大型低温常压LPG储罐现场安装工法.doc
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1、 大型低温常压LPG储罐现场安装工法精品.目 录前言1 工艺原理及程序2 特点3 适用范围4 安装施工4.1 焊接工艺评定4.2 焊工资格考试4.3 罐体的预制4.4 主要组装和焊接工艺5、机具设备及劳动组织6 质量要求7 主要安全措施8 效益分析9 工程实例精品.大型低温常压LPG储罐现场安装工法前言石油液化气(简称LPG)在低温常压时能以液态存在,使用低温常压方法储存石油液化气(此处看不清)方法,特点是可以经济地大容量储存液化气。使用地上式园筒形拱顶双层金属结构(即双壁、双顶、双底)储罐是储存方法之一。内罐为平底、平吊顶,用于储存介质;外罐为平底拱顶,用作保冷保护罐。储罐保冷结构为内罐壁
2、和顶的外侧贴玻璃棉,内外罐壁之间填膨胀珍珠岩颗粒,内罐底和外罐底之间衬垫水泥珍珠岩保冷材料。储罐内壁钢板具有良好的耐低温性能,能承受低温状态下介质的静压和罐体自重。本工法编写是遵循美国国家标准API620(“大型焊接低压储罐设计和建造”)和ASME有关要求进行。储罐结构和技术参数见表1和图1。表1 40000吨低温常压LPG储罐主要技术参数设 计内 罐外 罐规 范API620 第八版 1990容 量40000吨介 质种类丙烷/丁烷蒸发气体比重0.582/0.601设计温度-45/-10环境温度设计压力-49014.7KPa负 载1.20KPa风 载40m/s抗震等级里氏7级腐蚀裕量00焊缝系数
3、100%(壁板)蒸发率最大0.065/0.045%/天(35 5m/s)材 料壁 板A537CI.2,A516Gr.60A283Gr.C,A516Gr.60精品.A131Gr.B,A573Gr.70顶结构A36接 管A537CI.2,A516Gr.60A333Gr.3,A333Gr.6A283Gr.C,A53Gr.B法 兰A537CI.2,A516Gr.60A350Gr.LF3,A350Gr.LF2A283Gr.C,A105螺栓、螺母A320Gr.L7/A194Gr.4A307Gr.B保冷吊顶玻璃棉壁玻璃棉毡和珍珠岩粉底珍珠岩水泥检 验射线探伤按API620磁粉探伤按API620着色探伤按AP
4、I620真空试验底板(21.4KPa)气压试验18.6KPa水压试验27100mm(水位)重量 吨/台 (未包括保冷)罐 体1838.5人孔和接管13.4附件和钢结构254.3总重量2106.1罐顶气升部分460 1 工艺原理及程序储罐特点:直径大、高度高、重量重、双层壁及外拱顶。如何又快、又好、又经济安装罐顶是一个难题。本工法介绍的是采用正装法同时安装内外罐壁板(即内外罐壁交叉着层层加高),采用气顶法安装罐顶,即在罐内底板上将罐顶组装成一体(外罐顶板、顶结构、内罐吊顶),再用气顶法单独将罐顶整体沿着内罐壁顶升到罐顶部,再与内外罐壁在高空连接。这是一种安装新工艺。气顶需用的气体压力由下列式子计
5、算:精品.P=(Q+f)/S (毫米水柱)精品.精品.式中:P为气体压力,单位毫米水柱 Q为被气顶部件总重量(罐顶整体及工装组件重量),单位吨 S为被气顶部件横截面积,单位平方米 f为气升时存在的磨擦力(密封件与壁板、钢丝绳与滑轮等产生磨擦力),f值是经验数值,与气升结构有关,f值与Q值相比很小,一般取Q值1%3%,单位吨。由于罐直径很大,所以S值也很大,即使数百吨重的罐顶,需要气压也很小,一般大风量鼓风机额定风压达到360毫米水柱,就可以实现将大重量罐顶气升起来的目的。LPG储罐的安装采用内外壁板交替正装,埋弧自动焊焊接环缝;手工电弧焊焊接纵缝,当内罐壁板安装至第四层,外罐壁板安装至第五层时
6、开始在罐内安装顶部钢结构及顶板,进行内外罐底板之间的保冷,安装内罐底板及吊顶板。当内外罐其余壁板及外罐壁上部承压圈安装完成后,采用气升法将顶结构连同顶板、吊顶板气升至顶部,与承压圈连接,再完成附件安装。进行压力试验及完成内外壁板之间及吊顶板上的保冷,最后充氮、表面油漆。LPG储罐安装工艺流程图见图2。 图2. 双壁金属低温常压LPG储罐主要安装工艺流程图 基础尺寸检查 罐体安装方位的确定 罐地脚栓位置检查 外罐底边缘板安装和焊接 外罐底板安装和焊接 精品. 外罐底板排水孔的焊接 外罐底板检查 外罐底圈壁板的安装和焊接 外罐底圈壁板检查 底层珍珠岩混凝土圈的浇注 检 验 内罐边缘板的安装和焊接
