50立方液化石油气储罐的制造
6.1.1结构特点和技术要求
图6-1为50m3液化石油气储罐，属卧式圆筒形容器，由筒体、封头、支座、人孔、排污接管、加强圈及各工艺接管等构成。主要受压元件筒体、封头的材质为压力容器专用低合金钢16MnR，筒体壁厚16mm，封头壁厚18mm。
6.1.1.1技术特性
50m3卧式液化石油气贮罐的技术特性列于表6-1。
表6-1技术特性表
项 目 | 特性及其数值 | 项 目 | 特性及其数值 |
设计压力,MPa 设计温度,℃ 容积,m3 介质 最高工作压力，MPa 结构形式 | 1.8 -20<t<50 58.8 液化石油气 1.58 单层、卧式 | 充装系数 有效容积，m3 安全起跳压力,MPa 焊缝系数 腐蚀裕度，mm 容器类别 | 0.85 50 1.6~1.65 1.0 1.0 三类 |
6.1.1.2 .技术要求
⑴本设备按照GB150-1998《钢制压力容器》进行制造，检测与验收，并接受《压力容器安全技术监察规程》的监督。
⑵罐体钢板16MnR应附材质证明，并经复检合格。
⑶罐体钢板应逐张进行冲击试验，壳体用16MnR钢板应逐张进行冲击试验，方法按照GB/T229的规定，三个试样的平均值大于等于54J。罐体钢板应逐张进行超声波探伤，Ⅲ级合格，
⑷设备中每条A、B类焊接接头应进行100%射线检测，按照JB/T4730.2-2005的规定，二级合格。
所用D类焊接接头、DN<250的接管与法兰的B类焊接接头及所有与承压件相焊接的角接接头，应进行100%表面磁粉检测，按照JB/T4730.4-2005的规定，一级合格。
所有角接接头的焊接表面须打磨圆滑过渡。
⑸设备应进行整体焊后消除应力热处理，热处理后不得在设备本体上进行施焊。
⑹最终热处理后，对设备中A、B、D类焊接接头进行硬度检测，其硬度应小于等于200HB。检测数量按照每条A、D类焊接接头测一组，每条B类焊接接头每隔120度测一组，每组包括母材、热影响区和焊缝各一处。
⑺未注明角接接头焊脚高度均等于两相焊件中之较薄件的厚度，且须为连续焊。
⑻设备制造完毕后进行水压试验。水压试验应力见技术要求表。水压试验合
格后应将积水排净吹干。
⑼水压试验合格后，应进行气密性试验，试验应力见技术特性表。
⑽设备制造完毕后除锈涂铁红醇酸底漆一遍，再涂银粉醇酸清漆一遍，沿罐体水平中心线用红漆刷一道红色色带，宽度为150mm，在筒体两侧的重心处用红色油漆喷印重新标志，应在重心标志上方喷印LPG字样，重心标志的左侧喷应严禁烟火字样，右侧喷应禁止施焊的字样，标志、字样高度不得小于200mm。
⑾设备的油漆、包装、运输按照JB/T4711-2003《压力容器涂覆与运输包装》的规定。
⑿本储罐安装时，其纵轴应向排污方向倾斜千分之三。
⒀.固定支座的连接采用一个螺母拧紧；活动支座用两个螺母，第一个螺母不拧紧，与支座的距离为1至3毫米，用第二个螺母锁紧。
⒁.本储罐必须在有遮阳和水喷淋装置的条件下适用。
6.1.2受压元件的制造工艺
6.1.2.1主要受压元件成型前的通用工艺流程
板材成型前的通用工艺流程列于表6-2。
表6-2板材成型前的通用工艺流程
序号 | 工作内容 | 要求、加工方法、加工设备或工具 |
1 | 原材料入库 | |
2 | 原材料复验 | 外观检验、几何尺寸检验、理化检验和钢板的超声波探伤，有时可委托钢厂进行，其中超声波探伤结果按ZBJ74003-88《压力容器用钢板超声波探伤》规定的质量分级，应不低于Ⅲ级。 |
3 | 划线及标记 | 钢印标记、板材矫平、划线、钢印移植 |
4 | 下 料 | 对于直边用剪切；曲线边用气割；对于不锈钢和有色金属，气割用等离子弧；对于特厚板材，若剪切困难则用气割。 |
5 | 边缘加工 | 用气割或等离子弧开V型、X型坡口，并用砂轮打磨； 用机加工方法进行边缘加工或开坡口，其中牛头刨和龙门刨进行直线加工, 用立车或大型普通车床进行圆弧轮廓加工；用刨边机刨边和开坡口； |
6.1.2.2主要受压元件的成型
