盐水储罐焊缝焊后消应力热处理施工方案.pdf

安顺控股集团有限公司（上海）盐水贮罐焊缝焊后消应力热处理施工方案产品位号 V96300 工程编号 单项工程编号 文件编号工程名称 盐水贮罐焊缝焊后消应力热处理工程地点性质■ 大型（重点）、装置型 □中小型工程类别 ■ 新建 □ 扩建、 改造 □ 检修■ 单项 □ Ⅰ、Ⅱ类 □Ⅲ类版本 日 期 页 次 说 明0 2014.07.15 所 有 报审、报批1一、 概述1.1、编制说明本方案为《苏威特种聚合物（常熟）有限公司》制作的年产 8000 吨聚偏二氟乙烯和 3000 吨氟橡胶项目中：盐水贮罐设备设计制作过程中要求对筒体、顶板、底板、人孔及相关最终焊缝作焊后局部消除应力退火热处理 需要热处理的低温压力容器钢板材质为 15MnNiDR,板厚 8-14mm，筒体内径φ10000mm,高 9300mm为确保安全可靠经济的实施热处理工作，根据设计技术要求，拟定如下施工方案 :1.2、编制依据1.API620-2009 《大型焊接低压储罐设计与制造》及附录 R2. JB/T6046-1992《碳钢、低合金钢焊接构件焊后热处理方法》3. ASME SEC.VIII-DIV.1, 20134. SH/T3524-2009《石油化工钢制塔、容器 现场组焊施工工艺标准》二、热处理内容2.1、壁板环焊缝：L：31447.3mm 二条；L：31441.1mm 二条；L：31133.2mm 二条2.2、壁板纵焊缝：L:2000mm 六条；L： 1800mm 三条；L:1684mm 三条2.3、罐底对接焊缝：L：9911mm 二条；L:7737mm 二条.2.4、顶板及其他 相关焊缝根据现场要求确认。

具体材质及壁厚参见下面附表！三、热处理目的、技术要求3.1、目的消除筒体（壁板、顶板、底板及相关最终焊缝 ）焊接组装的焊接残余应力，减缓介质对钢板的应力腐蚀改善接头和热影响区的综合性能；同时能消除焊缝中有害氢气，防止焊缝氢脆和延时裂纹的产生，提高设备的使用寿命3.2、工艺曲线恒温温度 620±20℃恒温时间 1小时升温速度 55～ 220℃ /h降温速度 55～ 280℃ /h（根据规范要求 400℃以后可不予控制）℃620 ℃± 20℃保温 /1h55~220℃ /h 55~280℃ /h≤ 400℃自升 ≤ 400℃自冷0℃时间虽然设计要求 400℃以前可不予控制升温速度， 但考虑到 400℃以后能够保证塔体温度均衡，实际操作时在 400℃以前应将升温速度控制在 100～ 200℃ /h 范围之内四、热处理工艺质量的评定验收本次热处理工程质量的优劣应从以下 几个方面进行评定验收4.1、热处理试板设备名称设备位号材 质 部位 高度（mm）壁厚（mm）直径（mm） 重量（kg）盐水贮罐5-15-25-315MnNiDR筒体（壁板）2000 10 10000 4937×21800 8 10000 35541678 8 10000 3313顶板（封头）对接缝及环焊缝14 9960×1338 7888罐底4条对接缝及角焊环缝14 10150 8893人孔及其它产品焊后热处理试板按制造单位 提供相应的技术要求评定及验收 .4.2、热处理工艺曲线提供焊后消应力热处理所有的热处理工艺曲线，采用连续式记录仪自动记录（ 400℃以下不记录）并按相应的技 术要求评定验收。

