河南省锅炉压力容器安全检测研究院驻马店分院 河南省驻马店 463000
摘要：压力容器技术的发展促进了球罐趋向大型化以及高参数方向的发展。但是与之伴随的是安装工程质量控制的难度与日俱增，为此需要对球壳材料、安装过程等进行严格的监督。文章从球壳板及零部件验收及复验、球罐组装、球罐焊接、球罐焊后质量检查等方面对于10000立方米天然气球罐安装工程的质量控制进行了论述分析。
关键词：天然气；球罐；安装工程；质量控制；分析
球形储罐作为一种储存压力容器，在燃气行业得到了广泛应用。由于球罐体积、直径较大，不能整体运输，所以必须在制造厂压制球片，加工制造支柱、组焊接管等部件，然后运到使用现场进行组装焊接。因此，球罐的现场组装就成为球罐建造过程中一个十分重要的环节。
球罐的组装工作在整个建造工程中占很大的比例，组装质量的好坏直接影响到该球罐其后工序的建造质量。近年来球罐球壳板供货能力与压制水平的大幅提高，伴随着材料、焊接、制造、施工安装技术的不断提高，球罐在不断向大型化方向发展，整体组装法在大型球罐的组装中得到了广泛的应用。
本文将通过某燃气公司10000立方米天然气球罐建造实例，介绍大型球罐采用整体组装法的组装技术。
1.球罐现场安装质量控制
1.1开工前的准备工作 实施球罐现场安装施工之前要做好相应的准备工作，主要有以下几点：（1）图纸会审与设计交底；（2）施工组织设计的编制与审批，这一工作主要由监理单位、建设单位以及安装单位联手进行完成；（3）球壳板与组件的质量验收，具体说来包括球壳板组焊件及支柱的检查、技术文件及资料的检查、焊接材料及其它辅助材料的检查；（4）除此之外还有球罐基础检查验收、球壳板曲率检查、球壳板翘曲度检查、球壳板厚度检查及球壳板几何尺寸抽查。
1.2球罐组装检查 球罐的组装顺序为：支柱、赤道带、下温带、上温带、下极带、上极带，只有上一工序检查合格后方可进入下一道工序施工。检测的项目主要有：对口间隙、对口错边量、对口棱角度、赤道线水平误差、支柱垂直度、球罐维装后椭圆度等，一切的质量标准要符合《球形储罐施工及验收规范》（GB50094-2010）的相关规定。
1.3球罐焊接质量控制（1）焊工的管理。上岗的焊工必须持有锅炉压力容器焊工合格证，并且在有效期之内。参与焊接的焊工的资质需要向监检以及监理报批，选择有经验的优秀焊工。（2）焊接材料。使用的焊条要有质量证明书并且复验合格，机械性能及扩散氢含量符合相关标准要求。严格检查药皮是否完整、钢芯是否生锈，入库的焊条要有质量说明书，烘烤后的焊条放入恒温箱备用，同时设置专人负责焊条的管理、发放。（3）焊接的环境，当实际的施工中遇到以下几种环境如未采取有效防护措施时要停止焊接：风速超过8m/s、雨雪天气、湿度达到90%以上、温度低于—5度。（4）焊接工艺管理。焊接工艺的评定要按照NBT 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》的要求进行，并编写焊接作业指导书。
1.4球壳板及零部件验收及复验（1）球片几何足寸和曲率捡查。检查要按照图纸以及GB12337进行，按照20%的比例对球壳板的几何尺寸进行抽查，以确保球罐的安装质量。（2）球片测厚；（3）无损检测。按照GB50094标准，由安装公司对于20%的球壳进行全板面以及周边的超声检测，对于发现的缺陷要提出修复方案，处理后再进行超声复验。
2球罐组装原理及整体组装法
