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中海石油中捷石化有限公司安全环保与清洁燃料升级项目空分空压站高压氮气球罐（405-T-01）安装技术方案编制:审核:批准:目录一、工程概述1.1 项目概述 (2)1.2 主要技术参数 (2)二、安装施工方案 (2)2.1 球罐安装施工程序 (2)2.2 基础验收 (3)2.3 球壳板及零部件验收 (3)2.4球罐组装 (5)2.5定位焊及工卡具焊接 (7)2.6 内外脚手架和防风棚搭设 (7)2.7焊接 (7)2.8热处理 (1213)2.9水压试验 (155)2.10气密试验 (177)2.11防腐 (188)一、工程概述1.1 项目概述中海石油中捷石化有限公司安全环保与清洁燃料升级项目空分空压站高压氮气球罐（405-T-01）1台。
其主要设计参数如下表所示。
1.2 主要技术参数二、安装施工方案2.1 球罐安装施工程序球罐组装施工程序流程图2.2 基础验收⑴球罐基础尺寸验收按下表中规定的项目和允许偏差进行；⑵基础上应标有中心线及标高测量标记；⑶基础混凝土强度符合设计要求，表面无疏松、孔洞、露筋等缺陷。
2.3 球壳板及零部件验收2.3.1球罐在组装前检查所提供的球壳板及附件质量证明书,主要检查项目如下：1）质量技术监察机构出具的产品监检证明；2）各种材料及零部件质量证明书，球壳板原材料的复验报告符合设计要求，材料代用设计审批手续；3）钢板及球壳板超声波探伤合格报告；4）坡口和施焊焊缝的无损探伤报告；5）球壳板及零部件的数量；6）接管组焊后无损检测报告。
2.3.2 球壳板的外观检查1）表面质量良好，无明显压痕、划伤和严重的麻点等缺陷；2）坡口形式及尺寸应符合要求，表面平滑，无裂纹、分层、夹渣及氧化皮，局部凹凸不应大于1mm。
2.3.3几何尺寸的检查1）坡口加工尺寸用焊缝角度尺检查，允许偏差如下：●坡口角度±2.5°；●坡口钝边±1.5mm；●坡口深度±1.5mm。
5000m3球罐焊接技术方案编制:审核:批准：目录1、适用范围 (1)2、编制依据 (1)3、焊接方法 (1)4、焊工资格管理 (1)5、焊材管理 (1)6、焊前准备 (3)7、点焊 (3)8、支柱与垫板的焊接 (3)9、预热及后热消氢处理 (4)10、焊接气象管理 (4)11、焊接规范及焊层安排 (4)12、焊接顺序 (4)12.1球罐焊接程序 (4)12。
2焊工分布 (5)12。
3焊接要求 (5)13、丁字接头的处理 (5)14、气刨清除 (6)15、焊接中的控制内容 (6)16、焊缝检查合格的判定方法及主要要求 (6)17、局部修补程序 (8)18、产品焊接试板 (9)19、焊接工程记录 (9)20、焊工作业HSE安全管理规定 (9)21、质量保证体系 (10)附：焊接工艺卡 01、适用范围本焊接技术措施仅适用于5000m3球罐的现场焊接施工。
2、编制依据(1）GB150—1998《钢制压力容器》（含第1号、2号修改单）（2）GB12337—1998《钢制球形储罐》（3)GB50094—1998《球形储罐施工及验收规范》(4）《压力容器安全技术监察规程》（99）(5）JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》（6)JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》（7）JB/T 4730—2005《承压设备无损检测》（8)球罐施工图3、焊接方法球罐本体、支柱与赤道板的焊接及球罐点焊均采用手工电弧焊多层多道分段退焊工艺。
4、焊工资格管理为保证球罐焊接质量，焊工的管理必须符合以下规定:（1）施焊的焊工必须持有国家质量监督检验检疫总局颁发的《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》资格证.本次球罐焊接具体合格位置为：SMAW-Ⅱ—（1G、2G、3G、4G）-12—F3J,焊工不得超项目施焊。
(2）参加球罐焊接的焊工的技术水平须经现场考核，技术质量部门和监理单位的认可。
(3）施焊的焊工必须有高度的责任心及较好的身体素质。
化工容器（储罐）的容积标定3.1引言在石油化工装置及其原料、中间产物、产品的储运过程中，使用大量的容器（储罐，下同）。
这些容器的容积大小不等，小的几立方米，大的几万甚至几十万立方米，这些容器所起的作用，一是储存，二是用来计量容器中的气体、液体的体积和重量。
因此，作为计量用的容器，必须按照国家或部门颁发的检定规程进行周期检定，以保障容器的计量性能和准确度、在市场经济的条件下，对于企业所用原材料和产成品的准确计量，更具有特定的意义。
正确地对容器进行检定，才能为容器计量提供可靠的前提。
在使用容器计量时，还应按照规定的操作规程进行操作，如测量液体的温度、压力、密度、液面高度，按照规定的方法计算出液体的体积和重量来，以满足生产和贸易的需要。
所以，在化工装置中，容器的容积检定，对保证正常的生产、公平合理的贸易、提高企业信誉和经济效益有着至关重要的作用。
就容器的形状而言，可分为立式金属罐、卧罐、球罐、铁路罐车、汽车罐车等，这是一般常用的分类方法。
以下对容器就按此法分类。
3.2术语为了更好地做好容器的容积标定及计量工作，必须掌握以下有关术语。
（1）容器检定：确定容器内相应于不同的液面高度或整个容器的容积的全过程。
（2）容量：容器的总容积（3）容量表：常称为罐表和罐容表。
由一稳定的参照点测量在不同的液面高度下所对应的容器的容量和容积。
（4）在容积检定的过程中常使用的术语。
①圈板：油罐的钢板形成的一个圆弧形的圈。
②基准点：在容器的检定中，所有的测量，如罐内附件的起止高度，罐底测量，编制容积表等，都以这一点为基准。
③附件：影响罐容积的罐内任何附件，如加热器、搅拌器、提升管等。
④浮顶罐：浮顶可随液体表面浮动的一种油罐，在液面降至一定高度时，浮顶的重量由底部支架支撑着。
⑤浮盘：由金属盒其他材料制成，浮在液体表面上的圆盘。
（5）计量：为了确定在一个容器内含的液体的体积或重量（质量）所作的必须的测量过程。
（6）计量口：灌顶开的一个口由此进行液面高度测量、测温、取样操作。
