不锈钢储罐制作重点讲义资料.pdf

武汉新源水务环境有限公司 不锈钢罐体制作工艺 一、编制依据 本制作工艺是根据招标单位提供的项目相关图纸，以及国家颁发的有关现行施工规范和有关标准（如下）而编制。GB50341-2003立式圆筒形钢制焊接储罐设计规范 GB50128-2005立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范 JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定 GB50236-1998现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 SH/T3530-2001石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准 安全技术操作规程Q/JH121.11.004-92 二、主要施工方案和重大施工技术措施 1、不锈钢储罐施工工序 材料验收运至预制场划线下料预制成型支座制作罐体组装附件安装水压试验放水铭牌安装交工。2、材料进场验收、检测及保管 不锈钢板材进场后按标准、规定检查其质量合格证明书、产品标识、尺寸、外观质量等。对不同组件的不锈钢板材分别做好标识移植。必须在板材上标明批号，以便追溯。不锈钢材料存放点、预制区都与碳钢施工区域隔离，视实际情况如有必要则采用彩条布覆盖。3、不锈钢储罐下料预制 储罐下料预制区在加工间进行，施工区域地板需铺设毛毯。不锈钢材料吊装采用合适的吊带及不锈钢卡具。（安装时同此）不锈钢储罐下料预制场地采用彩条布等与碳钢施工区域隔；主要区域铺设木板；进行不锈钢加工的滚板机的辊用不锈钢皮包覆，并视需要更新；下料预制平台架刷好防锈漆，接触不锈钢材料面衬不锈钢板条；预制完的产品摆放在衬不锈钢板条的胎具上。不锈钢储罐下料预制前应根据甲方供货的不锈钢碟形封头实际尺寸及材料规格绘制排板图，审核通过确认后方可施工。不锈钢储罐以记号笔下料划线，下料划线后，必须经过检查后方可切割；采用等离子切割，磨光机磨掉表面污染层及过烧面，再用坡口机和磨光机相结合加工坡口；使用不锈钢专用磨光片；坡口形式按图纸和WPS要求执行。不锈钢储罐下料预制完的产品按部位编号，顺序摆放。壁板宽度尺寸符合设计要求，壁板的纵向焊缝与碟形封头边缘板对接焊缝之间的距离，不得小于300mm，两圈筒体壁板纵缝距离不小于500mm。罐壁开孔接管或开孔接管补强圈板边缘与罐壁纵环缝之间的距离，应大于焊脚尺寸的8 倍，且不小于不小于250mm。4、其他构件的预制 加强圈、包边角钢根据图纸尺寸机械卷制，其弯曲半径偏差为 19mm，成型后放在平台上检查，翘曲度不得超过构件长度的 0.1%，且不得大于 4mm。加工成型后，用弧型样板检查，其间隙不得超过 2mm。5、不锈钢储罐组对安装 a.尺寸要求 按图纸和罐壁排版图从一固定点开始依次围顶圈壁板，相邻两块壁板间用组对卡具固定，每道纵缝用 2 个组对卡具。在调整尺寸时严禁强力组对。点焊壁板的纵缝间隙以 2mm为准，检查壁板的间隙错边量，角变形，垂直度，椭圆度等符合要求后，在纵缝的内侧安装 3 块圆弧板，以防止焊接角变形，纵缝焊接时，在离焊缝 100mm左右点焊防波浪变形竖背杠，然后交付电焊焊接。纵向焊缝错边量:当板厚小于 10mm时,不应大于板厚的 1/10,且不应大于1.5mm。点焊壁板的预留缝之前，应用盘尺测量罐壁上、下口的周长，保持严格相等，误差不得大于 2mm。