400m315rM0V球罐焊接工艺设计毕业设计

1、常州机电职业技术学院常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学号： 系 部： 模具技术系 专 业： 焊接及其自动化 题 目： 400m3 15crmov球罐焊接工艺设计 指导者：评阅者：2013年 10 月 毕业设计（论文）中文摘要摘要：本次设计的400m3球罐用于储存天然气，其球壳板的材质为15crmov，本文对其母材的焊接性作了简要的分析，并在此基础上选择了球罐焊前预热的温度，以及焊接方法和焊接材料。预热温度为120到140，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制定了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

2、接属于生产过程中的重点与难点，在本文中都进行了详细的分析和论述。球壳板成形采用局部成形的方法。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，需在现场进行。并且根据球罐上每条焊缝的不同特点，制定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，需进行焊后处理，包括无损检测，焊后热处理，以及耐压力试验等，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。 关键词：球罐 成形 工装 焊接工艺毕业设计（论文）英文摘要abstract: the design of the 400m3 spherical container used for stor

3、e natural gas, its spherical shell plate material is 15crmov. 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, the welding process, and the welding material were selected. the preheat te

4、mperature 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 manufacturing plant and related standards. in the entire production process, the

5、 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 methods of forming the spherical shell plate was part forming. the installati

6、on 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. according to the different character of each weld on the spherical conta

7、iner. 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 spherical container. there need to conduct process when welding finished, which include non-destructive testing, postweld heat treatmen

8、t, 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.key word: spherical container; forming; installation; welding procedure 目 录key word: spherical container; forming; insta

9、llation; welding procedure3第一章 引言61.1球罐的简介61.2球罐的分类6第二章 400m315crmov球罐结构参数82.1 球罐的主要技术参数82.2 球罐的结构形式82.3球壳板材料92.3.1 化学成分与力学性能92.3.2 焊接性分析102.3.3 焊接方法与焊接材料10第三章 400m3 15crmov球罐材料成形与装配113.1 球罐生产工艺流程113.2 球壳板的备料工艺123.2.2 材料的复验、入库123.2.3 板材的预处理133.3 球壳板的成形工艺143.3.1 球壳板的排板143.3.2 样板的制作153.3.3 一次号料与下料163.

10、3.4 球壳板的压形173.3.5 二次号料与下料183.3.6 球壳板的检查与修形19第四章 400m3 15crmov球罐的组装与焊接204.1球罐的组装工艺204.1零部件的组焊204.2 整球的组装234.2 球罐的焊接工艺294.2.1 施焊环境检测294.2.2焊工资格检查294.2.3 焊前准备304.2.4 球罐的焊接31第五章 400m3 15crmov球罐焊后检验435.1 球罐焊缝外观质量检查与焊后修补435.2焊接成品检验与验收445.2.1 无损检测445.2.2 焊后整体热处理455.2.3 水压试验和气密性试验465.2.4 去锈、涂装475.2.5 球罐成品验收

11、48第六章焊接安全技术分析486.1 焊接中注意事项及安全技术措施：486.2常用焊接方法的安全卫生特点496.3 焊接生产事故实例496.3.1烧伤、烫伤事故496.3.2锰中毒事故506.3.3烟尘损害事故506.4焊接事故种类及防范措施506.4.1火灾506.4.2爆炸516.4.3触电516.4.4烧伤、烫伤526.4.5弧光辐射526.4.6高频电磁辐射526.4.7中毒、烟尘损害536.4.8放射损伤536.4.9噪声损害536.4.10设备损坏54结论54致谢54参考文献54第一章 引言1.1球罐的简介一种钢制球形储存容器设备。操作温度一般为-5050,操作压力一般在3mpa以

12、下。球罐与圆筒容器（即一般贮罐）相比，在相同直径和压力下，壳壁厚度仅为圆筒容器的一半，钢材用量省，且占地较小，基础工程简单。但球罐的制造、焊接和组装要求很严，检验工作量大，制造费用较高。球罐同其他形式储罐相比具有很大的优越性主要用于存储易燃气体（乙烯、戊烷、lpg、lpn等）和带压气体（丙烷、丁烷、天然气、丁烯等）主要用于贮存和运输液态或气态物料，在石油炼制工业和石油化工工业领域广泛应用。球罐的特点：球罐的表面积最小，即在相同容量下球罐所需钢材面积最小。球罐壳板承载能力比圆筒形容器大一倍，即在相同直径、压力下，采用同样钢板时，球罐的板厚只需圆筒形容器的一半。球罐占地面积小且可向空间高度发展，有

13、利于地表面积的利用。球罐的发展趋势：大型化 单台球罐容积不断增大，可节省投资减少占地面积、降低运行成本。高参数 运行压力从0.093的真空度到十几个兆帕、运行温度从-250的低温到850的高温。多品种 有针对低温深冷操作的双层壳结构球罐、铝制球罐。1.2球罐的分类球罐的形状有圆球型和椭球型。绝大多数为单层球壳。低温低压下贮存液化气体时则采用双重球壳，两层球壳间填以绝热材料。采用最广泛的为单层圆球型球罐（见彩图）。球壳是由多块压制成球面的球瓣以橘瓣式分瓣法、足球式分瓣法或足球橘瓣混合式分瓣法组焊而成。球罐的支撑结构最常见的为赤道正切式，其次为对称式、裙座式、半埋地式和盆式。椭球型球罐通常用于常温