目录任务书 (1)一选材 (2)二整体设计 (3)1球壳的设计 (3)2球罐质量计算 (4)3地震载荷计算 (5)4风载荷计算 (6)5弯矩计算 (6)6支柱计算 (7)7地脚螺栓计算 (13)8支柱底板 (14)9支柱与球壳连接最低点a的应力校核 (15)10球瓣设计 (16)三焊接设备选择和焊材选择 (17)四施焊环境 (18)五焊前预热 (18)六焊接工艺说明 (18)1埋弧焊 (18)2球罐气电焊 (19)3球罐的安装要求及焊接顺序 (20)4球罐焊后整体热处理 (22)5修补和修磨 (23)6检验与质量标准 (23)参考文献 (26)设计任务书设计一球形贮罐，主要设计参数如下：内径,7.15m Dn =体积32000m V =，设计压力MPa P 69.0=，工作压力MPa P 64.0=，水压试验压力MPa P 03.1=，水压试验总重t M T 2200=，立柱数为n=12,设计温度为20℃一选材1.1选材的基本要求：1、足够的强度指标2、充足的韧性储备3、良好的焊接性能4、优良的抗H2S应力腐蚀性能5、易成形不须预热6、经济性好7、有配套的锻件和焊材1.2选材的参照标准（GB6654-1996）:在此标准中提供了10种压力容器专用钢板，分别是：20R、16MnR、15MnVR、15MnNbR、18MnMoNbR、13MnNiMoNbR、15CrMoR、14Cr1MoR、07MnCrMoVR、12CrMo1R。
有关钢材的力学性能和焊接性分析：16Mn、16MnR：345MPa级的低合金结构钢，具有良好的力学性能，焊接性能，工艺性能及低温冲击韧性，一般可在热轧状态下使用，对于中厚板材，特别是冲击韧性，可进行900-920正火处理，正火后强度略有下降，但塑性、韧性、低温冲击韧性显著提高，并降低脆性转变温度。
焊接性良好，可进行手工焊、自动焊及电渣焊。
对重要的压力容器及板厚大于20mm的制品，焊后宜进行消除应力处理，加热温度600-650，保温后空冷或炉冷。
《球形贮罐施工及验收规范》GB50094-98有关无损检测的规定目录：1 总则；2 零部件的检查和验收；3 现场组装；4 焊接；5 焊缝检查；6 焊后整体热处理；7 产品焊接试板；8 压力试验和气密性试验；9 交工验收。
附录A 低温球形储罐；附录B 球罐各部位名称及球罐各带、球壳板和焊缝编号；附录C 交工验收表格；附录D 本规范用词说明；附加说明；附：条文说明。
1 总则1.0.1 为使球形储罐（以下简称“球罐”）在现场施工中做到技术先进、经济合理、安全适用、质量确保，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于设计压力大于或等于0.1MPa且不大于4MPa、公称容积大于或等于50m3的橘瓣式或混合式以支柱支撑的碳素钢和合金钢制焊接球罐。
本规范不适用于下列球罐：受核辐射作用的球罐；非固定（如车载或船载）的球罐；双层结构的球罐；要求做疲劳分析的球罐；膨胀成形的球罐。
2 零部件的检查和验收2.1 零部件质量证明书的检查2.1.2 球罐的球壳板、入孔、接管、法兰、补强件、支柱及拉杆等零部件的出厂证明书应包括下列内容：（1）零部件厂合格证；（2）劳动（技术监督）部门监检机构出具的产品监检报告；（3）材料代用审批证明；（4）材料质量证明书及有关复验报告；（5）钢板、锻件及零部件无损检测报告；（6）球壳板周边超声检测报告；（7）坡口和焊缝无损检测报告（包括检测部位图）；（8）热压成形试板检测报告；（9）产品焊接试板试验报告。
2.1.2条说明：规定对球罐零部件技术质量文件应检查的内容，包括需提供的有关复检报告和无损检GB50094-98《球形贮罐施工及验收规范》测报告，并应符合本规范设计图样及合同的要求。
多年来球壳板压制的实践证明，冷压成型对钢板本身的性能无明显影响，故这次修订将原规范中“成型试板检验报告”改为“热压成型试板检验报告”，不要求冷压成型的球罐提供试板检验报告。
如制造厂不进行球壳板的对接焊接，则不需提供焊接试板试验报告。
目录1 绪论 (5)2 120m³球罐概况 .................................................................................. 错误！未定义书签。
2.1 主要技术参数............................................................................. 错误！未定义书签。
2.2 球罐材料的选用......................................................................... 错误！未定义书签。
2.2.1 球罐用钢的基本要求分析 (6)2.2.2 球罐用钢的确定 (7)3 球罐的结构设计................................................................................ 错误！未定义书签。
3.1球罐的结构设计要求 (8)3.2 球壳的设计................................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.1 球罐结构型式的选择 (8)3.2.2 三带混合式球壳型式和参数 (8)3.2.3 混合式结构排板计算........................................................... 错误！未定义书签。
3.2.4 各球片的几何尺寸............................................................... 错误！未定义书签。
3.3 支座设计 (13)3.3.1 支柱....................................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.2 底板 (14)3.3.3 拉杆 (14)3.4 人孔和接管................................................................................. 错误！未定义书签。
3.4.1 人孔结构............................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.2 接管结构............................................................................... 错误！未定义书签。
3.5 球罐的附件................................................................................. 错误！未定义书签。
3.5.1梯子平台................................................................................ 错误！未定义书签。
3.5.2 保冷设施............................................................................... 错误！未定义书签。