壁板纵缝焊完以后应对壁板进行找圆及找正。保证罐壁凹凸度、垂直度、上下口水平度等符合要求。凹凸度13mm，垂直度3mm，相邻两壁板上口水平的允许偏差为 2mm，在整个圆周上任意两点水平的允许偏差为 6mm。b.组装施工 制作胀圈，准备足够的卡具、销子，胀圈采用 18 号槽钢制作。在罐壁板距底边缘 300mm左右处，安装胀圈，胀圈在与桶体板接触面加垫一层不锈钢板，杜绝不锈钢与碳钢接触。胀圈用 30t或 20t螺旋千斤顶胀实(一圈设 2-3个千斤顶为宜)，胀圈千斤顶接头的两侧各用一个龙门卡具与罐壁连接，并用销子与罐壁打实。胀圈与罐壁用龙门卡具及销子，防滑挡板等连接。胀圈的安装应用水平管找平，以防止提升时罐体的偏斜。龙门卡具应在距立柱中心 750mm的两侧各设置一个，其它每隔 2000mm，设置一个。将 10 吨倒链安装在提升架上，罐体的正常提升。首先在外圈壁板的上口每隔 1200mm点焊一限位挡板。提升前检查各项准备工作,提升由专人（总指挥 1 人，协调观察员 3 4 人）指挥进行罐壁的提升，尽量作到步骤一致保证各个方向提升速度一致。提升到位后由铆工进行对口。然后点焊环缝焊接预留收缩缝焊接环缝焊缝凉透回落胀圈，对罐壁找圆。环向焊缝任何一点的错边量均不得大于 1.5mm。每圈壁板组装以后均需检查上、下周长及垂直度并做好记录。每一圈罐壁提升前，应将内、外侧的焊疤打磨干净。每圈壁板外面污染、外侧焊缝在提升前酸洗，酸洗采取擦洗。6、开孔接管安装 罐顶的开孔接管可在罐顶施工完毕且罐体提升以前施工。开孔时要求先定位划线，并经有关人员检查合格后方可施工。罐壁的开孔须在罐体试水沉降前安装。罐体的开孔接管，应符合下列要求:开孔接管的中心位置偏差，不得大于 10mm；接管外伸长度的允许偏差，应为5mm；开孔补强板的曲率，应与罐体曲率一致；开孔接管法兰的密封面应平整，不得有焊瘤和划痕，法兰的密封面应与接管的轴线垂直，倾斜不应大于法兰外径的 1%，且不得大于 3mm，法兰的螺栓孔，应跨中安装。7、储罐焊接 a.焊接常规要求 施工过程中主要就是控制焊接接头的热裂纹、耐蚀性和变形。因此不锈钢焊接的工艺规范必须采用较小的热输入和线能量，即小电流、快焊速、短弧窄道焊，同时应严格控制层间温度在 100以下，并合理的安排焊接顺序。焊接设备与焊接材料应相互匹配，并应满足焊接工艺的要求，焊机应配置符合计量要求的电压表、电流表。焊机应有防护设施和可靠的接地。b.热裂纹的控制 储罐立焊缝焊接过程中容易出现热裂纹。控制热裂纹措施除了需选择含碳量低的金属且优质低氢焊条，立焊焊接时，收弧要慢，填满弧坑，成月牙型收弧。并控制好每次引弧、灭弧时间间隔，保证上一次弧点变为暗红色之前，进行下一点引弧焊接。控制好运条的角度及弧长，即采用短电弧灭弧焊，焊条与壁板成90角。因电弧吹力小，再加上大的焊接角度能保证弧坑熔池内铁水，避免出现弧坑裂纹。c.耐蚀性的控制 不锈钢焊接最容易产生的问题就是晶间腐蚀，在保证焊接质量的前提下，宜采用小电流，快速焊和短弧窄道焊，以减少热影响区的范围。尤其是厚度较薄的不锈钢板，宜采用直流反接法，以减少熔池产生过热现象和烧穿现象。当采用双面焊接时，与介质接触的焊接面后焊。储罐内侧与介质接触，放在最后焊接，焊后做酸洗钝化处理，增强耐腐蚀能力。在焊接材料的选择方面，宜选用超低碳的焊条和焊丝，如牌号为 A002/A022 的焊条和 ER308L/ER316L焊丝。