中石化清江石化有限責任公司

2臺x2000m3液化氣球罐

熱處理工藝方案

二OOO年七月

目錄

1.編制依據

2.概況

3.熱處理方法與工藝

4.流程與裝輅

5.熱處理前準備

6.熱處理操作

7.勞動力組合與崗位細則

8.熱處理效果評定

9.質量保證措施

10.安全措施

11.機具及材料一覽表

12.熱工計算

13.附圖

2000m、球罐整體熱處理工藝流程圖(1)

2000iw球罐整體熱處理保溫圖(2)

2000iw球罐整體熱處理測點布輅圖(3)

2000m；球罐整體熱處理工藝曲線(4)

2(XX)m3下級板溫度補償電加熱器布路圖⑸

噴嘴結構示意圖⑹

焊接試板固定示意圖(7)

?2

1.編制依據及執行規范

編制依據

2000m3球罐工藝圖

執行規范

《球形儲罐施工及驗收規范》GBJ94-98

《球形儲罐丁程施T工藝標準》SHJS12-90

《鋼制球形儲罐》GB12337-98

《鋼制壓力容器》GB150-98

《壓力容器安全技術監察規程》

2.概況

2.1概況介紹

清江石化有限公司2(XX)n「液化氣球罐為現場組焊的壓力容器，根據施工圖的要求

為消除球罐組裝與焊接的殘存應力和變形，改善焊縫及熱影響區的組織，減少產生應

力腐蝕條件，需現場對這臺球進行整體熱處理。

2.2主要技術參數

容積2000ma

內徑(p157(I)nim

材質!6MnR

介質液化石油

氣

壁厚48mm

設計壓力L75Mpa

設計溫度50℃

容器類別III

重量329624kg

結構形式混合式

3.熱處理方法及工藝

3.1熱處理方法及原理

本球罐采用噴嘴燃汨內燃法整體熱處理。原理為：以球罐本身為燃燒室，球外表

保溫，用0#輕質柴油為燃料，利用裝在球罐下部人孔上的油噴嘴為燃燒器，用壓縮風

將柴油噴入罐內霧化，用液化氣點火，使霧化劑燃燒，以對流和輻射方式，便球罐加

熱到一定的溫度，在這一溫度下保持一定的時間，球體鋼材在不發生相變的情況下，

發生塑性變形，從而釋放因組裝焊接產生的殘存應力，同時釋放焊縫中的殘存氫，細

化晶粒，改善金屬的綜合性能，避免延遲裂紋的產生，達到提高球罐的使用壽命和安

全性。

3.2熱處理工藝

3.2.1熱處理參數

a.恒溫溫度為：625r±25℃

b.熱處理溫度下恒溫時間：1.5小時

c.升溫速率：300℃以下，自然升溫300℃

以上，控制在40?80C/h

在300℃以上升溫和降溫階段，球殼表面上相鄰兩側溫點溫差不超過100℃o

d.降溫速率：

300℃以上溫度降率控制在30~50℃/h

300℃以下，自然冷卻

4.流程與裝置

工藝流程（見流程圖1）

裝珞

4.2.1加熱系統

由噴嘴、液化氣燃燒器、點火器及內外套筒等組成

a.噴嘴：油噴嘴為熱處理核心設備。采用外購產品，噴嘴安裝在下級人孔處，

安裝后必須以試燒以檢驗噴嘴的性能，在試驗過程中，調好油與壓縮空氣

的配合比（噴嘴結構見結構示意圖8）0

?2

b.燃燒器：普通為自制，它是環形點火器，起保證霧化油連續，均勻、穩定

燃燒的作用。

C.輔助加熱系統

對于2000m，球罐，必須在下級板拼縫上布路8?12塊吸磁式紅外線電加熱器（見布

珞圖6）,對下級板進行輔助加熱，輔助加熱系統由電源、電纜、加熱板、控制柜組成。

4.2.2供油系統

由油泵、貯油槽、過濾器、轉子流量計、調節閥等組成。

油槽的儲油量為3.51,在油槽出口處，力口100目的油過濾網，油泵兩臺，一臺為

備用泵，油泵出口設谿回流管，在油泵出口的旁通閥上設路1000L/h小時的玻璃轉子