3.5.3 液位计................................................................................... 错误！未定义书签。
3.5.4 安全阀................................................................................... 错误！未定义书签。
3.5.5 溢流阀................................................................................... 错误！未定义书签。
4 球罐强度计算.................................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 设计条件..................................................................................... 错误！未定义书签。
4.2 球壳计算..................................................................................... 错误！未定义书签。
4.2.1计算压力................................................................................ 错误！未定义书签。
4.2.2 球壳各带的厚度计算........................................................... 错误！未定义书签。
4.2.3 设计温度下球壳的计算应力............................................... 错误！未定义书签。
4.3 球罐质量计算............................................................................. 错误！未定义书签。
4.4 地震载荷计算............................................................................. 错误！未定义书签。
4.4.1 自振周期............................................................................... 错误！未定义书签。
4.5 风载荷计算................................................................................. 错误！未定义书签。
4.6 弯矩计算..................................................................................... 错误！未定义书签。
4.7 支柱计算..................................................................................... 错误！未定义书签。
4.7.1 单个支柱的垂直载荷........................................................... 错误！未定义书签。
4.7.2 支柱的最大垂直载荷........................................................... 错误！未定义书签。
4.7.3 单个支柱弯矩....................................................................... 错误！未定义书签。
4.8 地脚螺栓计算............................................................................. 错误！未定义书签。
4.8.1 拉杆作用在支柱上的水平力............................................... 错误！未定义书签。
4.8.2 支柱底板与基础的摩擦力................................................... 错误！未定义书签。
4.8.3 地脚螺栓............................................................................... 错误！未定义书签。
4.9 支柱底板..................................................................................... 错误！未定义书签。
4.9.1 支柱底板直径....................................................................... 错误！未定义书签。
4.9.2 底板厚度............................................................................... 错误！未定义书签。
4.10 拉杆计算................................................................................... 错误！未定义书签。
4.10.1 拉杆螺纹小径的计算 (23)4.10.2 拉杆连接部位的计算......................................................... 错误！未定义书签。
4.11 支柱与球壳连接最低点a的应力校核 ................................... 错误！未定义书签。
4.11.1 a点的剪切应力................................................................... 错误！未定义书签。
4.11.2 a点的纬向应力................................................................... 错误！未定义书签。
4.11.3 a点的应力校核................................................................... 错误！未定义书签。
