大型球罐热处理工艺

张银辉 王勇

摘 要：本文以5000m3液氨球罐为例介绍大型球罐热处理工艺技术，阐述大型球罐热处理的基本方法、原理及注意事项，对大型球罐热处理有很好的指导意义。

关键词：热处理;大型球罐;自动化

1 热处理工艺概述

球罐安装完毕后一般都要进行600℃左右的整体退火处理，热处理的目的是为了消除球罐组焊的残余应力，稳定球罐的几何尺寸，改善焊接接头和热影响区的组织及性能，达到降低硬度、提高塑性和韧性、进一步释放焊缝中的有害气体、防止焊缝的氢脆和裂纹的产生的目的。

热处理质量的好坏直接关系球罐的最终质量。大型球罐热处理工艺主要通过提高自动化程度，提高燃烧效率，且测温系统更直观，供油、供风系统集成在一起，结构更紧凑。以青海云天化合成氨项目5000m3 液氨球罐热处理为例进行阐述。其主要参数：直径21.2m，壁厚24/26mm，材质Q345R，柱腿12根。其直径大，内部火焰的控制及升温的均匀性控制难度大，保温面积大、燃料使用量大，需采用有效控制措施，加强现场监控，确保热处理过程安全顺利。

2 热处理工艺

本次热处理由燃油、供油、测量、柱腿移动和排烟系统组成。

2.1 燃油系统

燃油系统采用枪式燃烧器，燃烧器与球罐下人孔相接，采用一套微机系统对热处理过程进行智能化控制，燃料采用柴油，通过油泵送油，经电磁阀控制进入喷嘴喷出，燃烧器鼓风机由底部送风助燃，雾化燃烧油，自动电子点火器点为燃气进行燃烧。

2.2 供油系统

热工计算，本次罐热处理最大耗油量874L/h，单台热处理耗油量8t，储油罐一次装油量应保证单台球罐热处理全周期所需油量的1.5倍。储油罐放置在距点火处20m，周边严禁各类可燃物。

2.3 温度测量控制系统

温度测量监控系统由热电偶，补偿导线和一套PC-WK型集散控制系统对温度进行智能化测量和控制。

2.3.1 测量点布置

本次热处理共设测温点50个，测温点均匀布置在球壳表面，相邻测温点间距宜≤4.5m，距人孔与球壳环缝边缘200mm以内及产品试板上必须设测温点。

2.3.2 热电偶安装

采用储能式热电偶点焊机，将热电偶牢固点焊在球壳外侧，烟道气和试板单独另设热电偶。补偿导线妥善固定，以防烧毁。各热电偶型号均为K型镍铬--镍硅，补偿导线采用K型双芯线。

2.3.3 温度监测

温度监测配置两套系统，一套是EH100-24长图自动平衡记录仪，另一套是微机集散型温度监控系统。

2.4 热处理操作程序

2.4.1 点火

点火前先向球罐内送风10min，清除漏进罐内的可燃气体。然后向喷嘴送油，给油量为40-80L/h，内置鼓风机由罐底送风助燃，此时喷出的油即被雾化点燃，再根据升温和恒温的要求加大或减少油、风量。

2.4.2 升温和恒温

壁温400℃以下时不予控制，400-570℃之间时應加大风、油量，升温速度50-80℃/h。壁温570-610℃之间时，适当减少油、风量，控制升温速度和加热时间，靠球壳板的热传导使各部温度趋于均衡，逐渐进入恒温阶段，恒温温度600±25℃，时间65min。

2.4.3 降温

恒温后，为避免冷却速度过快，降温时应间歇交替控制油量及风量，缩短火焰长度，保持降温在30-50℃/h;当温度降到400℃后，停止供油供风，关闭燃烧系统，使球罐在空气中自然冷却。升温、降温时的最大温差：≤120℃。

2.5 柱腿移动措施

热处理前将罐支柱拉杆及地脚螺栓全部松开，以保证热处理过程中位移，在每个柱腿处安装千斤顶一台，并在径点环向设置垂直标准点，在基础板上做出移动量刻度，以方便进行移动。

2.6 保温方法

球罐保温采用100mm超细玻璃纤维毡，球罐人孔、接管均保温，支柱上端2m保温。保温的效果具体由微机每3秒巡检一点监控，发现缺陷，发出温差信号告警，提示补救。

2.7 试板的同步热处理

热处理要求试板与球壳板采用相同工艺进行热处理。把试板放在热处理高温区的外侧，三块试板力求同步，实际试板放在球壳板外侧，靠球壳板导热给试板，其温度滞后于球壳板。微机采样检测试板温度，由智能仪表自动加以补温使之保持在±1℃的温差内，做到同步热处理。

2.8 热处理效果的评定

①热处理后，按NB/T47016对试板检测;②热处理工艺实测记录：a.热处理报告;b.仪表自动记录时间—温度曲线;③以测试报告和记录为依据，对热处理工艺作出综合评定;④热处理后按图纸要求检测焊接接头硬度。

3 结语

大型球罐热处理的成功推广经验，取得了大型球罐热处理工艺的改进和创新，解决了球罐热处理过程中燃料供应、燃烧控制、温度测量等一系列关键技术，达到了降低能耗、提高工效的目的，在球罐施工领域有很好的推广应用价值。