不锈钢焊接接头的应力腐蚀开裂是焊接接头比较严重的失效形式，其预防措施主要有：（1）合理制定成型加工和组装工艺，尽可能减小冷作变形度，避免强制组装，防止组装过程中造成各种伤痕。（2）采取合适的焊接工艺，保证焊缝成型良好，不产生任何应力集中或点蚀的缺陷，例如咬边、焊缝高度超标、飞溅对母材造成的污染等。（3）采取合理的焊接顺序，降低焊接残余应力水平。d.焊接变形的控制 不锈钢储罐施工最大的难点就是焊接变形的控制。在储罐的施工过程中，由于预制精度、组装误差和焊接时的热胀冷缩等，储罐都会产生不同度的变形。这种变形以焊接变形为主。焊接变形是由于焊缝被高温加热急剧膨胀，然后冷却引起焊接处的收缩和弯曲而产生的。采用小线能量焊接、合理的安排焊接顺序、利用反变形的原理、采用夹具刚性固定以及焊后用小锤锤击焊缝等都可以控制不锈钢的焊接变形。e.注意事项 焊前必须保证清除可能使焊缝金属增碳的各种污染。焊件待焊处两侧各20mm（包括坡口面）表面应彻底清除干净，不应有任何油脂、污渍、油漆标记、氧化皮和其它杂质。通常采用丙酮或酒精进行擦洗，必要时还需先进行打磨。若清理不干净，这些有机物质会在高温电弧作用下分解燃烧成气体，引起焊缝金属产生气孔和增碳，进而使焊接接头的耐蚀性降低。8、管道焊接 a.焊接工艺选择 根据不锈钢的焊接特点，在焊接过程中当热输入量大，冷却较慢时，易产生热裂纹、腐蚀开裂和变形等缺陷，而且本工程不锈钢管壁较薄，焊接熔浅，焊缝要求双面成型，光滑无毛刺，管口不被氧化。故选择管内充氩气手工钨极氩弧焊，焊接设备选择钨极氩弧焊机(正接法)，焊机型号为 WS-300A。b.焊口充氩保护 管内充氩气保护，在引弧前，启动开关送气阀，将管内的空气排除。针对氨气耗费量大的问题，我项目部在不同焊接条件下，选用不同的充氩形式，主要有：54 mm 以下管道焊接采用整条充氩保护。当管线长度较长、整体充氩困难时，可在组对焊口前内部放置易溶纸，封堵做成气室，易溶纸与焊口距离在不被损坏的情况下尽可能近，然后在坡 VI 处采用局部充氩的方法进行保护。(2)54 rain 以上直管对接或直管与弯头对接，采取局部充氩，以减少氩气用量。为防止氩气从对口间隙中大量泄漏，焊前需在坡口间隙中贴一层高温胶带，焊接过程中随时将妨碍焊接操作的那部分高温胶带撕去，每次撕去的长度视保护情况而定。该措施充氩的效益很明显，耗氩量可减少 40左右，并且焊口部氩含量高，有利于提高焊口质量。充氩流量保持在 3 8 Lrain，视管径而定。焊后继续送气 1030 S。c.焊接施工 焊口组对前用棉纱将焊口表面及面侧 15 mm 母材内、外壁的油、漆、垢、及氧化层等清理干净，油污或脏物沾染严重的应用细砂打磨，酒精脱脂，直至露出金属光泽。钨极直径根据管壁厚薄程度选择，管子或管件对接焊缝组对时，其内壁应平，内壁错边量不宜超过管壁厚度的 10，且不应大于 2 mm。点焊时管内必须充氩,以保证点焊质量。点焊的焊缝长度、高度及点数符合设计要求。无论什么位置的焊接，钨极都要垂直于管子的轴心，以控制熔池大小、保护熔池不被氧化。为了防止打底焊焊缝内凹，打底焊时仰焊位置采用内填丝，立焊、平焊位置采用外填丝法进行施焊。在填丝过程中切勿扰乱氩气气流，否则氩气保护层破坏，焊缝氧化。焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧拄区，防止破坏电弧稳定和产生夹钨缺陷，焊丝端部不得抽离保护区，防止焊丝氧化。焊缝收尾处打磨成斜坡状，焊至斜坡时暂停送丝，用电弧把斜坡处熔化成熔孔，最后收口，收弧时应填满弧坑。