球罐热处理方案.docx
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球罐热处理方案.docx
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球罐热处理方案
中国石化达州天然气净化有限公司
净化厂空分空压站氮气球罐(734-T-002)维修
热处理专项方案
编制:
审核:
批准:
上海蓝滨石化设备有限责任公司
2018年12月31日
1工程概况
中国石油化达州天然气净化有限公司净化厂空风空压站1台400m3氮气球罐(734-T-002)维修项目,项目内容包含:
焊缝返修、无损检测、整体热处理、水压试验。
根据球罐返修技术条件和国家现行压力容器制造技术法规、标准要求,需进行焊后整体热处理。
采用内部燃油法对球罐进行焊后整体热处理。
为确保热处理质量满足设计规定的要求,特制定本方案。
1.1球罐主要设计参数(见表1)
表1球罐主要设计参数
序号
项目
参数
1
球罐规格
Ф9200
2
设计壁厚
54mm
3
公称容积
400m3
4
球罐材质
15MnNbR
5
操作介质
氮气
6
金属质量
≈125500kg
1.2热处理施工依据
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG21-2016
《钢制压力容器》GB150-2011
《钢制球形储罐》GB12337-2014
《球形储罐施工规范》GB50094-2010
修补技术要求
2热处理方法及工艺规程
2.1热处理方法
采用球罐内部燃油法进行整体热处理,用球罐腔体为炉膛,球罐外侧用保温材料进行绝热保温作为炉体,选用霍克燃烧器进行加热,随着燃油不断燃烧,产生的高温气流在球罐内进行对流传导和辐射,使球罐升温到热处理所需的温度。
2.2热处理工艺规范
根据国家现行压力容器制造技术法规、标准要求,选择如下热处理工艺参数(表2)和工艺曲线。
表2热处理工艺参数
序号
项目
技术指标
氮气球罐
1
保温温度
580±20℃
2
保温时间
130min
3
升温速度(≤400℃时可不予控制)
宜为50~80℃/h
4
降温速度(≤400℃时可不予控制)
宜为30~50℃/h
5
升温时的最大温差
≤120℃
6
降温时的最大温差
≤120℃
7
保温层外表面温度
≤60℃
温度
580±15℃
580℃
130min
宜为30~50℃/h
宜为50~80℃/h
400℃
自由降温
自由升温
0
氮气球罐热处理工艺曲线
时间(h)
3热处理施工作业计划
序号
项目
时间(d)
1d
2d
3d
4d
5d
6d
7d
8d
9d
10d
1
机具就位
2
脚手架调整
3
硬度测定
4
保温棉铺设
5
热处理操作
6
柱腿移动
7
拆除保温棉
8
拆除烟囱
9
支柱垂直度测定
4热处理工艺系统
热处理工艺系统由保温系统、加热与控制系统、检测温系统组成(见热处理系统图)。
4.1保温系统
球罐热处理保温过程,本质上是常规意义上的筑炉过程,保温材料及保温材料厚度的选用、保温质量的好坏,直接影响着热处理质量。
根据以往的经验及保温效果,该球罐的保温材料选用无碱玻璃棉被。
4.1.1保温工程施工
4.1.1.1保温施工
(1)保温施工材料的铺设要求是:
选用厚度为60mm无碱玻璃棉保温被。
保温层铺设时,两层保温被之间的接缝应错开,每层中保温材料搭接宽度要大于100mm。
(2)保温材料在整个热处理过程中应贴紧球壳板表面,防止在热处理过程中松动和脱落。
(3)保温施工应自下而上逐层进行。
铺设时,均应用22#细铁丝在钢带保温钉上固定牢靠。
保温被与壁板之间局部间隙不得大于10mm。
(4)球罐上的人孔、法兰、接管及连接板均应进行保温,支柱与球壳板连接处向600mm范围内,也应进行保温。
4.2加热与控制系统
4.2.1燃烧器