流量計。熱處理用油量、風壓由熱工計算結果確定C

4.2.3供氣系統

供氣系統由液化氣緩沖罐、氣瓶減壓、調節閥、壓力表組成。

4.2.4供風系統：由5立方米/分鐘空壓機、緩沖罐及氣包組成。供風系統的作用

是送出霧化風以及液化氣燃燒用風，風壓控制及穩定燃燒時風壓控制見計算霧化風壓

值。

4.2.5排煙系統

排煙系統由煙囪，手控蝶閥、外設CO、蒸氣盤管裝路組成，在熱處理過程中，

2

應隨時調節蝶閥的角度，以滿足升溫、恒溫、降溫冬階段的需要。

4.2.6保溫系統

保溫系統由保溫材料，縱向拉條，橫向拉條，保溫釘組成。

保溫被由無堿、有堿超細玻璃棉和六角鐵絲網制成。其規格為1x1.5m和1x1m萬塊，

其厚度為120mm，保溫材料保證能耐最高熱處理溫度和保證其外表面溫度不大于60℃

，保溫層應緊貼在球表面，局部間隙不大于20mm,接縫嚴密。

人孔、接管、連接板均應保溫，柱腿從支柱與球殼連接縫下端起向下1m長度范

圍內應進行保溫，保溫層制作為安裝詳見制作圖2。

427測溫系統

由長圖記錄儀器二臺，熱電偶30只，補償導線1500m,交流穩壓器，便攜式表面

溫度計等組成，長圖記錄儀、熱電偶、補償導線應匹配，熱電偶接線座與補償導線聯

?3?

接部位應用絕緣膠布包緊，補償導線應作妥善固定，且不應埋在保溫材料下面。

熱電偶使用前應校驗，精度達到記錄基礎誤差±1%,在記錄儀記錄同時，也需手

工記錄，測溫點的分布和熱電偶固定方法見布路圖3、4o

4.2.8支柱挪移部位

由30噸千斤頂、挪移支架、測距指針組成，指針焊在支柱底板上，在基礎上畫

刻度，以測量位移量。

支柱挪移同時，配合拉桿的松緊工作。熱處理結束后，應及時調整支柱的垂直度，

在熱處理過程中，溫度每變化100C應調整一次，挪移柱腳時，應平穩緩慢，保證垂

直度，支柱挪移量如下：

100-20200-30300-40400-50500-60

溫度區間(℃)0-100

00000

柱腿挪移積累量(mm)15.731.447.162.878.594.2

DxaxAtD：球罐內徑

根據近似公式(L=----------------)計算而得a：16MnR熱膨脹系數

2△t：溫差

5.熱處理前的準備工作

組織質保體系人員、甲方代表、監檢單位共同對球罐的組裝、焊接進行檢查，其

結果應符合設計和規范要求。

與球體有關的焊接工作全部完畢，并有檢驗部門(包括無損檢驗)合格報告。

焊接后的球罐橢圓度，焊縫錯邊量、角變形、焊肉余高和表面打磨質量符合規范

要求。

罐內應清掃干凈，接管用盲板封閉，松開地腳螺栓和拉桿，將各支柱垂直度調整

合格，并在每一個支柱底板與基礎滑板之間裝設支柱位移指示器，基礎滑板表面應光

滑平整，交涂抹黃油，支柱底板上的螺檢孔和螺栓之間有足夠的位移量。

將產品焊接試板對稱布谿在赤道線外側，并與球殼板貼緊，使之接觸良好，間隙

處用鋁絲充實，具體固定方式見圖9。

熱電偶按圖3、4要求，應焊接固定完畢。

?4

熱處理工裝系統要全部安裝到位，按甲方認可的平面布輅國產來進行就位，并事先調試和試

燒合格。

熱處理機具材料要備齊，對受潮保溫被必須曬干后，才干使用。

安全消防工作要落實到位，除常規的安全防火、防雨措施外，還要按甲方針對現場不安全因

素的要求補充的“熱處理安全防范措施”進行檢查。

掌握熱處理前的48小時內的天氣預報，確保無雨無大風，并保證48小時內阻火氣源和施工

用電不斷。

熱處理前要辦特殊動火證，并通知甲方總部、車間和施工單位的安全消防部門人員到位，并

經氣體分析合格后，才干點火.