焊接快结束时，应减少氩气流量，防止气压过大使焊缝凹陷。d.焊后的表面处理 不锈钢管焊接后，焊缝及焊缝周围有氧化及焊斑，需要进行处理。使用不锈钢丝刷或其它不锈钢工具，将焊接处的焊屑除去、刷净，然后采用酸洗膏涂上20 min后用不锈钢丝刷和清水刷洗即可。9、充水试验方案 a.试验前的准备工作 储罐的充水试验必须在罐体及所有附件以及与罐体焊接的构件全部完工后进行。试验前先将罐体内的所有残留物清理干净，并选择淡水作试验介质，水温不低于 5 C。水的氯离子含量不得超过25ppm。b.充水试验 在充水和放水过程中，应打开透光孔。罐底的严密性，应以充水试验过程中罐体无渗透为合格；充水到最高操作液位，分别在充水后和保持 4h 后观测，罐壁无渗漏、无变形为合格。发现渗漏时应及时放水，使液面比渗漏出低 300 mm左右，并应按规定进行焊接修补。三、不锈钢罐体制造中的防护及表面处理技术 1、不锈钢防腐缘由陈述 不锈钢压力容器制造应保持其独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性；但在腐蚀介质和诱因（如划伤、飞溅、割渣等）存在的条件下，不锈钢也能与腐蚀介质发生缓慢的化学和电化学反应被腐蚀，而且在一定条件下的腐蚀速度相当快而产生锈蚀现象，尤其是点蚀和缝隙腐蚀，不锈钢件的腐蚀机理主要为电化学腐蚀。因此，不锈钢压力容器在制造过程中应采取一切有效措施，尽量避免锈蚀条件和诱因的产生。实际上，许多锈蚀条件和诱因（如划伤、飞溅、割渣等）对于产品的外观质量也有显著的不利的影响，在容器制造过程中采取必要的防护技术和表面处理技术加以改善。2、不锈钢压力容器制造过程中存在的主要问题 a.焊缝缺陷：焊缝缺陷返修后，采用手工或机械打磨处理方法来弥补，产生的打磨痕迹，造成表面质量不均匀。b.表面不一致：进行酸洗钝化时酸洗膏涂抹不均，造成表面颜色不均匀。c.划痕难除去：整体酸洗钝化，也不能将加工过程中产生的各种划痕去掉，并且不能去除由于划伤、焊接飞溅而粘附在不锈钢表面的碳钢、飞溅等杂质，导致在腐蚀介质存在的条件下发生化学腐蚀或电化学腐蚀而生锈。d.打磨抛光钝化不均匀：手工打磨抛光后进行酸洗钝化处理，对面积较大的工件，很难达到均匀一致处理效果，不能获得理想的均匀表面。e.酸洗能力有限：酸洗钝化膏并不是万能的，对等离子切割、火焰切割而产生的和黑色氧化皮，较难除去。f.人为因素造成的划伤比较严重：在吊装、运输和冷热加工过程中，磕碰、拖拉、锤击、焊接打弧等人为因素造成的划伤比较严重，使得表面处理难度加大，也是交付后产生锈蚀的主要原因。g.非专用设备因素：采用非不锈钢专用加工设备在切割、坡口加工、卷板过程中，造成的油污、划伤和划痕也是产生锈蚀的主要原因。3、制造过程中防护技术要点 a.储存过程中的防护技术 从不锈钢运输-卸料-划线-切割-组装-试压-包装等全过程严格做到黑白分离，即黑色金属与不锈钢严禁直接接触。在不锈钢整个加工制造过程中，如果没有额外的污染物，那么母材和填充金属的化学成分是稳定可靠的，灰尘、油脂、油污、油漆、铁锈以及任何形式的水分都会影响焊接操作，并对焊缝的耐蚀性和力学性能产生不利影响。如果焊前不对焊缝区域进行彻底清理，任何好的工艺评定和焊接参数均是无意义的。所以在不锈钢材料、半成品、部件存放时，储存位置应便于吊运，与其它材料存放区相对隔离，应有防护措施，以避免灰尘、油污、铁锈对不锈钢的污染。根据实际情况采取现场设置不锈钢钢板、半成品、零部件专用托架等措施，严格同其他黑色金属材料混放。