温度不得低于120。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144150mm。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。6.4 焊接工艺6.4.1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。球罐焊缝见图27。具体的焊接顺序是：赤道带纵缝的焊接（外部）赤道带纵缝的焊接（内部）上、下极带小纵缝的焊接（外部）上、下极带小纵缝的焊接（内部）上大环缝的焊接（外部

51、）上大环缝的焊接（内部）下大环缝的焊接（外部）下大环缝的焊接（内部）上极带方环缝的焊接（外部）上极带方环缝的焊接（内部）下极带方环缝的焊接（外部）下极带方环缝的焊接（内部）上极带极带中间板焊缝的焊接（外部）上极带极带中间板焊缝的焊接（内部）下极带极带中间板焊缝的焊接（外部）下极带极带中间板焊缝的焊接（内部）。图27 球罐焊缝示意图6.4.2焊接注意事项坡口处理。焊前将坡口表面和两侧至少20mm范围内的油污、水分及其他有害杂质清除干净。所有焊缝施焊前，均须对施焊处坡口及边缘进行预热，预热温度为120140。焊接方法。球罐对接焊缝总长为185.3m。所有焊缝全部采用焊条电弧焊，焊机选用ZXG -

52、400型弧焊整流器。焊条选用E5015焊条。焊工布置。要求对称均匀分布焊工，所有焊工应在统一指挥下同步施焊。其具体要求详见后面各条焊缝的焊接工艺。焊接要点。焊接时，引弧和熄弧都应在坡口焊道上。所有焊缝焊接时，均采用短弧操作，尽量控制电弧电压，使其稳定。每段焊缝应一次连续焊完，如有特殊情况需中断时，则第一次焊接的层数不得少于两层。再次施焊前，必须仔细检查，确认无误后方可按原工艺要求继续施焊，每一层的接头至少错开50mm。层间温度。在焊接过程中，层间温度不应低于120。焊接线能量控制。根据焊接工艺评定报告，提出合理的线能量应用范围，并应反映在焊接工艺规程中。在施焊过程中，应对每个焊工进行实际线能量

53、的测定。为了控制起来简便，应用每根焊条应焊接的最小焊缝长度来控制焊接线能量。角变形控制。采用多层多道焊，焊接时焊条不作横向摆动，线能量应控制在尽可能小的范围内。当单面焊后发现角变形超差时，应根据超差的具体情况，在焊缝反面清根时，可适当增加清根的深度和宽度，以使后续焊的焊缝产生一定的反变形，把棱角控制在允许偏差范围内3。碳弧气刨清根和打磨。球罐焊缝焊接和返修时，焊缝背面的清根及缺陷的清除采用碳弧气刨及机械去除的方法。碳弧气刨的电源采用直流电，反接法。压缩空气压力为0.40.6MPa，压缩空气流量为180L/min，必须配置水分离器和过滤装置，严格限制压缩空气中所含水分和油脂。刨槽成形应为U形，表

54、面平齐。碳弧气刨后用砂轮修整刨槽，去除渗碳层，使锐角圆滑过渡，使坡口宽窄均匀。对坡口作渗透检测，验明有无裂纹、夹渣等缺陷。消氢处理。为了使氢充分逸出，防止延迟裂纹，球壳板以及嵌入式接管与球壳的对接焊缝，焊后须立即进行后热消氢处理，后热温度为200250，后热时间为0.51h。加热方法与预热相同。球壳上的工装夹具焊缝也应作相同要求的消氢处理。消氢处理的温度测定方法与预热温度测定要求相同。产品焊接试板。试板的钢号、厚度及供货状态均与球罐产品相同。产品试板采用与球罐本体焊缝相同的条件和焊接工艺进行焊接。应做立、横和平加仰焊3个位置的试板各1副。试板尺寸为650mm300mm。试板焊缝外观检验合格后，