6.熱處理^作

6.1點火

6.1.1將煙囪上蝶閥全開

6.1.2打開液化氣分包上閥門，啟動空壓機，先對球罐內部進行吹掃，吹掃完畢后，

讓空氣緩沖罐內壓力穩定在0.2MPa,分氣包壓力穩定在0.1MPa,先找開液化氣燃燒器

的進風閥，再找開液化氣閥，壓力穩定在0.03MPa。用點火器(即單頭烤把)占燃液化

氣燃燒滯，緊接著找開壓縮空氣閥，先調到最小風壓().2MPa，再打開噴嘴送油閥，油

壓調到().2MPa,注意點火時一定要先打開燃燒器風閥，再打開液化氣閥，以防爆燃。

6.2升溫：按2000辦球罐熱處理曲線圖4和圖5操作。

調節噴嘴的油閥和風閥，注意火焰的顏色，保持中焰，3(X)℃前注意調節，縮小溫差，3(X)℃

后根據升溫速度逐漸加大油量，靈便調節風、油比，使升溫速度控制在20-60℃/h之間，升溫時

應先加風后加油，防止正壓反噴，浮現反噴應即將減少油量和液化氣量，一旦熄火，應用霧化劑

將罐內吹凈，再行點火。

6.3恒溫

當溫度達到625c±25℃之間時，重新調節風油比，減少供油量，控制球體任何一點溫度均

在恒溫溫度范圍內，溫差大時，可使火焰縮短，加大液化氣火焰，也可開大煙囪蝶閥，按熱處理

曲線lOOOm、恒溫1.5小時。

6.4降溫：按熱處理曲線操作

降溫時，應先減油，后減風，將火焰熄滅，關閉煙囪和其它所胡進氣口，及時觀察溫度下降

,5,

速度，控制在30-50C/h之間，溫度降至300C以下時，打開煙囪蝶閥，燃燒器住手工作，罐在

空氣中自然冷卻。

6.5注意操作事項

6.5.1點火時一定要先點燃點火器（即：自制的單頭烤把）再打開燃燒器的液化氣閥點

火。

6.5.2升溫時，先加風，后加油，如風和油的配比不協調，會造成反噴現象；如風壓

驀地降低，燃油驀地增加，由于風壓降低或者風量減少造成人孔附近壓力降低,

導致球罐上部的火焰和煙氣壓向下，人孔附近從而產生正壓反噴現象；或者在

噴嘴點著時.一開始就使用大火焰，也易浮現反噴現象。產生正壓反噴時，

只要燃燒器不滅，應即將適當減少油量，增大風量，當罐內形成穩定的燃燒

氣流循環時,反噴就消失，如果燃燒器被熄滅，要立即將燃油和液化氣住手

供應，按程序重新點火。

6.5.3降溫時，要調小火焰，應先減油，后減風。

7.勞動力組合與崗位細則

7.1勞動力組合:

項目隊長：1人技術負責人：1人安全監督：2人

供油：2人供氣：2人供風：2人

操作：2人保溫層維護：4人火焰監控：2人

電工：2人儀表工：1人工藝控制：2人

支柱挪移：4人備用車：1人測溫記錄：2人

生活服務：2人警戎：1人

合計：34人

7.2崗位細則

7.2.1工藝控制崗位

由負責熱處理的技術人員擔任，嚴格控制熱處理工藝過程，要按方案要求進行，并隨時解決

熱處理過程中發生的各種技術問題。

7.2.2調節操作崗位

,6,

負責整個熱處理過程中的操作控制，隨時檢查油、風、氣各系統的供給情況，精心調節控制

臺上油、風、氣的壓力，保證工藝曲線的正確性，為縮小球殼壁溫差，在低溫階段，加大霧化劑

壓力和燃油壓力，在罐內大量傳熱，以提高罐內溫度來改善輻射、傳導效果，在打點記錄階段(3(X)°C

以上)調控煙囪蝶閥，減緩煙氣的排放量，促使煙氣向下循環。

7.2.3供油、氣崗位

負責油、氣的正常、連續供應，時常檢查油、氣壓力以及有無泄漏。

7.2.4供風崗

保證按要求的壓力政黨供風。

7.2.5火焰監控崗

負責點火、火焰監控及蝶閥調節，密切與控制臺崗位配合，及時進行火焰調整。

7.2.6測溫記錄崗

負責測溫裝貉在熱處理過程中正常T作,并根據儀器打出的數據,按時做好手T記錄,對記

錄結果加以統計分析，及時向工藝控制人員反映。

7.2.7保溫層崗位

在熱處理過程中，隨時檢查保溫情況和保溫效果，并及時處理保溫層局部開口與未貼緊現象，

對試板部份的保溫特別要注意，

7.2.8支柱挪移崗位

在熱處理過程中，按溫度和時間要求，進行支柱的挪移工作，挪移時應注意拉桿的松緊程度，

并保證支柱的垂直度，同時做好位移記錄。

729安全監督崗

熱處理過程中巡回檢查油、氣、電器設施以及周圍的不安全因素，與現場指揮密切配合，及

時消除事故隱患。

8.敏簸果評定

8.1熱處理工藝曲線檢查

檢查熱處理工藝曲線是否在熱處理工藝要求范圍內。

8.2產品試板的機械性能試驗

通用產品試板機械性能試驗結果來間接地反映熱處理效果，具體內容應符合

GBJ150-98.

?7

9.質量保證措施

9.1在經理部以質保師為首的球罐質保體系的領導下，對熱處理全過程進行質量控

制。

9.2熱處理前，熱處理責任師應將方案向班組進行詳細技術交底。

9.3熱處理前，經理部要蛆織一次質量大檢查.對熱處理的各項準備T作認真檢查、整改.

9.4熱處理過程中，各崗位要認真操作，互相協調，互相配合，服從統一指揮。

9.5熱處理結束后，要認真進行效果評定工作。

10.安全保證措施（針對性的安全防火措施另編寫）

10.1球罐周圍要設輅可靠的防火墻，并在現場周圍布珞若干消防滅火器材。

10.2熱處理前，應申辦特殊動火證，并要求廠方安全部門派人現場監護。

10.3熱處理前，應向班組進行詳細的安全交底

10.4各崗位操作人員必須熟悉操作要求，熱處理過程中，不得擅自離開崗位。

10.5熱處理現場應設安全警戒線，應掛嚴禁吸煙牌，安全員應對全過程進行監護。

10.6人孔下方應派經驗豐富的操作人員操作，防止正壓反噴現象。

10.7廠方消防部門派人及泡沫消防車現場值班，確保安全。

10.8非操作人員嚴禁進入警戒區內。

10.9球罐周圍液化氣裝輅還應打開噴淋裝輅。

10.10罐內盡量不存氣或者少裝氣。

10.11操作人員在熱處理時，不能放空或者有任何泄漏排放要嚴格檢查。

11,機具及主要材料計劃表

序號名?稱規格數量備注

1i5噴嘴GD5.6X91只

21攵化氣燃燒器2只自制

3,導火器1只自制

4|勺外套筒2只自制

?8?

5!Jt油槽2mxl.5mxl.5m1只自制

6i布過渡器Dg401只自制

7i5輪油泵ZCY-11/14.52只外購

81受制臺1臺外購

lOOOL/h

9J歷離轉子流量計1臺外購

10：夜化氣05噸外購

11(沖柴油10噸外購

O.5ITIA

12:夜化氣分氣包1只自制

tplmXf^jzm

13臺氣緩沖罐1只庫存

(P1.2mxk2.3m

14冷氣分氣包2只庫存

W-9/1DY

15者壓機2只調入

(p5i人j具T)

16明囪1只庫存

rrtdQA

17尹控蝶閥1只庫存

18咸壓閥2只18

T|1W16/nrSO

19■段止閥1只19

JIIW-l^/DHO

20；或止閥3只20

111W-16/DP75

21

21設止閥11只

JHW-16/Dg20

22

22:

或止閥Y-1000.6MPa8只

23,上力表XWT-3004只

24仁圖記錄儀WRN-0.102只

25:WRNx2.5

為電偶230支

2b

26，卜償導線數字顯示式1500m

27

27殳面測溫儀1塊

215

28:￡流穩壓器規格1臺

々小

由7-L

序號名稱30T數量

29F斤頂20#槽鋼8只

白生||__________

30支柱挪移支架帶框lxl.5m12只

31香火鏡手提式1只

5KW110V

32(：0和干粉滅火器各15支

2

33'T外線電加熱器35塊

?9?