⑴封头成型
该封头为标准椭圆形封头，材料为16MnR，封头内径Di=2634mm，封头壁厚δ=18mm，封头中径Dm=Di+δ=2652mm，直边高h=40mm。
根据经验公式，将封头展开成圆形板坯，其直径：
Da≈l.2Dm+2·h=3262mm
考虑余量后，板坯尺寸取Φ3290×18(mm)。
其制作过程列于表6-3。
表6-3封头的制作过程
序号 | 工作内容 | 要求、制作方法、设备或工具 |
1 | 接表6-2成型前的通用工艺流程 | 注意，下料按图6-2下料拼接块，拼缝位置符合第一章1.2接中封头拼板规定，采用半自动气割机切割 |
3 | 开坡口 | 采用9m刨边机按图6-2开坡口 |
4 | 核对坯料的几何尺寸 | 检查 |
5 | 拼接 | 按图6-2拼接，焊接工艺在本章6.1.4节焊接工艺表6-7中。 |
6 | 修平焊缝 | 用铲、磨的方法修磨拼接焊缝的正反面 |
7 | 压浅牒形 | 采用二道冷压和一道热压，每一次的冷压量不能太大，否则冷作硬化严重而产生裂纹 |
8 | 热压成形 | 1200t水压机，电炉800kW，加热温度为(1000~1020)℃，最佳冲压温度900~1000℃，终压温度850℃。 |
9 | 修整并去氧化皮 | 喷砂去氧化皮，砂轮修整。 |
10 | 无损探伤 | 焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 外表面100%MT JB/T4730-2005 I级 |
| 边缘加工及坡口 | 立车加工 |
11 | 孔加工 | 钻床钻孔 |
⑵筒体成型
材料为16MnR，展开的坯料尺寸为9850×8325×16(mm)，拼接图如图6-3图所示。它的制造过程列于表6-4。
表6-4筒体的制造过程
序号 | 工作内容 | 要求、制作方法、设备或工具 |
1 | 接表6-2成型前的通用工艺流程，坯料、试板、引、熄弧板的准备 | 板料四周刨坡口，其对角线误差不大于2mm 600×125×16（mm）焊接试板一副焊于最短筒节，且使试板的焊缝在筒节纵向焊缝的延长线，两者的焊接规范相同 24块l50×150×16(mm)的引、熄弧板，供每一筒节焊接时引、熄弧之用 |
2 | 筒节板坯的预弯 | 用预弯模在1200t水压机上预弯 |
3 | 卷圆 | 在19×2000（mm）卷板机上卷圆，卷制后定位焊 |
4 | 纵向焊缝焊接 | 用MZ-1-1000型埋弧自动焊机对内、外纵向焊缝焊接 |
5 | 校圆 | 在19×2000（mm）卷板机上矫圆，用内样板检查 |
6 | 射线探伤 | 焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 焊缝外表面100%MT JB/T4730-2005 I级 |
⑶.加强圈的制造
50m3液化石油气贮罐的人孔和排污口处均设计有加强圈,贴焊于筒体上，作补强之用。材料采用：16MnR，板坯尺寸：Φ500/760×16(mm)。
其制造过程列于表6-5。
表6-5加强圈的制造过程
序号 | 工作内容 | 要求、制作方法、设备或工具 |
1 | 坯料准备 | 核对坯料材质和板坯尺寸 |
2 | 划线 | |
3 | 下料 | 气割切割外圆和内孔 |
4 | 去毛刺 | 角向砂轮 |
5 | 滚压成形 | 在19×2000卷板机上撞压,并用R1333卡板检验 |
6 | 切割内孔坡口及修磨 | 角向砂轮 |
7 | 划线 | 划信号孔位置 |
8 | M20信号孔加工 | 先钻孔后攻丝 |
⑷ 人孔接管
50m3液化石油气贮罐的上部设有一人孔，即焊接人孔接管于筒体上。材料采用16MnR,板坯厚度为12mm。其制造过程列于表6-6。
表6-6人孔接管的制造过程
序号 | 工作内容 | 要求、制作方法、设备或工具 |
1 | 坯料准备 | 核对坯料材质和板坯尺寸 |
2 | 划线 | |
3 | 下料 | 气割后刨坡口 |