14、下贮存饱和蒸气压比大气压稍高的、挥发性强的液态烃（如汽油等）,操作压力为0.120.3mpa，容积一般在5006000m3范围内。更大容积时,应采用复式椭球型球罐。按储藏温度分类：球罐一般用于常温或低温，只有极个别场合，如造纸工业用的蒸煮球罐，使用温度高于常温。常温球罐 如液化石油气、氮、煤气、氧等球罐。一般说这类球罐的压力较高，取决于液化气的饱和蒸汽压或压缩机的出口压力。常温球罐的设计温度大于-20低温球罐 这类球罐的设计温度低于或等于-20，一般不低于-100。深冷球罐 设计温度-100以下往往在介质液化点以下储存，压力不高，有时为常压。由于对保冷要求较高，常采用双层球壳。目前国内使用的球

15、罐，设计温度一般在-4050之间。按结构形式分类：按形状分有圆球形、椭圆形、水滴形或上述几种的混合。球形罐按分瓣方式有橘瓣式、足球瓣式、混合式三种。圆球形按支撑方式分有支柱式、裙座式两大类。 本次设计中的400m3球罐用于储存氧气，属于中小型容积的球罐，现在400m3球罐在国内应用较为广泛，主要用来储存燃气或是液化石油气。本次400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，并最终完成设计毕业工作。在设计工作过程中，采取“边设计，边学习,边调研，边改进”的原则，真正做到理论知识与实际相结

16、合，力求达到学以致用，并为以后工作奠定理论知识基础和积累工作经验。第二章 400m315crmov球罐结构参数2.1 球罐的主要技术参数表1 400m3球罐的主要技术参数容积400m3工作温度-19+50介质天然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焊缝系数1.0腐蚀裕量1mm2.2 球罐的结构形式球壳是球罐的主体，它是储存物料和承受物料工作压力和液柱压力的构件。球壳几何尺寸较大，用材量大，它必须有许多瓣片组成。球壳设计要按照以下的设计准则进行必须满足所处物料在容量、压力、温度方面要求，且安全可靠。受力状况最佳考虑瓣片加工机械（油压机或水压机

17、）的跨度大小，运输条件的可能，尽量采用大的瓣片结构，是焊缝长度最小，减少安装工作量。考虑钢板的规格，增强球壳板的互换性，尽量提高板材的利用率。国内自行设计、制造、组装焊接的球馆多为球瓣式和混合式排板组成的球壳，本文则是采用混合式三带球罐，其赤道带和温度带采用橘瓣式、极板采用足球瓣式。由于这种结构取橘瓣式和足球瓣式俩种结构的优点，所以球壳板的用量减少、焊缝的长度缩短、材料利用率较高。球罐采用混合式3带球壳，分带见图1图1 混合式3带球罐结构表2 400m3混合式3带球罐参数公称容积 m3内径 mm每带板数各带球心角支柱根数备注lmns1s2s3s4s540092001245.030.015.06

18、2.3球壳板材料2.3.1 化学成分与力学性能球壳板采用15crmov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3 15crmov的化学成分%钢号ccrmovmnps15crmov0.1561.361.030.340.830.0130.0089表4 15crmov的力学性能钢号板厚mm状态smpabmpa5%室温冲击功(akvj)15crmov3860正火2854906201927（横向）2.3.2 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15crmov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，15crmov的碳当

19、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48mm，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。2.3.3 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5 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q235ae43

20、034.01001500.5h第三章 400m3 15crmov球罐材料成形与装配3.1 球罐生产工艺流程球罐的生产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。图2 球罐生产工艺流程3.2 球壳板的备料工艺3.2.1 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

21、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6 球壳板的规格名称材质厚度/mm长度/m宽度/m数量供货状态极带中间板15crmov486.22.002正火极带侧板15crmov486.12.304正火极带围板15crmov486.72.308正火赤道带板15crmov485.22.8012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

22、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。3.2.2 材料的复验、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15crmov（化学成分测定和力学性能试验有问题），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

23、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。3.2.3 板材的预处理板材的预处理包括钢板的矫平和钢板的表面除锈两个方面。1) 钢板矫平钢板在轧制、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

24、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，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2) 钢板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

25、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7 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/m1

26、5253.3 球壳板的成形工艺3.3.1 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。图 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

27、及施工过程中停止点的见证检验等。3.3.2 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 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。

28、3.3.3 一次号料与下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，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。3.3.4

29、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8 2000吨油压机

30、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/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3.3.5 二次号料与下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。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

31、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

32、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3.3.6 球壳板的检查与修形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

33、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。第四章 400m3 15crmov球罐的组装与焊接4.1球罐的组装工艺4.1零部件的组焊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，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

34、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。 图12 零部件组焊时的坡口左图 球壳板与人孔凸缘的对接坡口 右图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

35、 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

36、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2) 上端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

37、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

38、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。4.2 整球的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

39、依次组装温带和上下极板，这样就组成一个整球3。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

40、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

41、。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。i. 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

42、具；(b) 小方块；(c) 马蹄形夹板；(d) 定位块ii. 下段支柱与上端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

43、.02330图20 赤道带吊装总顺序iii. 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iv. 赤道带调整按每块赤道板的赤道线，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

44、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 极带围板安装顺序v. 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

45、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、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vi. 极带中间板与极带侧板的安装按图纸

46、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

47、允许偏差见表12。vii. 整球的调整组装完成后，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。viii.

48、 组焊的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。4.2 球罐的焊接工艺4.2.1 施焊环境检测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5001000

49、mm处测得。4.2.2焊工资格检查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。4.2.3 焊前准备a) 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。b) 焊条的干燥焊条贮存应

50、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烘干，重复烘干的次数不应超过两次。c) 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

51、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16018024266.08.028.846.8d) 预热在距焊缝中心50mm处，两

52、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。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，预热温度为12014

53、0，实测温度不得低于120。温度的测量点4.2.4 球罐的焊接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）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