34六角鐵絲網寬1m3000m

熱電偶固定螺栓螺

35M16x4O3

母

36有堿超細玻璃棉60m360kg/m3

37無堿超細玻璃棉60m?60kg/m3

38細鐵絲60kg

39

8#1600

鐵絲m

4。

-3OX3/A3

扁鐵4000

41m

圓鐵(p!6/A3

422,0m

槽鋼uo

Al

Olli

槽鋼[20

zL4

T427/(p2.5

電焊條

454CiKo

T427/(p4.0

電焊條

46

乂33/20//

47鋼管

qjdj八n760m

鋼管

48出80m

49鋼管80m

50棉手套10付

51墨鏡4付

52手電筒3杷

53圓鋼(p1030m

54

橡皮電纜線3xlOmm2300m

55

單股銅芯線25mm?300m

56

銅芯線1()mm?200m

加熱板插件40套

序號名稱規格數量備注

57總電源電纜95原有

58溫控柜1臺原有

59塑料鋁芯線95100

oO111111^

碘鴿燈架m

.CZX八

?10?

61鵬鋪燈管10(Ow20支

621女皮線2x1.5mm：200m

630U鋼(p1220m

j鋼A40x40x315m

12.熱工計算

12.1原始數據

球內徑：d=15700mm

球外徑：d=15796mm

殼板厚：6=48mm

I

絕熱層厚：6=120mm

2

絕熱層外徑：d=16036mm

3

環境溫度按：t=20℃計

空

球體(包括柱腿)分量：W=329t

絕熱層外表面積：P=4兀x(7.85+0.048+0.12)2=807.87m?

隔熱層容重：P=60Kg/m3

絕

絕熱材料分量：G=n/6(d-d)P=n/6x(16.03675.796、)x60

絕32絕

=5730.1kg

另加柱腿部份絕熱層總重取：G=6400Kg

絕O

12.2球殼板升溫所需熱量Q(kcal/h)

I

Q=WXCXAt(W：球罐分量；t：球殼板升溫速度；C：16MnR板材比熱)

I

計算結果如下:

?11

比熱(kcal/kg.

升溫區間℃升溫速度計算式Q(kcal/h)

(kcal/h)℃)

4032900x0.115x0151x104

20-1000.115

6032900x().115x60227x104

4032930x0.125x0164.5x10,

100-2000.125

6032900x0.125x60246.8x1().

4032900x0.133x40175x104

0.133

2D0-300604U4?J八15

32900入0.14J人

300-4000.145ion父乂iHi

?01066x1(),

400-500an0.16237900x0162x30159.9xl0>

2032900x0.180x20118.4x10.

500-600300.18032900x0.180x30117.7x10

10329(X)x0.192x1063.2x104

600-650恒溫0.1920

12.3球殼板及絕熱層傳熱損失熱量Q(kcal/h)

2

由Q=-------------，一至------------------

(8/XF)+(8/XF)+(l/Fa)

III222空

式中：t：球殼板溫度°C

板

t：周圍空氣溫度°C

空

6：球殼厚度m

I

8：絕熱層厚度m

2

Q16MnR板導熱系數：kcal/m2.h.℃

I

入：絕熱材料導熱系數：kcal/m2.h.℃

2

Fa：絕熱層外表面對空氣的散熱系數：cal/iw.h.℃

空

F：球殼板核算傳熱面積(取幾何平均值)

1

F=nd.d=3.14x15.7x15.796M79m2

112

F：絕熱層核算傳熱面積(取幾何平均值)

2

F=7rd.d=3.14x15.796x16.036M95m2

223

?12?

