浅谈球罐安装的检测质量控制

储彬 ,杨旭生 ,周志敏

湖北鑫宏图检测科技有限公司    湖北荆门  448000

摘要：近年来，由于化工行业的迅速发展，而球罐作为化工原料的存储容器，也越来越受到化工企业的青睐，但在球罐的现场安装制造过程中，由于工期原因，现场很多原因导致检测质量很难保证或难以实施。

关键词：球罐、焊接、检测

一、球罐简介

球罐是一种钢制容器设备，在石油炼制工业和石油化工中主要用于贮存和运输液态或气态物料。操作温度一般为-50~50℃,操作压力一般在3MPa以下。球罐与圆筒容器(即一般贮罐)相比，在相同直径和压力下，壳壁厚度仅为圆筒容器的一半，钢材用量省，且占地较小，基础工程简单。

球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氨及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体(空气、氧气、氮气、氢气、城市煤气)的储罐。

球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所需钢材面积少;在相同直径情况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。

由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材30%~45%;此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。

二、常用的球罐参数

常用球罐的规格	常用球罐的厚度	常用球罐的材质
120m3～4980 m3	12mm～60mm	Q345R、Q370R、16MnDR、07MnNiMoDR

三、2 工程特点

（1）该项目5 台球罐同时施工，且位于成品油罐区内，周围都是易燃易爆油品储罐，施工安全风险大，焊接防护措施要求严格，焊接有效作业时间缩短，降低了施工效率。（2）球罐材质均为Q370R，厚度分别为46 mm、54 mm，焊前需预热100℃～150℃，焊后进行250℃～300 ℃后热，焊接工艺要求严格，焊接时正值夏秋季节，天气炎热，施工作业环境恶劣，给施工人员尤其是焊接人员的作业带来了极大的难度，降低了焊接施工效率。（3）因罐区内部施工场地狭窄，无法在现场进行球壳板的到货检验及柱腿的焊接预制，需在车间预制场内完成球壳板检验和球罐柱腿的组对焊接，然后运至安装现场，且罐区内部道路狭窄，给球壳板运输带来了较大的困难。（4）施工场地狭窄，施工高峰期交叉作业多，多

台吊车同时作业，球壳板尺寸及质量大，现场吊装和组对难度大，给现场施工组织管理及安全管理带来了较大的难度。（5）工艺管道施工高峰期正值冬季，天气寒冷，对施工组织、管道试压、质量控制以及施工效率的提高等增加了极大的困难。且部分工艺管线布置在原有管廊，周围均为在用管道，给焊接作业和施工安全管理提出了更为苛刻的要求。

三、球罐现场检测步骤

1、球壳板复验

在球罐组装前，需要现场对球罐的球壳板进行复验：

（1）球壳板板面的UT复验——主要复验球壳板中是否存在分层或坡口边缘的夹渣等。

（2）球壳板UT测厚复验——主要复验厚度是否满足条件。

（3）球壳板坡口MT或PT——主要复验坡口边缘是否存在裂纹。

  复验过程中常见的问题：坡口处母材缺肉或坡口切割的不整齐。

2、焊缝清根

  由于常规球罐一般为X坡口，且外口坡口大于内口，故先焊接外口，再焊接内口，内口清根后进行MT或PT：

（1）MT清根——主要用于铁磁性材料，其检测灵敏度较高，但对内口的下级下环的焊缝，由于磁悬液无法流走，需用吹风机吹走多余磁悬液，吹走磁悬液的过程中，对检测灵敏度有一定影响。

（2）PT清根——主要用于非铁磁性材料，检测灵敏度高，但对球罐内部的通风及温度要求较高。

   鉴于以上两种清根方法，个人建议铁磁性球罐的清根可以选用MT+PT，下环和下级选用PT检测，赤道、上环和上级选用PT检测，且检测顺序为从下往上，主要是因为先上后下会污染下方的清根部位。

3、主体焊缝检测

铁磁性材料的球罐，检测顺序如下：

（1）MT检测——主要用于检测焊缝表面裂纹、咬边及表面其它干扰TOFD和UT检测的缺陷。

（2）TOFD检测——主要用于检测焊缝内部焊接质量，对焊缝内部的气孔、夹渣、未熔合、未焊透（双面焊及其少见）及裂纹进行检测，并进行定位定量。

（3）UT检测——主要用于检测焊缝横向缺陷及TOFD上表面盲区的缺陷。

根据球罐的结构，大部分缺陷分布在上下级环缝及上下级方口缝，其原因为上下级焊缝T字口焊缝比较多，导致应力比较集中。

四、现场焊缝检测的主要缺陷及原因分析

1、气孔类缺陷，其形成原因如下：

  （1）焊条未烘到指定温度。

（2）环境湿度比较大。

（3）现场防风措施做得比较差。

（4）环境温度过低，气孔还未溢出，焊缝便已经完成的液固转换。

2、夹渣类缺陷，其形成原因如下：

（1）坡口边缘或层间的夹渣物未清理干净

（2）焊条烘烤过度，药皮脱落。

（3）坡口间隙过小，不利于夹杂物溢出。

3、未熔合类缺陷，其形成原因如下：

  （1）坡口边缘或层间的夹渣物未清理干净。

（2）焊接电流过小

（3）焊接存在磁偏吹。

4、裂纹类缺陷，其形成原因如下：

（1）强力组装，导致组装应力过大。

（2）焊接顺序不当，导致应力过大。

（3）焊接电流过大，导致热影响及应力相应都增大。

（4）材质本身原因，如Q370R其抗拉强度大于540MPa，容易产生裂纹。

（5）雨季施工，防雨措施不行，导致雨水直接或间接滴落在焊缝上，产生裂纹。

（6）冬季施工，由于环境温度过低，焊前预热，焊接过程中层间温度的控制及焊后保温等措施不恰当极易产生裂纹。

5、非相关显示

    其非相关显示大部分出现在TOFD检测过程中，如焊接电流过大导致的结晶体粗大；冬季施工焊缝未预热便进行焊接的也会导致结晶体粗大等等，归根结底，非相关显示大部分来源于未严格执行现场焊接工艺

五、球罐现场质量小结

  压力容器属于特种设备，在安装中对于相关工艺、技术要求十分严格，所以，为了保证压力容器的各个安装环节做到科学、合理的质量控制，从事压力容器安装企业必须加强先进工艺、技术研究的基础上，进一步完善现行的质量控制体系，并加强安装过程中的严格监督和管理。 一台球罐的质量不是靠无损检测来保障的，保障球罐的质量还是要严格执行现场组装工艺，焊接工艺，热处理工艺等，无损检测仅仅只是依靠检测设备和检测人员的理论知识和现场经验，确保现场安装缺陷的发现，不能保证球罐的整体质量，故球罐的质量需要各方配合，严格执行法规和标准，方能保证向业主方上交一台质量优良的产品。

参考文献

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