4 | 预弯 | 在100t油压机上用预弯模进行 |
5 | 卷圆 | 在19×2000卷板机上进行,卷圆后定位焊 |
6 | 纵向焊缝焊接 | 采用手工电弧焊对内、外纵向焊缝焊接 |
7 | 校圆 | 在19×2000卷板机上矫圆，用R内样板检验 |
8 | 无损探伤 | 焊缝100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 焊缝外表面100%MT JB/T4730-2005 I级 |
6.1.3总装工艺
制订总装工艺的依据有图样、工艺过程卡、GB150-2011《钢制压力容器》、劳动部《压力容器安全技术监察规程》以及某压力容器制造厂的《压力容器装配工艺守则》和《压力容器试压工艺规程》。
50m3液化石油气贮罐的总装工艺流程列于表6-7
表6-7总装工艺流程
序号 | 工作内容 | 要求 |
1 | 汇集全部构件和零部件 | |
2 | 清理筒体、封头内壁和焊接区 | 无铁锈、油污等 |
3 | 划测量基准线 | 每半只筒体分别以第一筒节（与封头相邻的筒节）为原始基准，在与它相距50mm的圆周上划测量基准线 |
4 | 左半只容器（由筒节1、2、3和左封头焊成）的制作（埋弧自动焊） | 100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 |
5 | 右半只容器（由筒节4、5、6和右封头焊成）的制作（埋弧自动焊） | 100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 |
6 | 划各接管的开孔线 | 以测量基准线为准，分别在两半只容器上划线，孔位置正确 |
7 | 开孔（先用气割，再修磨至尺寸） | |
8 | 组装并焊接各接管（手工电弧焊） | 对各接管与筒体连接的角焊缝表面着色探伤 |
9 | 左右两半只容器组对焊接（埋弧自动焊） | 100%RT JB/T4730-2005 Ⅱ级 |
10 | 安装并焊接人孔和排污口接管，以及加强圈等 | 按GB150-2011《钢制压力容器》规定，角焊缝表面着色探伤、加强圈试漏检查 |
11 | 装配并焊接液面计外接管、衬板和筒体上其他附件（手工电弧焊） | 角焊缝表面着色探伤 |
12 | 消除应力热处理（在大型红外电热卧式回火炉中进行，规范≤300℃入炉，升温速度≤150℃/h，至(575±25) ℃后保温150min，以<280℃/h的冷却速度炉冷，至250℃出炉空冷至室温 | 热处理前，拆除全部法兰盖、法兰密封面，并涂上高温防氧化涂料；各热电偶温差：升温时不大于50℃；保温时不大于25℃；容器与焊接试板同炉热处理 |
13 | 装配并焊接支座等 | |
14 | 水压试验 | 详见50m3液化石油气贮罐的检验 |
15 | 气密性试验 | 详见50m3液化石油气贮罐的检验 |
16 | 喷砂（在大型喷丸室对容器外表进行整体喷砂） | |
17 | 油漆 | 按图样要求 |
18 | 装焊支架 | |
19 | 装焊铭牌 | |
20 | 总体检验 | |
21 | 装配全部零件 | |
22 | 包扎（用塑料布包扎容器管口） | |
23 | 出厂 | |
6.1.4焊接工艺
Q345R是我国用于制造容器的主要钢种之一。50m3液化石油气贮罐按GB150-2011《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》进行制造、试验、验收和定期检查。
容器壳体对接焊缝须经100%X射线探伤，符合JB/T4730-2005Ⅱ级。
所有容器上的接管、补强圈与壳体相接的角焊缝，须经100%MT或100%PT JB/T4730-2005 I级合格。
罐体焊接完毕后，须经整体热处理以消除焊接残余应力，整体热处理应在水压试验前进行。
贮罐受压元件的组对、焊接主要焊接工艺见表6-8。
表6-8 50m3液化石油气贮槽主要焊缝焊接工艺详表.
