液化天然气储罐制造中的变形控制.pdf

第4 1 声 刊l 2 0 1 2年 8月 石油化工设备 Vo 1 ． 4 1 S u p p l e me n t 1 PE TRO CHEMI CAL E QUI PMENT Au g ． 2 0 1 2 文 章 编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 2 增 刊 1 - 0 0 3 5 0 3 液化天然气储 罐 制造 中的变形控制 贾 乃 刚 中石油 第 二建设 公司 ，甘肃 兰州 7 3 0 0 6 0 摘 要 论述 了液 化 天然 气储罐 制造 中引起 变形 的 因素 ， 对预 制 阶段 和 焊接 过 程 中的 变形及 防 变形 控 制进 行 了简要 介绍 。 关键 词 储罐；液化天然气；预制；焊接；变形；控制 中图分 类号 T E 9 7 2 ； TQ 0 5 3 ． 2 文献 标志 码 B De f o r m a t i o n Co n t r o l o f Li qu e f i e d Na t u r a l Ga s S t o r a g e Ta nk J I A Na i g a n g Th e S e c o n d Co n s t r u c t i o n C o mp a n y o f CNP C，La n z h o u 7 3 0 0 6 0，C h i n a Ab s t r a c t Th e f a c t o r s t h a t c a u s e d e f o r ma t i o n i n t h e l i q u e f i e d n a t u r a l g a s s t o r a g e t a n k ma n u f a c t u r i ng a r e di s c us s e d，de f o r m a t i o n i n pr e f ab r i c a t e d s t a ge a nd we l d i ng pr o c e s s a n d a n t i di s t o r t i on c o nt r o l a r e i n t r od uc e d b r i e f l y ． Ke y wo r d s s t o r a g e t a n k；l i q u e f i e d n a t u r a l g a s ；p r e f a b r i c a t e d；we l d i n g ；d e f o r ma t i o n；c o n t r o l 液 化 天 然 气 L NG 储 罐 的建 造 是 一 项 耗 资 较 大 、 技 术难 度 较 高 的工 程 ， 由于 L NG 储 罐 的工 作 温 度在一1 6 3℃， 因此必须采用 9 Ni 低温钢 。9 Ni 低温钢具有较好 的焊接性 ， 但 L NG储罐在焊 接过 程 中产 生 的 变 形 仍 然 是 目前 非 常 值 得 关 注 的 问 题 。 储 罐 的变 形 主 要 由焊 接 变形 导 致 ， 而 焊 接 变形 是由于钢板在焊接过程 中不均匀受热引起 的。焊缝 附 近金 属受 热膨胀 ， 产 生 向外 的压应 力 ， 受 到周 围金 属 的挤压 ， 在 温度 逐 渐 冷 却 时 形成 塑性 变 形 。随着 温度继续降低 ， 塑性变形部分冷却收缩 ， 在焊缝处形 成 向 内的拉应 力 ， 焊 接 残余 变 形 就 是 焊 接 内 应 力作 用的结果L 2 ] 。在 L NG储罐 建造过程 中， 储罐 的变 形影 响 因素 主要有 主材 、 焊接 材料 、 预 制 阶段变 形 和 焊接 阶段 变形 。 此次 我单 位承 建 的 L NG储 罐 所 用 的低 温 钢 板 和低 温焊 接材 料均 采 用 国外 进 口材料 ， 具有 质 量 证 明书和质量证明文件 ， 并经过 国内相关部 门的检验 检测 ， 均符 合相 关标 准 ， 且 由德 国 TGE公 司对 主材 及 焊接 材料 进行 检验 后 才 进 行施 工 ， 因此 在 本 工 程 中影响 L NG储罐变形的因素只 有 预制 阶段 和 焊 接 阶段 的变 形 ， 文 中就 L N G 储 罐 制造 过程 中 出 现 的 变形 情 况 及 控 制 方 法 进 行 简要 介 绍 。 