7、 检 验 内罐底层壁板的安装和焊接 检 验 内罐、外罐壁板的安装和焊接(内罐至第四层,外罐至第五层) 检 验 外罐顶结构及顶板的组装和焊接 检 验 完成内外罐其余壁板组装和焊接 检 验 内罐吊顶的铺设和焊接 检 验 内罐项角钢、外罐承压圈的安装和焊接 检 验 用气升法将内外罐顶升到顶部并焊接 精品. 内罐底部保冷施工 检 验 内罐底板的铺设和焊接 检 验 内外罐壁预留通道口的封闭、焊接 检 验 罐梯子及内外附件的安装 外罐地脚螺栓的安装 内罐水压试验、基础沉降测量 检 查 外罐气压试验 检 查 罐顶阀门的调试 内外罐壁间保冷材料的填装、外罐油漆 用N2置换罐内空气 注:以上施工程序可根据实际情
8、况作适当的变更2 特点2.1 本工法采用预制厂深度预制,交叉作业施工,现场省时省工省力。2.2 本工法罐壁采用正装法,重要的壁板对接缝可以使用自动焊。2.3 本工法采用气升法仅单独气升大型双罐顶。2.4 本工法能保证低温钢焊接质量,同时便于全面质量控制。2.5 本工法施工作业面大、设备、机具利用率高。精品.3 适用范围本工法适用于大型焊接双层金属储罐、大型冷藏产品低压储罐、大型立式园筒形钢制焊接油罐正装法施工。4 安装施工4.1 焊接工艺评定根据API620 4.6对所焊板材的焊接工艺(WPS)进行焊接工艺评定(PQR),评定程序及标准按ASME第IX篇中规定进行。4.1.1 材料的认定根据罐
9、体使用参数,内罐壁板采用A537CI.2,A516Gr.60,外罐壁板采用A283Gr.C,内罐板厚为6.427.6mm不等,外罐板厚为4.842mm不等。按ASME标准A573CI.2属P1和G3,A516Gr.60属P1和G1,这些钢材的技术指标必须符合API620.2和附录R中R.2的要求,按钢厂的钢材质量证明书对钢材进行验收,必须时尚应进行复验。焊接材料需符合ASME第二卷C篇中的要求。4.1.2 焊接方法及焊接材料的确定选用焊接方法应根据罐体结构、尺寸、材质、组装方法及利于保证质量提高效益等因素确定,再根据图纸要求、主体材质和焊接方法确定焊接材料。内罐钢材A537CI.2,A516G
10、r.60,属铁素体型低温钢,供货状态为调质,通过加入细化晶粒的合金元素以及采用热处理方法来提高低温韧性。焊接时,如果选用过大的焊接线能量,高温停留时间过长,冷却速度减慢,至使焊接热影响区的组织和性能发生不良影响,原有的热处理效果受到损害,过热区晶粒长大,导致低温韧性的下降。根据低温钢的特性,在选择焊接方法时除考虑经济、效率外,应考虑选择的焊接方法的线能量不能过大并能加以调节,故现场对环缝选用埋弧自动焊(SAW),用较细焊丝、小规范、多焊道,纵缝选用手工电弧焊(SMAW)。精品.焊接材料的选择根据LPG储罐的工作条件,应选配相应的能满足使用要求的焊接材料,焊缝金属要满足在工作温度下,对低温韧性的
11、基本要求,且不低于母材经焊接加工后的最低韧性水平,所选用的焊接材料见表2表2 焊接工艺评定(PQR)项目表序号材 质板厚(mm)接头型式填充金属焊接方法试验项目焊接位置1A537C1.2-A537c1.26 6对接NB-1SJSMAW拉伸弯曲冲击3G2A537C1.2-A537c1.238 38对接US-49AMF-33HSAW拉伸弯曲冲击2G3A537C1.2-A537c1.216 16对接NB-1SJSMAW拉伸弯曲冲击3G4A516Gr.60-A516Gr.606 6对接LB-47SMAW拉伸弯曲冲击3G5A516Gr.60-A537c1.29 9对接LB-52NSSMAW拉伸弯曲冲击3
12、G6A333Gr.3-A333Gr.33.91 3.91对接TGS-3NGTAW拉伸弯曲冲击6G7A350LF3-A333Gr.35.54 5.54对接TGS-3NLB-52NSGTAWSMAW拉伸弯曲冲击6G8A333Gr.3-A333Gr.36.35 6.35对接TGS-3NLB-52NSGTAWSMAW拉伸弯曲冲击6G9A333Gr.15.5 5.5对接TGS-1NGTAW拉伸6G精品.-350LF2NB-1SJSMAW弯曲冲击10A516C1.2-A333Gr.39.0 9.0对接TGS-2NLB-52NSGTAWSMAW拉伸弯曲冲击6G11A537C1.2A333Gr.39.0 9.