燃油系统采用霍克油雾燃烧器,燃烧器安装在球罐下人孔,为满足工艺要求,燃油采用0#柴油通过油泵送油,经阀门控制流量进入喷嘴喷出,压缩空气由底部送风助燃雾化燃料油进行燃烧。
4.2.2燃油储备及供应
氮气球罐预计热处理耗油量≤2吨,总用油量应保证球罐热处理全周期所需油量的1.5倍,故应有3吨的燃油储备。
油桶放在地面,用供油泵将油送入燃烧器供油箱。
4.2.3烟道
烟囱安放在上人孔法兰上,烟囱总高1.2米,主体由Ф500×4×1200钢管1节组成。
4.2.4温度控制设备
由微电脑及执行机构组成。
在微电脑上设定加热程序,由执行机构自动完成加热及温度控制。
4.3检测温系统
检测温系统由热电偶,补偿导线和彩色无纸记录仪组成。
4.3.1热电偶的布置
按照GB12337-2014《钢制球形储罐》的规定,测温点应均匀地布置在球壳表面,相邻测温点的间距宜小于4.5m。
在球罐上共设测温点16个,赤道带设6个,上极板共3个,下极板共3个,距上下人孔与球壳板环焊缝边缘200mm范围内应各设一个测温点共2个,修复上下大环缝各1个。
4.3.2热电偶安装
(1)压紧螺栓为标准的内六角螺栓(M20)见下图。
(2)每个开槽螺母须有一个压紧螺栓相配。
使用前仔细检查,螺栓在开槽螺母中拧至端头。
绝热施工之前,将单开槽螺母定位焊于球壳板指定位置上,并拧紧压紧螺栓。
待绝热施工完成后再安装热电偶。
热电偶安装时,用电工刀将压紧螺栓周围的绝热材料切开一块,松开压紧螺栓,待热电偶安装后,再拧紧。
(3)压紧螺栓应压在热电偶的热端上。
热电偶的热端紧贴球壳外壁。
(4)热电偶在球罐本体上布置均匀,按照热电偶分布图进行布置测温热电偶。
(5)热电偶补偿导线由铜—康铜导线制成。
每条补偿导线选用整条导线,中间应无断头或接头。
补偿导线与热电偶连接后,固定于离球罐绝热层外围200mm以外的位置上,不得与绝热层外的保温铁钉相接触。
4.3.3温度监测
温度记录使用彩色无纸记录仪。
配置40通道彩色无纸记录仪1台,可记录40个测温点,用于记录球罐的温度。
4.4柱脚移动装置的设置
(1)柱脚移动装置由限制在柱腿两侧的限位块与铁销构成,在柱脚移动时固定在支柱底板上。
(2)球壳板平均温度每升(降)100℃,柱脚移动一次,升温向外移,降温向内移。
每次移动的距离见表5。
表5柱脚移动数据
温度℃
100
200
300
400
500
恒温
球罐累计移动距离mm
5
11
18
25
33
38
5热处理前的条件确认
5.1资料审查
相关单位已整理下列资料,并且通过监理、监检、业主代表人员的审查、确认。
1)焊接工艺记录及与实物相对应的焊工布置、焊缝排版图;
2)设计文件规定的在整体热处理前应进行的各项无损检测报告;
3)经设计、监理、监检、业主代表批准的球罐整体热处理方案;
4)监理、监检、业主代表认为有必要审查的其它文件。
5.2热处理点火前各个施工阶段施工任务检查与确认。
在热处理点火前的前期准备工作中,具体需要监控的阶段如下:
1)钢带固定阶段在该阶段需要观察钢带安装位置是否合理,是否牢固。
2)保温阶段该阶段重点在于在保证保温层厚度的同时,检查保温层铺设是否严密,保温材料应严格按照方案的要求进行搭接。
3)燃料购入及油路检查阶段该阶段不仅要确保所购燃料应满足热处理需要(包括柴油的型号,数量以及品质),还要确保油路的畅通。
4)燃烧器的安装及调试阶段该阶段的具体工作有:
燃烧器安装位置及角度是否精确;风机以及油泵的转向是否正确。
5)测温及记录系统检测阶段该阶段的具体工作有:
确定热电偶是否已经校验;记录仪表是否正常工作;热电偶与补偿导线连接是否正确;热电偶号与通道号是否一一对应。
6)支柱移动体系检测阶段该阶段需确保在柱腿下已标好对应温度下的位移刻度,柱腿移动所需人员及装置已就位。
7)温控系统核定阶段再次检查温控系统所设参数是否符合热处理工艺的要求。
对上述各阶段进行检查确认,填写按点检查流转卡。
5.3现场条件确认