l 预制 阶段变形及控 制 1 ． 1排版 下料 采用人工 、 机械现场预制 ， 根据材料实际尺寸 、 施工图样提供的排版图合理排版下料。采用 自动切 割机 和切 割 技 术 优 秀 的工 人 进 行 现 场 板 材 切 割 下 料 ， 选用 V型坡 口， 坡 口角度 2 2 。 。 组对时 根部 间隙 2 ． 5 ～4 ． 0 mm， 钝边 1 ． 0 ～ 1 ． 5 mm， 底板 采用 横 竖 相 间 的 条形 排 列 方 式 ， 中 幅 板由中心向四周对称排列， 以便 焊接过程中焊工可 以均 匀排 列 ， 减 小焊 接变形 。 罐体排版时应尽量减少短板的出现 ， 合理错开 焊缝 ， 避免 因焊缝距离过近， 焊接热量集中导致罐体 变形 。 收 稿 日期 2 0 1 2 0 4 0 8 作者简介 贾乃刚 1 9 8 4 一 ， 男 ， 陕西韩城人 ， 助理 工程 师 ， 学士 ， 现从 事工程建设工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 O 1 2年第 4 1卷 1 ． 2 卷制 罐 体 板 卷制 过 程 中应 逐 步加 压 最终 成 型 ， 将 罐 体卷 制产 生的 内部应 力缓慢 释放 。组对 罐体 时禁止 强力组对 ， 因为强力组对会使罐体板内部产生极大 应力 ， 焊接后应力急速释放 ， 使罐体发生变形 。 1 ． 3反变 形控 制 一 种 比较 实用 的反变 形控 制办法 就是 对焊接 钢 板 预置 反变形 。采 用与正 式焊 接相 同的坡 口形式 及 焊 接参 数对样 板进 行焊接 试验 ， 测量 其变形 程度 ， 然 后 用 同样 的样 板 焊接前 预置 与变形 方 向相 反 的反变 形 角度 ， 焊接 完成 后 测 量 其变 形 情 况 。如 此 反复 试 验 ， 可 以得 到 比较 准确 的反 变形角 度 。 一 般情 况 下 ， 对 8 ～ 1 2 mm 厚 的 钢 板 ， 采 用 V 型坡 口， 预 置 1 ． 5 。 反 变形 ， 基 本 上 可 以 消 除焊 接 变 形 2焊 接 阶段 变 形 及 控 制 2 ． 1 焊接方法 焊接 过程是 最 易发生 变形 和变形 最难控 制 的部 分 ， 9 Ni 低温钢焊接要求很高 ， 焊接时需采用交流 电焊机 ， 不允许 使用 直流 电焊机 ， 因为使用直 流 电焊 机会使 9 Ni 低温钢产生磁化 ， 严重影响 9 Ni 低 温 钢 的各 项力 学性 能 ] 。 焊接 时需 采用 直线运 进方 式 ， 以短弧 焊为原 则 ， 摆 弧宽 度也有 严格 要求 _ s ] 。 焊 接完 1根焊 条 ， 停 弧处 需做相 应 的处理 ， 打磨 干净后 方可 继续施 焊 ， 以免 因焊 接接 头 处 焊 脚 高度 的落差 ， 加剧 焊接 过程 中产 生微裂 纹 ] 。 2 ． 2 焊接顺序 焊接底 板时 先焊 接短焊 缝 ， 后 焊接 长焊缝 ， 沿罐 底均 匀预 留收缩 缝 ， 待 罐底 较 长 焊 缝 焊接 完 毕 后再 焊接 收缩缝 。焊 接短 焊缝 时焊缝 两端 的收缩 余量 较 大 ， 不易产生较大的焊接残余应力 ， 一定程度上减小 了变 形 。焊接短 焊 缝 时将 长 焊 缝 的定 位 焊 点 铲 开 ， 目的是给短焊缝受热伸缩提供足够的余量或 自由的 活动 端 ， 使 其不 受外 力 约 束 ， 减 小 焊 接残 余 应 力 ， 从 而减 小焊 接残余 变形 ] 。 焊接 底 板 时应 由 中心 向 四周对 称 焊接 ， 采用 分 段退 焊 的方法 ， 减少 由于 焊 接热 输 入 的不均 匀 和 不 均 布导致 底板 变形 或者 由于焊 接应力 的聚集导 致焊 缝周 围出现 隐患性 裂 纹 ， 给 以后 的试 压 和使 用 埋 下 隐 患 。 在 打底 层 全 部 焊 接 完 毕 之 后 再 进 行 第 二 次 盖 面 。 