13、0对接TGS-1NLB-52NSGTAWSMAW拉伸弯曲冲击6G12A283C-A283C12 12对接B-14GTAWSMAW拉伸弯曲冲击3G13A131B-A131B1717 对接US-36MF-33HGTAWSMAW拉伸弯曲冲击2G14A573Gr.70-A573Gr.7021 21对接LB-47GTAWSMAW拉伸弯曲冲击3G15A285Cr.c-Sus30488 对接NC-39GTAWSMAW拉伸弯曲冲击1G16A537C1.2-A516Gr.6088 对接US-49AMF-33HGTAWSMAW拉伸弯曲冲击2G4.1.3 焊接工艺评定的标准及项目按ASME第IX篇焊接和钎焊评定,施
14、焊试件,检验和测定试样性能,内容包括重要参数、附加重要参数和非重要参数。根据低温常压LPG储库的钢材、接头和坡口型式、焊接方法、焊接材料、焊接位置、焊接设备、焊接线能量和层间温度、焊后热处理、环境条件等,由技术熟练的焊工,按预先制订的焊接工艺规程焊接试件,并按标准进行各项检测,直到评定合格,从而确定所拟定的焊接工艺能否保证焊接接头具有所要求的使用性能。焊接工艺评定项目见附表2。4.1.4 主要焊接工艺 精品.主要焊接工艺参数见表3。表3 主要焊接工艺参数一览表材 料焊接方法焊接材料电流特性电流A电 压V焊接速度(cm/min)备 注A537C1.2-A537C1.2(A516Gr.60)SAW
15、MF-33H/US49ADC350-48026-2830-55层间温度小于200;每层焊缝厚度不超过12mm。A537C1.2-A537C1.2SMAWNB-1SJAC90-18021-264-10同上A537C1.2-516Gr.60SMAWLB-52NSAC100-18021-264-10同上A516Gr.60-516Gr.60SMAWLB-47AC100-18021-264-10同上A573Gr.70-573Gr.70SMAWMF-33HUS-36AC100-18021-264-10同上A131Gr.B-A131Gr.BA283Gr.C-A283Gr.CSAWB-14DC360-4802
16、6-2830-55同上A283Gr.C-A283Gr.CA131Gr.B-A131Gr.BSMAWAC100-19021-264-10同上4.2 焊工资格考试 按API620要求,所有被选作手工焊接的焊工和选作自动焊的焊接操作工,都要经过ASME第IX关于焊工评定的规定进行考试。考试试样经外观检查后,按ASMEIX篇射线检查标准探伤和评定,外观检验需符合锅炉压力容器焊工考试规则要求。对考试合格的焊工或焊接操作工,指定一号码、字母或符号以资识别,具体考试项目见表4。考试合格的焊工和焊接操作工,在现场焊接中所焊项目必须符合其考试合格项目。精品.4.3 罐体的预制为了保证安装质量,要求罐体在工厂车间
17、预制,建立质量控制体系、编制生产工艺和检验纲要,合格部件才能运往现场安装。 表4 焊工考试项目焊接方法焊接位置材 质板 厚填充金属SMAW2GA283Cr.C-A283Cr.C1414NB-1SJSAW2GA283Cr.C-A283Cr.C1414MF-33H/US-49ASMAW3GA283Cr.C-A283Cr.C1414NB-1SJSMAW4GA283Cr.3-A283Cr.31414NB-1SJGTAW+SMAW6GA333Gr.3-A333Gr.32管5.5 5.5TGS-3N+NB-1SJGTAW+SMAW6GA333Gr.3-A333Gr.34管8.6 8.6TGS-3N+NB-
18、1SJ图3 预制加工程序 阅图纸 编工艺 材料确认 划线 切割和坡口加工 打 磨 尺寸检查 精品. 标 记 标 记 标 记 焊 接 焊 接 (边缘板 卷 板 开 孔 标 记 标 记 扇形吊顶板 弧度检查 预装配 机 加 扇形顶板)(壁板承压圈等) (顶结构) (人孔) (接管)钢板的切割和焊缝的坡口,宜采用机械加工或半自动火焰切割加工,板的园弧边缘,可采用手工火焰切割加工,剪切加工只限于9mm以下厚度钢板。焊接坡口表面应平整光滑,不得有夹渣、分层、裂纹、溶渣表面硬化层等缺陷。必要时对板材的焊接坡口表面进行磁粉或渗透着色探伤。热煨成型的构件,不得有过烧、变质现象,其厚度减薄量不应超过1mm,具体
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