4.3、热处理后的变形每一在热处理前必需检查尺寸公 差，检查结果应符合图纸要求五、热处理方法本工程热处理采用 LCD 陶瓷履带式电加热工艺， 于焊缝为中心在工件外壁均匀布置加热热源，外壁铺设保温绝热材料，利用金属直接导热加热工艺上述热处理过程由本公司采购的的 ZWK系列智能温控仪全程全自动温控，温控方式采用 PID自整定运算及模糊运算功能、 8段斜率 /保温设定，控温精度± 1℃，温度均匀升温速度以分钟单位 0-999℃可调 ;保温时间0-99.59小时可调 ;降温速度以分钟单位 0-999℃可调 ;一次设定自动完成 ;实测温度\工艺温度同一画面双色显示配置完整的超温\断偶警示;过流 \过压保护系统;加热器故障显示等PID 实现多点群控，屏幕显示各点温度，自动修正加热功率系数，自动记录温度曲线，确保控温精 度达到均匀加热之目的六、热功计算（按最厚板材及 一次性热处理单条焊缝长度）6.1、热工计算参数见表 6-1序号 项 目 参 数1 工件直径 10000mm2 工件板厚度 8-10mm3 材质 15MnNiDR4 单条焊缝长度 约： 31463mm5 保温棉厚度 50mm6 保温棉容重 128kg/m37 保温棉宽度 600mm(单侧离加热器边≥ 200mm)8 保温棉重量 130kg9 钢材比热 500℃： 0.16kcal/m2h℃ 600℃： 0.18kcal/m2h℃10 钢材导热系数 500℃： 30.96kcal/m2h℃ 600℃： 28kcal/m2h℃11 保温棉导热系数 500℃： 0.074kcal/m2h℃ 600℃： 0.0828kcal/m2h℃12 保温棉比热 0.24kcal/kg℃13 环境温度 25℃14 加热器功率 加热器每片额定功率 10kw； 50Hz 220V15 加热宽度 焊缝单侧≥壁厚 6 倍，约： 120mm表 6-1 加热炉热工计算参6.2、计算以下是升温到 500℃ ~600℃期间，升温速度按平均 100℃ /h 计算，综合环焊缝焊后热处理及履带式加热器表面功率、发热面积计算结果：每条焊缝约为 180KW。

七、热处理现场工艺设计本次热处理现场工艺设计由 供电系统、加热系统、测温系统等部分组成7.1、供电系统由于热处理的不可逆性，须确保现场热处理的供电和安全用电根据以上计算，本次按单条最长焊缝的热处理需要 1 台 180KW 温控仪（如需多条同时处理，功率增倍），即供电系统输出的最大功率为 180KW 时可以满足热处理时的供热需求从 变压器至热处理施工现场应设置 DZ-600/600 自动空气开关 1 只，由变压器至 1 台温控仪的一次导线（中间经空气开关）为 3×90/2×35mm2铜蕊电缆 1 根7.2、加热系统（ 1）加热器的布置本工程热处理采用加热工艺，根 据热功计算，所需加热功率 180KW，采用 LCD 履带式加热器 18 块（备用 18 块），每片加热功率为 10KW，外形尺寸 1720× 130mm，设计总功率为 180KW（单条焊缝）加热器以焊缝为中心，周向均布使工件环缝 达到均匀加热退火之目的 2）保温层的铺设保温材料应符合 QJ/GN30-89 标准，加热时外层温度应不高于 60℃，选用保温性能好、导热系数低，硅酸铝纤维针刺毯，为了减少热损失，热处理保温层厚度不得小于 50mm。

保温宽度 600mm，保温层之层应注意接缝错开搭接严密，并用铁丝轧紧，防止热量散失，以防止局部温差过大而形成热应力3、测温和控温系统本次热处理工程采用 K 型简装热电偶测温，热电偶的补偿采用铜 —康铜补偿导线并通过 ZWK-180 型智能温控仪控温，智能温控仪输出功率为180KW，温度控制范围 0—1000℃，控制精度 ±1℃，将设定的工艺参数输入进行温度控制整条焊缝长度：共分布 6 个控温点（如图一），满足相邻控温点间径向间距在 4.6 米范围内）感温元件使用点焊在壳体外表面， 能真实的反应工件的实际加热温度，各点温度控制均由仪表监视， PID 自动修正功率系数控温过程均由仪表屏显示，并由连续式记录仪自动记录 6 点工艺曲线八、热处理的详细工艺措施及热电偶的布置1. 首先将底板的拼缝焊接完成后 , 对其进行 RT 检测合格后做热处理 .此时需将整个底板放在支撑架上面 , 支撑架离地面的高度至少应有50cm. 采取在焊缝的外表面放置加 热带和保温棉如下图所示：底板上共有 5 条拼缝 ,2条拼缝一起做热处理 . 热电偶布置如下：AC1AC2AC3AC42. 顶板拼缝全部焊接完成后，跟下一段 筒体连接后对顶板拼缝做焊后热处理，这样可以有效的防止变形 .AZ4AZ3AZ2AZ1AZ16AZ15AZ14AZ13AZ12AZ11AZ10AZ9AZ8AZ7AZ6AZ53. 筒体侧壁板与底板的角焊缝 , 以及筒体侧壁板与顶板的角焊缝采用绳状加热带进行热处理 . 环绕整周，共均布 6 个测温点 .采用绳状加热带采用绳状加热带采用绳状加热带4. 筒体的环缝共有 3 道。