托架以厚度100mm 以上的木方拼接或适当排布，并与固定隔墙保持300mm 以上的距离。存放架应为木质或垫以橡胶垫，以与碳钢等其它金属材质隔离。b.吊装过程中的防护技术 不锈钢件吊装时，应采用专用吊具，如吊装带、专用夹头等，严禁使用钢丝绳以免划伤表面；并且在起吊和放置时，应避免冲击磕碰造成划伤。吊运或搬运不锈钢板材时，严禁采用含有铁质的撬棍或含有铁质的夹具，吊夹具应选用不锈钢材质，吊钩做软防护处理，采用软吊带替代钢丝绳，不可避免时钢丝绳套不锈钢管或浅色橡皮护罩。c.运输过程中的防护技术 不锈钢件运输时，应用专门的运输托架或平台，并应有隔离防护措施，以防灰尘、油污、铁锈污染不锈钢。严禁拖拉，避免磕碰、划伤。d.加工区域的防护技术 不锈钢压力容器的加工区域应相对固定，划出不锈钢容器制造的专属区域，在区域内对地坪、封闭围墙和工装设备分别采取防护措施，达到基本洁净化。地坪包括下料区、卷板区、焊接区、总装区、原材料区、部件区、通道区等。如非新建专业厂房，整体区域地面在现有条件下，必须达到与原有混凝土地面完全隔离，与原有地面接触层铺设中空骨架缓冲纸板，纸板上覆盖强力贴膜玻璃丝阻燃编织布。不锈钢专署区域采用彩板加角钢支持封闭围墙，围墙和地面设置人员通道、材料通道和探伤通道对开门，容器预制期间车间出成品大门暂时封闭，任何无关人员禁止进入专署区域，同时除用户代表和驻厂监造和监理人员外尽量谢绝任何名义的参观检查。原材料、半成品、部件区铺设木方和橡胶垫板。工装上选用不锈钢专用阻对胎、焊接胎、探伤滚轮架，不得与碳钢混用。不锈钢容器加工区应加强定置管理、文明生产，以强调避免对不锈钢构件的损伤与污染。对作业现场所有装配工具、切割工具、电焊工具、吊装工具进行全面黑白分离。对带有铁质的器材、工具、卡具采用非金属包扎、不锈钢板材隔离及购买不锈钢工具、卡具等措施。施工人员必须走防尘通道，生产人员必须要走过不锈钢板时，应更换浅色橡胶底无钉工作鞋并穿好防护鞋套，保持工作鞋和手套上无油污和铁锈等有害杂质，任何含铁质的器具严禁带入不锈钢作业场地。不锈钢板、部件在卸车时或翻板时在容器外表面一侧粘贴不锈钢专用保护膜，无焊接内件的部位要求双面贴膜，保护膜在整个制造过程中妥善保护，不得随意损坏，并随时补贴完善。e.下料过程中的防护技术 不锈钢件的下料采用剪切或等离子切割。划线采用色漆，严禁划针划线。剪切时，应在送进支架上覆盖2-4mm 不锈钢薄板进行隔离，落料斗内也应铺以橡胶垫或纵向多条木方，避免划伤用料。等离子切割后，割渣应清理干净。批量切割时，对于已完成的零件应及时清理出现场，以避免割渣对工件的污染。f.机械加工过程中的防护 不锈钢板在刨边加工坡口时，在刨边机送料支撑及压爪上包覆橡胶、软布等垫层，或缠绕棕绳、无纺布等隔离物，车床、铣床、刨床等卡紧部位应适当采取隔离措施，防止油污、划伤危害等机械加工时应注意防护，作业完成应清理干净工件表面的油污、铁屑等杂物。装料、卸料、翻板时注意保护不锈钢专用防护膜，如有损伤技术修补。g.成型加工过程中的防护 卷板机工作棍表面做防污染处理，采用不锈钢专用卷板机或在工作辊上应加装不锈钢套筒，采用塞焊及密封焊与轧辊连接，同时在工作轧辊上包覆专用保护膜。在卷板、折弯过程中，应采取有效措施避免造成不锈钢件表面划伤和折痕，如清理、修磨轧辊表面使之光滑，随时检查轧辊与板料表面及间隙，确保无有害杂质落入；钢板外表面贴不锈钢专用自粘保护膜，另一侧即与卷板机上辊接触侧粘贴或带胶膜的编制布强力牛皮纸，如容器焊接内件较少，则应内外双面均贴专用保护膜，钢板边缘可以为下料、刨边、焊接预留50-100mm 空白。