手 工焊 接角焊缝 时 ， 宜采用 分段退 焊法 ， 先 焊 内 侧 后焊 外侧 ， 焊工对 称均 布 ， 沿 同一方 向施焊 _ 8 ] 。 罐 壁 的变形 主要 集 中在纵 向 竖 向 焊缝 和环 焊 缝附 近 ， 是 由焊 接局 部 受 热产 生 的 变形 。罐 壁 的 焊 接变 形 比较 容易 控制 ， 一 般 依靠 合 理 的 焊接 顺 序 和 焊接 工艺 即可 。 纵焊缝 的焊 接变形 主要有 焊缝外 突 和焊缝 内 凹 2种 。纵 焊缝 的焊 接 变 形不 止 与 焊 接 线 能量 、 焊 接 顺序 有关 ， 还 与壁板预 制卷板 质量有 关 。 壁 板预 制 卷板 弧 度不 合适 ， 可 加 剧纵 向焊缝 的 焊 接变形 。卷 板弧 度 过 大 ， 强 行 组 对容 易 产 生纵 焊 缝外 突 ； 卷板弧 度过小 ， 强行组 对容 易产 生纵焊 缝 内 凹r- 。在卷 板弧 度适 宜 的情况 下 ， 一 般 先焊 接 纵 焊 缝 外侧 ， 再焊 接纵焊缝 内侧 ， 可将纵 焊缝 变形控 制在 允 许范 围之 内 。 焊 接纵焊 缝第一 层焊 道时 宜采用分 段退 焊法或 跳焊 法 。壁板 焊缝 的焊接 采取先 焊接相 邻两 圈壁板 的纵 焊缝 ， 再 焊接 两圈壁 板 中间环焊缝 的焊 接顺 序 。 焊接环 焊缝 时 ， 焊 工应均匀 分布 ， 且沿 同一方 向 施焊 。 在焊 接壁 板 与 底板 连 接 的角焊 缝 前 ， 最好 将 第 一 圈壁板 与第二 圈壁板 组焊完 毕 。焊接该 角焊缝 时 先焊 接 内侧 第一 层焊道 ， 然后 焊接外 侧第 一层焊 道 ， 之后焊接 内侧第二层焊道和外侧第二层焊道。焊接 时 ， 多名 焊工应 均匀分 布且沿 同一 方 向施 焊_ 1 。 2 ． 3 加 固措施 该储 罐 外 罐 壁 板 为 厂 家 定 尺 钢 板 ， 其 尺 寸 为 1 0 9 0 0 mm 长 3 1 0 0 mm 宽 ， 每 圈壁 板 厚 度 不 同 ， 壁板 比一 般 油 罐 壁板 宽 一 般 油 罐 钢 板 大 约 宽 2 0 0 0 mm ， 故壁 板焊 接施工 时 变形 量 大 ， 壁板 的 棱 角度 、 壁板 凹凸变 形量 易 超 出施 工 图样 允许 变 形 差 值 。 组 对焊 接 壁 板 时 ， 为 防止 焊 接 变 形 ， 采 用 跳 焊 法 ， 纵 焊缝 组对 完毕后在 罐壁 内侧加 设 4块弧板 ， 在 罐壁 外侧 加设立 背杠 槽 钢 对 每条 焊 缝 进行 加 固 ， 见 图 l ～ 图 2 1 。 罐 壁 板 圆弧 预 帮焊条穿过孔 ／一 一 ～、 ＼ ／ 网弧板示 意图 纵焊缝 图 1 圆弧 板 加 固示 图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 1卷增 刊 1 2 O l 2年 8月 石油化工设备 PETRO CHEMI CAI EQUI PMENT Vo 1 ．4 1 Su ppl e me n t 1 Au g．2 01 2 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 1 2 增 刊 1 0 0 3 7 0 3 H2 S浓缩塔 制造 蔡 宏光 ，才福胜 ，孙锦 华。 1 ． 葫芦 岛市 特种 设备监督检验研究所 ，辽宁 葫芦岛 1 2 5 0 0 1 ； 2 ．中航 黎明锦西化工机械厂 a ． 研究院 ． b ．检查 处 ， 辽宁 葫芦 岛 1 2 5 0 0 1 摘 要 介绍 了 H S浓缩塔 的典 型 结构 ， 分 析 了制 造 上 的 难 点 ， 有 针 对性 地 提 出 了解 决 难 点的 特 殊 工艺方案 。 记录了实际制造经验数据 ， 对类似设备的制造有一定的参考价值。 关键 词 浓缩塔 ； 分段；制造工艺 中图 分类 号 TQ 0 5 3 ． 5 文献 标 志码 B M a nu f a c t u r e o f H2 S Co nd e ns e Co l u mn CAI Ho ng g u a ng ．CAI Fu s he ng ．S UN J i n hu a 。 1 ．