序号 | 焊缝 | 材质及厚度 | 焊接坡口 | 焊接方法及规范参数 | 备注 |
1 | 筒体纵焊缝 | 16MnR 16+16（mm） | 
| 双面埋弧自动焊，坡口朝外，外侧先焊，里侧碳弧气刨后再施焊；四节筒体中的一节筒体焊缝带同材质焊接试板一副； 外、里侧埋弧自动焊各一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 | |
2 | 筒体与筒体对接环焊缝 | 16MnR 16+16（mm） |
| 双面埋弧自动焊，坡口朝内，内侧先焊，外侧碳弧气刨后再施焊； 内、外侧埋弧自动焊各一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 | |
3 | 封头平板拼接焊缝 | 16MnR 18+18（mm） |
| 双面埋弧自动焊，一侧焊后另一侧碳弧气刨后再施焊； 正、反各焊一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 | 焊后焊缝修磨至与母材齐平 |
4 | 筒体与封头对接环焊缝 | 16MnR 16+16（mm） |
| 双面埋弧自动焊，坡口朝内，内侧先焊，外侧碳弧气刨后再施焊； 内、外侧各焊一层； 直流反接，H10Mn2ф5，HJ431， 焊接电流（750~800）A， 电弧电压（34~38）V， 焊接速度~40cm/min。 | |
5 | 接管纵焊缝 接管与法兰对接环焊缝 | 16MnR 16+16（mm） 16MnR+20 |
| 双面手工电弧焊，坡口朝内，内侧先焊，外侧碳弧气刨后再施焊； 内侧底层： 直流反接，E5015ф3.2， 焊接电流（90~110）A， 电弧电压（21~23）V； 内侧中间层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧其余层、外侧层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V。 | 接管内径ф452 |
6 | 接管、加强板与筒体之间的角焊缝 | 16MnR 16+16+16（mm） |
| 双面手工电弧焊，筒体坡口朝内，加强板坡口朝外； 内侧打底层： 直流反接，E5015ф3.2， 焊接电流（90~120）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧中间层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V； 外侧打底层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 外侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V； 加强板与筒体搭接角焊缝： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V。 | 先焊接管与筒体内侧焊缝，外侧碳弧气刨后再施焊，焊毕适当修磨外侧角焊缝，再装焊加强板。 |
7 | 接管Ⅰ、接管Ⅱ与筒体的角焊缝 | 16MnR+16MnR 16+12（mm） 16+5（mm） |
| 双面手工电弧焊，先焊内侧角焊缝，外侧角焊缝施焊前需进行碳弧气刨； 内侧打底层： 直流反接，E5015ф3.2， 焊接电流（90~120）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧中间层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 内侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V； 外侧底层： 直流反接，E5015ф4， 焊接电流（140~160）A， 电弧电压（22~24）V； 外侧其余层： 直流反接，E5015ф5， 焊接电流（180~210）A， 电弧电压（24~26）V。 | |
6.1.5 50m3卧式液化石油气贮罐的检验
属三类压力容器，应按GB150-89《钢制压力容器》和《压力容器安全技术监察规程》进行检验。检验项目包括钢板超声波探伤，罐体形状，尺寸检验，焊缝内、外部无损探伤以及压力试验等。