計算結果如下:

序號溫度符號計算式Q(kcal/h)

1200

100-200

21(X)Q2x1。

OG48/43.92x779+().12/0.039X795+1/1255x7.26

0+2

320-100Q,......................xIS1x10

2

20v-2v

42005.8x10*

Q;

0.048/41.04X779+0.12/0.()496X795-H/1255x8.l

2十5.8

----------------x18

5100-200Q3.9x2

2

300-200

6300q10.8x10*

0.048/37.8x779+0.12/0.0604x795+l/1255x8.88

5.8+10.8

--xl(h

8.3x18

720()-3000q2

400-20

8400Q17.27x18

20.048/37.8x779+0.12/0.0712x795+l/1255x9.48

10.8+17.27

9300-400214xl0?

Q;

500-20

24.74x)0?

10500Q0.M8/30.96X779+0.12/0.082x795+l/1255x10.14

17.27+24.74

-----------------x

221x104

11400-500q

600-20

34.1x10.

12600q().048/28X779+0.12/0.()932x795+1/1255x10.72

24.74+34.1

-----------------X1()4

2y42Xl0?

13500-600Q

;約600恒溫時Q

2

34.1xlQi

146(X)-650Q

12.4球殼內壁溫度：t(

Q3

t=t+---------------

I2

XF

1

?13?

t:球殼外壁溫度

2

球殼內壁溫度計算結果：

序號外壁溫度°C計算式結果

2.0x10x0.048

1100t=100+..............100.03

143.92x779

5.8x10x0.048

220()t=200+.......................................200.09

141.04x779

lU.oX1XU.()4o

3300t=300+300.18

137.8x779

1727y10j(MS

t=400+.......................................

4400'34.02x779400.32

24.74x10：x0.048

5500I：500+30.96x779500.49

34.1x10x0.048

6600t：600+28x779600.75

依上計算結果可知：

I1

12.5絕熱層外壁溫度t

外

由t=t+Q/Fa計算結果如下:

外空2

序號外壁溫度℃計算式結果

2.0x1(h

1100t=20+.......22.20

1254.63x7.26

5.8x10：

2200t=20+..............................25.71

外1254.63x8.1

10.o^l0*

3300t=20+..............................29.69

1254.63x8.88

1727^)(1.

4400%20+1254.63x94)31.46

24.74x104

5500t：20+1254.63x10.4438.89

34dxl0?

6600l=20+1254.63x10.7245.35

依上可見：t=45.35℃<60℃,符合規范要求)

C外

12.6絕熱層吸收的熱量Q；

由Q=GC(t—t)

3沱.箔CD空

式中：C：絕熱層的比熱，取0.2kcal/kg.℃

t：絕熱層高溫內壁和低溫外壁在某溫度區間內的算術平均溫度℃

CD

?14

I計算結果如下:

CD

序號外壁溫度C計算式結果

120-100[(20+100)/2+(22.2+20)/2]/240.55

2100-200[(100+200)/2+(25.71+22.2)/2]/288.85

3200-300[(200+300)/2+(29.69+25.71)/2]/2138.85

4300-4001(300+400)/2+(31.46+29.69)/2]/2190.36

5400-5001(400+500)/2+(38.89+31.46)/2]/2242.59

6500-60()((500+600)/2+(45.35+38.89)/2]/2296.06

7600(600+,535)/2322.67

Q計算結果如卜:

3

序升溫區間C升溫速率℃/h計算式結果

406400x0.2x(40.55-20)x0.46400x0.21.05x10

120-100

6()x(40.55-20)x0.66400x0.2x(88.85-158x101

4020)x0.46400x0.2x(88.85-20)x0.6352x10

2100-200

600400XU.2x(133.8。-2.())x().464()。x().25.29xIO?

40x(130.63-ZUJXU.oO4UUXU.ZK[1VU.JO0.1X1CM

3200-300

OU9.ISX10*

QA64onv八2Vl212]今)?A/inn丫

30

4300-4000.2x(242.59-20)x0.36400x0.2x(

-----------408.77八104

296.06-2())x0.26400x0,2x(296.06-S7x104

5