H u l ud a o Ci t y o f Spe c i a l Equ i p m e n t I ns pe c t i o n I ns t i t u t e，Hul ud a o 1 2 5 0 01，Chi n a； 2 ． AVI C I i mi n g J i n x i Ch e mi c a l M a c h i n e r y F a c t o r y a ． Re s e a r c h I ns t i t ut e b．Che c k Po i n t，H ul u da o 1 25 0 01，Chi n a Ab s t r a c t Th e s t r u c t u r e s o f H2 S c o n d e n s e c o l u mn wa s i n t r o d u c e ，t h e d i f f i c u l t y o f ma n u f a c t u r e ．． ． ””- 4 -“- - 一十 ” “ “一一”- 4 -“一” “十“一”” - ““一 卜 ” _ 卜““ 一 - 卜”卜“ _一 - 卜 ” 卜“ 一 - 卜 ” “ 卜 “ 卜 ”卜一十 卜 一 - 卜 ” 卜“ - 卜一 卜 ” “ 卜 3 结语 假 ⋯， I 星 f 豳 杠 图 2 纵 焊缝 立背加固示图 L NG储 罐焊 接 过 程 中的 变 形 是 多 种 因 素 综 合 引起 的 ， 对 L NG 储 罐 制 造 过 程 中预 制 阶 段 和 焊 接 阶段 的变形 情况 及 控 制 方法 进 行 了简 要 介 绍 ， 制 造 的储 罐 质量 满足 图样 要求 。通 过采 用各 种技 术 手段 和严 格 管 理 ， 储 罐 变 形 完 全 可 以 控 制 在 标 准 范 围 之 内 。 参考文献 [ 1 ] 尹长华 ， 靳海成 ， 崔相 国． L NG储罐用 9 Ni 钢 的焊接 [ J ] ． 现代焊接 ， 2 0 0 9 ， 9 3 1 - 3 7 ． [ 2 ] 黄群 ， 夏芳 ． L NG储 罐 国产化 的可行性 [ J 3 ． 天然 气 工 业 ， 2 O 1 o， 7 8 0 8 2 ． E 3 ] 梅 哗． 9 Ni 钢 1 0 0 0 0 m 。乙烯低 温储 罐焊接技术[ J ] ． 化工建设工程 ， 2 0 0 2 ， 2 4 1 0 1 3 ． [ 4 ] 刘祥儒． 9 Ni 低温 储罐 焊接施 工经 验与工艺 问题 探讨 [ J ] ． 石油工程建设 ， 1 9 9 7 ， 2 3 1 4 - 1 8 ． [ 5 ] 陈裕川． 9 Ni 钢液化天 然气 L N G 大型储罐 焊接技 术的进展[ J ] ． 现代焊接 ， 2 0 0 9 ， 9 4 - 1 0 ． [ 6 ] 张弗天 ， 楼 志飞 ， 叶裕恭 ， 等．9 Ni 钢的 显微 组织 在变 形 断裂过程 中的 行 为[ J ] ． 金 属学 报 ， 1 9 9 4 ， 3 0 A 6 2 39 ． [ 7 ] 叶海明 ， 张亚余 ， 徐 铮登． L NG储 罐 9 Ni 钢底板焊接及 变形控制[ J ] ． 焊接技术 ， 2 0 0 9 ， 7 5 6 5 8 ． [ 8 ] 宋立 群． 9 N i 钢 1 0 0 0 0 m。乙烯低 温储罐焊接 [ J ] ． 石油 工程建设 ， 1 9 9 6 ， 2 2 2 9 3 6 ． [ 9 ] 刘东风 ， 杨 秀利 ， 侯 利锋 ， 等． 液化天然气储 罐用超低温 9 Ni 钢的研 究 及 利 用 [ J ] ． 钢 铁 研究 学 报 ， 2 0 0 9 ， 9 1 4． [ 1 o ] 顾福明 ， 蔡 国强． 9 Ni 钢 焊接工 艺评定 的 比较研 究[ J ] ． 金属 加工 ， 2 0 0 8 ， 5 9 4 4 4 6 ． 张 编 收 稿 日期 2 0 1 2 - 0 3 2 l 作者简 介 蔡 宏光 1 9 7 4 ， 男 ， 辽 葫芦 岛人 ， 工程师 ， 从事压力容器产品制造 的监督检验工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m