6.1.5.1贮罐尺寸和形状的检验
⑴ 筒体尺寸和形状的检验（在组对节）
对口错边量：A类焊缝对口错边量b≤3mm；B类焊缝对口错边量b≤4.5mm。
棱角：用弦长为440mm的内样板或外样板检查环向形成的棱角E<3.8mm；用长度不小于300mm的检查尺检查轴向形成的棱角E<3.8mm。
（二）封头尺寸科形状的检验（封头成型要求）
（1）最小厚度：封头冲压成形后的最小厚度不小于17.2mm。
（2）形状偏差:用弦长不小于1976mm（按GB150-89《钢制压力容器》规定,内样板弦长不小于封头设计内径+2634(mm)的3/4)的内样板检查封头内表面的形状偏差,其最大间隙不得大于33mm(按GB150-89《钢制压力容器》规定,最大间隙不大于封头设计内径+2634（mm）的1.25%),且该部位不应是突变的。注意检查偏差时应使样板垂直于表面进行测量,且允许避开焊缝部位。
(三)整体贮罐尺寸和形状的检验（筒体成型要求）
（1）贮罐筒体的圆度：筒体同一截面上最大内径与最小内径之差e不大于25mm；当被检截面位于开孔处或离孔中心一倍于孔径范围内时,该截面最大内径与最小内径之差e不大于25mm。
(2)贮罐直线度：贮罐长度H=11.286m(属H<20mm的容器长度),圆筒的直线度允差Δl≤20mm。
(3)相邻A类焊缝的距离：组装时,相邻圆筒上A类焊缝的距离或封头上A类焊缝的端头与其相邻圆筒上A类焊缝的距离不小于l00mm。
(4)贮罐上凡被补强圈、支座、垫板等覆盖的焊缝,均应打磨至与母材齐平。
(5)机械损伤的修磨：严重的尖锐伤痕应修磨,并使修磨范围内的斜度至少为3:1；修磨处的深度不得超过0.9mm,如超出,允许焊补。
三、焊缝的检验
(一)焊缝外观检查
(1)焊缝余高：罐体上全部A、B类焊缝均采用埋弧自动焊,根据筒体壁厚为16mm；封头壁厚为18mm,内、外焊缝的熔深基本相同,要求焊缝余高≤4mm。接管补强圈等与筒体、封头焊接的角焊缝为C、D类焊缝,它们的焊脚高度为0.7δ，即筒体上为12mm；封头上为13mm。
(2)焊缝表面缺陷：焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷,并不允许有焊渣和飞溅物。
(3)焊缝的几何形状：C、D类焊缝应有圆滑过渡至母材的几何形状。
（二）焊缝的无损探伤见表4-37。
表4-37焊缝无损探伤
项目 | 内容 | 说明 |
容器类别 | 三类 | 属易燃的,p·V大于10MPa·m3的中压贮存容器 |
焊缝类别 | A、B类 | 必须进行100%射线或超声波探伤 |
C、D类 | 根据图样规定进行渗透探伤 |
探伤标准 | 超声波探伤 | JB1152-81《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》 |
射线探伤 | GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》 |
渗透探伤 | GB150-89《钢制压力容器》附录H《钢制压力容器渗透探伤》 |
无损探伤 | GB4730-94《压力容器无损探伤》 |
质量等级 | A、B类焊缝 | 射线探伤Ⅱ级合格（按GB3323-87标准的质量分级） |
C、D类焊缝 | 超声波探伤I级合格（按JB1152-81标准的质量分级） |
无损探伤依据的标准规范 | | GB150-89《钢制压力容器》 《压力容器安全技术监察规程》 |
四、水压试验
50m3液化石油气储罐采用水压试验。试验压力为2.25Mpa,保压30min然后将压力降至规定试验压力的80%,并保持足够长的时间,对所有焊缝和连接部位进行检查。水压试验以不漏为合格。如有渗漏,修补后重新试验。
水压试验如图6-4所示
五、气密性试验
贮罐在经过水压试验合格后,才能进行气密性试验。按图样规定,试验压力为1.85MPa，试验时压力应缓慢上升,达到规定试验压力后保压10min，然后降至1.8MPa,对所有焊缝和连接部位进行泄漏检查。如有泄漏,修补后重新进行水压试验和气密性试验。
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