球罐一般由球壳板、支柱、拉杆、人孔、接管等部件组成。球壳是球罐的主体，球罐由多块压制成球面的球壳组焊而成。我公司所施工的10000立方米球罐属五带混合式结构，14个支柱，球罐内径26800mm，罐体总高为28400mm。其特点是球罐的赤道带、上温带、下温带的球壳（每带28块）按桔瓣分割，上、下极带按足球瓣分割（每带7块），五带拼装成球体。
球罐安装是将支柱坐落在球罐基础上并以此为支撑，在空中将球壳用工卡具组装为一体，并依序进行其后的焊接和检验等工作，最终交付使用。因球罐组装全部为高空作业，必须借助干操作脚手架来完成每块壳板之间的连接。
整体组装法指在球罐的基础上把球壳板用工卡具逐一组装成球，而后一并焊接的方法。它的安装工程可大致分为二个阶段，组装阶段和焊接阶段。这种方法有利于球体定位，稳定性好，还可节约大量的安装辅助材料，由于生产专业性强，给生产管理和生产速度的提高带来很大优势，尤其是对大型球罐的安装。
整体组装法一般有二种形式
（1）单片组装法 又称散装法，即把单张球瓣逐一组装成型的方法。这种方法由于单片组装，故不需要很大起吊能力的机具和安装场地，准备工作量小，组装速度快，且球体的组装精度易于保证，组装应力小。
单片组装法由于散装的特点，它的高空作业量较多，要求全位置焊接的技术也较为严格，焊工操作劳动强度大，对球瓣的几何尺寸及形状要求也高，且需相当数量的工夹具。
随着球罐专用材料的出现（宽长板材的出现）球罐的单张球瓣就有相当面积和重量，这样单片组装法对各种球罐的组装，特别是大型球罐的组装显得尤为优越。
（2）拼大片组装法 是在胎具上把已预装编号后的各带板中，把相邻的二张或更多的球瓣拼接成较大的一组合瓣（视单张球瓣的大小，以及起吊能力而定），然后吊装各组合瓣成球。
拼大片组装法由于部分球瓣在地面进行组焊，故可采用各种不同的自动焊接手段进行焊接，大大提高这部分纵缝的焊接质量，并减少了部分高空作业量和工夹具的数量。当然，需要相应提高起重的能力。这种方法对于单张球瓣不大的球罐组装是加快工程进度，提高质量的一种途径。通常应用在较小容积球罐的安装上。
3球罐焊接
3.1焊接材料以及焊缝形式 球壳板材料为15MnNbR，本次焊接使用的焊条为J557RH，经过复验，焊条的成分、扩散氢含量以及力学性能等参数符合设计要求。球壳板的坡口形式采用标准形式，即外坡口外为60度，内坡口为55度，使用这种坡口焊法对于处于仰焊位置的下温带、赤道带、下极带焊缝有着便于气泡清根的优势，同时也对于焊工的技能以及劳动强度提出了更高的要求。
3.2焊工布置以及质量控制 此外在焊接时各夹具附近的预热温度要与正式焊接的工艺一致，预热的范围为焊缝中心的两侧，宽度控制在厚度的三倍，每一条焊缝的测温点不能少于三对，使用接触式触点测温仪进行测温，整个焊接的过程遵照对称等速施焊、先焊纵缝、后焊环缝，先焊外侧、后焊内侧的原则。
4球罐焊后质量检查
球罐焊后棱角度、错变量、椭圆度及支柱垂直度检查结果都符合相关标准规范要求。此外还要进行焊后的无损检测，包括射线检测、磁粉与渗透检测，以及由于超标缺陷引起的返修。之后就是进一系列的试验，包括充水沉降试验、球罐气压试验、气密性试验，以保证天然气球罐安装工程的质量。
结束语
综上所述，只有保证球罐的设计、选材、制造等各个方面的质量，并及时对球罐进行定期检测和维护，按照防护措施进行焊接，才可以提高液化烃球罐设备的可靠性、安全性。
参考文献：
[1]10000立方米天然气球罐工程球罐验收资料.中国石化第十建设公司北京工程项目部.
[2]北京市设备安装公司金属容器结构公司2000.3.26.
[3]刘国伟等.焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的试验研究[J].压力容器，2004（3）.