55、作100%RT和100%UT检测，其合格指标应与球罐焊缝相一致。球罐在焊后进行整体热处理时，其产品焊接试板应对称布置在球壳赤道的外侧，且贴紧球壳，与球罐一起进行热处理。要求焊接过程中，各条焊缝均应有焊接试板数据记录，焊接试板随球体一同热处理。焊接产品试板按JB4744-2000标准执行，冲击试样温度为0。图28 赤道带、极板纵缝焊接方法示意图6.4.3赤道带纵缝的焊接工艺赤道带纵缝长为4817mm，采用分二段焊法，见图28。焊接接头简图见图29，具体焊接工艺参数见表15。图29 赤道带、极板纵缝焊接接头简图表15 赤道带纵缝、极板纵缝焊接工艺参数层、道填充材料焊接电流电弧电压(V)焊接速度(c

56、m/min)线能量(kj/cm)型号直径极性电流(A)13E50154.0反接16018024267.59.524.237.42E50155.0反接18020026285.67.637.060.03E50155.0反接18020026285.67.637.060.04E50155.0反接18020026285.67.637.060.05E50155.0反接18020026285.67.637.060.06E50155.0反接18020026285.67.637.060.07E50154.0反接16018024265.07.033.056.28E50154.0反接16018024266.08.0

57、28.846.8911E50155.0反接18020026285.77.736.558.912E50154.0反接16018024265.07.033.056.2具体要求如下：赤道带由6名焊工对称施焊，焊完6条焊缝后在焊相邻的6条焊缝。焊接位置要求立焊。焊接第一、二层焊缝为分段退向焊，分段长度为600700mm ，其余各层均为顺向焊。焊接时，各层之间要错开2030mm，防止接头在一个断面上。先焊大坡口面第一层焊缝，焊接时背面成形，尽可能焊透。焊接第26层焊缝，焊接时注意坡口两侧熔合情况，不要产生夹渣或未焊透现象。焊接封面层焊缝时，要注意焊条运条要到位，以免产生咬肉现象。大坡口面焊完后，采用碳弧

58、气刨清根，检查合格后再焊接小坡口面焊缝。焊接小坡口面时，注意不要产生未熔合或未焊透现象。焊后打磨焊缝，去除飞溅、焊瘤，圆滑过渡焊缝。6.4.4极带板纵缝（叉缝）的焊接工艺极带板纵缝和方形环焊缝是球罐上应力最集中的地方，因此，焊接时必须按合理的焊接顺序进行施焊，其目的是减小叉形焊缝处的焊接应力，小纵缝长为1141.9mm，焊接时小纵缝两端再往方形环缝处各延伸250mm,总长为1641.9mm。焊接方法示意图见图28。焊接接头简图见图29。焊缝位置见图30。具体焊接工艺参数见表15。图30 极带板纵缝示意图具体要求如下：由4名焊工同时施焊，另4名焊工焊接下极板相同部位的焊缝。此焊缝焊接位置较复杂，

59、焊接时应按实际情况进行焊接以保证焊透，以少产生缺陷为原则。焊接时小纵缝往两端延伸多少，由现场焊接工艺师指定，不一定局限在250mm。焊接起弧点应在环缝的坡口内进行（大环缝坡口内起弧焊肉在焊大环缝前刨除）。焊接时，第一、二层采用分段退向焊，分段长度为500600mm, 其余各层均为顺向焊（包括小坡口面的焊缝）。焊接时，各层之间要错开2030mm，防止接头在一个断面上。先焊大坡口面第一层焊缝，焊接时背面成形，尽可能焊透。焊接第26层焊缝，焊接时注意坡口两侧熔合情况，不要产生夹渣或未焊透现象。焊接封面层焊缝时，要注意焊条运条要到位，以免产生咬肉现象。大坡口面焊完后，采用碳弧气刨清根，检查合格后再焊接小坡口面焊缝。焊接小坡口面时，注意不要产生未熔合或未焊透现象。焊后打