h.组对过程中的防护技术 不锈钢板件、部件、筒节等在组对时，应避免强制组装，尤其避免火焰烤校装配。筒节设计制作专用内撑圆胎具，调节相临筒节圆度，保证对口错边量，以保证塔内可焊件顺利贴合组对。内件组对或制作过程如需要临时采用等离子切割时，应采取隔离措施如加垫板等，以避免割渣对其它不锈钢件的污染。切割后，工件上的割渣应清理干净。塔内件和接管及补强圈组对时，应采用专用不锈钢卡具配合非铁质大锤。组装用梯子应为木梯、木架（或铝、不锈钢梯子），与不锈钢接触处应包扎橡胶或加橡胶垫块，防止划伤内壁。严禁使用钢划针、洋冲、钢字头打印标记。i.焊接过程中的防护技术 不锈钢容器焊接部件在焊接前必须认真清除油污、锈迹、灰尘等杂物。电源线、把线、地线、氩弧焊焊带总成、等离子切割机连接线总成、马鞍仿行切割机连线总成及碳钢支架等必须与不锈钢件接触的线缆及碳钢构件，均应加装浅色防护套（如套消防带或包覆橡皮管等），细致检查接线表面，确保无露头，以防止以外打弧。采用手工电弧焊时应采用小电流、快速焊，避免摆动。严禁在非焊接区域引弧，埋弧焊地线位置适当、且连接牢固，严禁采用摩擦接触接地，以避免电弧擦伤。焊接时应采取防飞溅措施（如刷白灰等方法）。焊后应用不锈钢（不得采用碳钢）扁铲彻底清理熔渣和飞溅，随时用化学溶剂（丙酮）清洗油污等污染。多层焊时，层间熔渣必须清除干净，应控制层间温度，一般不得超过100。必要时采取背侧水急冷措施，合理设置管路、收集槽等，防止附加污染。焊缝接头应修磨，焊缝表面不得有熔渣、气孔、咬边、飞溅、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，焊缝与母材应圆滑过渡，且不得低于母材。j.矫形中的防护 不锈钢件的矫形，应避免采用火焰加热方法，尤其不允许反复加热同一区域。矫形时，尽量采用机械装置，或用木锤（橡皮锤）或垫橡皮垫锤击，禁止用铁锤锤击，以避免损伤不锈钢件。4、不锈钢焊后表面处理技术 a.清理打磨：如有损伤应打磨，尤其与碳钢件意外接触造成的划伤和飞溅、割渣造成的损伤、焊缝变色等必须认真彻底地清理打磨干净。b.机械抛光：要采用适当的抛光工具进行抛 光，要求处理均匀一致，并避免过抛和再划伤。c.除油除尘：不锈钢件在进行酸洗钝化前，必须按清除油污、氧化皮、灰尘等杂物，色笔、灰尘、油漆、油污等杂质可以用干布擦洗或丙酮化学清洗。d.锈斑处理：铁质粉尘或铁质工具意外接触到了不锈钢表面未及时处理会在钢板表面产生锈斑，可采用不含铁质的纤层片打磨掉，并马上清楚干净。e.酸洗钝化：不锈钢件的酸洗钝化必须严格执行工艺要求。可用酸洗的方法对焊缝变色和热加工封头氧化变色进行化学清洗。实验研究表明：采用机械清理后再进行化学清洗处理可获得最佳的焊后耐蚀性，而采用酸洗钝化能够彻底改善不锈钢表面的耐蚀性能。由于在焊接成型过程中采取了严格的保护措施，工艺上可仅对焊缝区域、热压封头等局部变色、污染部位酸洗、清洁。f.清洗干燥：酸洗钝化后，应严格按工艺进行中和、冲洗、干燥，彻底清除残留的酸液。g.保护：不锈钢件表面处理完毕后，应做好防护，避免人员抚摸和油污、灰尘等杂物的二次污染。接管法兰密封面覆盖配对薄木版，用透明胶带固定。h.避免再加工：不锈钢件表面处理完毕后，应避免对该零部件或产品的再加工。实践证明，通过采取以上的防护和表面处理技术，较好的解决了不锈钢压力容器在制造过程中的外观质量不易保证问题，同时在容器制造完成后保持了不锈钢材料耐腐蚀特性。