每道环缝等 RT 检测合格后，单独做局部热处理 . 采取在焊缝的外表面放置加热带和 保温棉如下图所示：热电偶(整圈环向均布）外侧保温棉支撑板九、热处理的防变形措施为减少热处理期间由于工件自重及热膨胀产生变形 每条焊缝应根据焊接进度跟进必须严格执行加热工艺规范， 确保在热处理时各部位温差达到工艺技术要求，防止温差应 力过大造成的变形十、施工安全注意事项10.1、由于热处理工作的不可逆性，故必须在供电、防雨及避开易燃易爆等安全场所内作业并经质检部门检验合格，填写热处理申请表交热处理部门，方能将该工件热处理10.2、现场热处理的由施工经理 负责指挥，其它操作人员要坚守工作岗位，听从指挥，并严格按照 热处理工艺规程进行操作10.3、加热区四周应挂上 “有电危险 ”指示牌四块，并将有电危险区与通道隔断禁止行人靠近加热区，操作室门口应写出 “机房重地，闲人免进 ”字样，无关人员未经责任工程师或施工经理许可，一律不得进入操作室，以防止设备人身事故发生10.4、甲方应协助热处理部门做好操作 房、二次导线、热电偶、加热器及局部热处理施工现场 的安全保卫工作10.5、施工现场防雨棚、加热设备吊运、工撑支架及高空作业脚手架的制作，安装应牢固、稳妥。

10.5.1、在本项目中，凡超过 1.5m 均视为高空作业，由于热处理作业的特殊性，在作业过程中，会使用到移动脚手架所有会在施工过程中使用到的脚手架，必须经过嘉科 安全验收并挂合格使用证10.5.2、在超过 1.5m 高空作业时，必须正确佩戴项目允许的全身式安全带，并做到“高挂低用”10.6、在施工后期，热处理作业需进入 受限空间进行，届时必须按照以下几点进行；10.6.1、在作业前，作业人员需确认施工环境是否合格，于管理公司安全人员处签写受限空间作业许可 证，并在受限空间四周挂警示标识10.6.2、施工作业前，必须对受限空间进 行气体测试，检测合格后， 做好通风措施后，作业人员方可 进入受限空间进行作业10.6.3、受限空间作业，必须配备专门 的看护人员，对进入受限空间的作业人员，进行身份登记，并于每半小时，使用对讲设备对首先空件作业人员进行联系，已确保安全10.6.4、如出现受限空间内，人员有晕眩 症状时，应立即停止作业 作业人员立即离开受限空间如出现晕倒情况，在确认受限空间环境安全的情况下，救护人员方可进入， 并把作业人员带离受限空间10.7、设备送电：甲方和热处理 部门双方应加强协调，经有关人员认定电网合格后方能正式送电，并加强施工过程中对电网值班维护，以确保电网及人身安全。

10.8、由于现场的特殊情况，热处理作 业需在晚上进行，所以在施工现场必须准备充足并安全的照明10.9、热处理作业必须由经过相 关作业指导的合格电工进行，严禁无证人员进入作业现场10.10、由于热处理作业属于带点 施工作业，故雨天严禁进行作业10.11、服从甲方现场安全管理 ，遵守施工现场各项安全制度十一、协作条件及双方协作具体事项11.1、 苏威特种聚合物有限公司 (甲方 ):a.按设备制造的提供焊后消应 力热处理的有关技术要求b.提供工作现场 180KW 的电源及一次电缆（如需多工位同时作业，功率增倍，电费甲方负担） ,负责将一次电缆线（ 1 根或多根）接至智能温控仪的进线柱上 (线路中设空气保护开关，空气开关型号 DZ10—600/600),并承担电费d. 提供热处理工艺实施所需的用地 及。