资料审查合格后,热处理施工单位、安装单位、监理、监检、业主质量和安全代表人员组成的现场条件联合确认组对现场进行联合检查,确认下列条件:
1)缺陷返修工作全部完成,并按技术文件要求经无损检测合格;
2)热电偶布置符合本方案要求;
3)球罐区域场地不得有杂物、障碍物等不安全因素存在,热处理危险区域应有明显的警示标志和安全区域隔离标志;
4)热处理加热与控制系统、温度测量系统和柱腿移动装置经调试和试运行正常、可靠,完全满足整体热处理要求。
所有控制仪表完好,精度满足热处理需要;
5)热处理时球罐因受热膨胀,径向(200mm)范围内不得有任何障碍物;
6)供电系统经全面检查符合要求,确保热处理期间不断电;
7)应掌握气象信息,热处理时应避开大风与雨、雪天气。
热处理期间球罐顶部的顶蓬必须拆除防止高温辐射引起火灾。
8)热处理保温施工质量完全满足整体热处理需要;
9)联合确认组认为须完善和整改的其它条件。
5.4资料审查和现场条件确认合格后,安装单位以书面形式通知热处理实施单位进行点火升温。
升温前,安装单位及时通知监检、监理、业主方现场质量和安全代表进行现场监督。
6整体热处理需要的时间安排
接到热处理正式通知7日内,热处理设备及人员到达现场。
整体保温工作需3名保温工施工4天,点焊热电偶及安装燃烧器、烟道2天,升温、保温、降温2天,保温拆除2天。
7热处理工艺的实施
7.1热处理操作者应熟悉热处理技术标准、规范、工艺、设备和测量装置,并经专业技术培训考试合格,取得操作资格证持证上岗。
7.2热处理操作者必须严格按照本方案的各项要求进行操作。
7.3热处理操作者应如实填写相应的热处理操作记录,发现异常情况立即向现场指挥人员汇报,以便其采取相应的措施。
7.4升温、保温过程,按照工艺要求控制调整燃烧器风油量,控制升温温速与保温温度;在保温过程完成后,熄灭燃烧器后并将其降下,同时把风筒(用保温材料封堵可通过取出或添加封堵材料来控制风量)上半部插入球罐下人孔中用铁丝固定,并用保温材料填塞风筒与下人孔之间的间隙,开始自然降温。
7.5热处理过程中施工任务的检查与确认。
为确保热处理工作顺利进行,必须明确热处理岗位和职责范围,所有作业人员必须经过相应的技术培训,并坚守岗位,详见表7要求。
表7热处理岗位和职责范围
序号
岗位名称
人数
职责范围
人员名单
1
指挥岗
1
负责指挥整个热处理工艺实施和掌握热处理全过程,各种情况及各问题的及时处理。
2
工艺控制岗
1
负责操作燃烧器控制系统;
负责于升温、保温、降温阶段每隔30分钟记录一次温度,监视自动记录仪的温度记录。
3
质量巡检岗
1
负责及供油系统、测温系统及燃烧系统仪表正常运行及故障处理;
负责检查保温棉完好程度监视外层温度,如保温棉脱落应及时修补。
4
球罐柱腿移动岗
2
负责球罐热处理每升降温100℃时柱腿移动,并做好相应的记录。
5
安全防火岗
1
热处理防火措施落实及过程监控。
7.6热处理施工过程中的见证材料填写
1)球罐在整个热处理过程中的柱脚移动记录;
2)承压设备热处理过程记录表;
3)承压设备现场焊后热处理记录表。
8热处理质量检验和验收
8.1球罐焊后整体热处理施工,按《球形储罐施工及验收规范》及经甲方、监理、监检、业主代表批准的球罐热处理方案作为验收合格标准。
8.2热处理结束后2日内热处理施工单位向安装单位提交以下所有相关热处理过程的见证资料:
1)承压设备焊后整体热处理报告;
2)热电偶布置图;
3)承压设备整体热处理曲线及承压设备整体热处理曲线说明;
4)承压设备热处理过程记录表;
5)球罐柱脚移动记录。
8.3由返修单位,对以下事宜确认签字后,方能认为焊后热处理工程完成和验收合格:
1)所有热处理过程见证资料(见本方案8.2条)经审查完整、真实,符合热处理方案要求;
9热处理施工、HSE管理
9.1现场整体热处理管理机构
9.2项目开工前,由项目经理与项目HSE员签订HSE安全责任书,一式两份,HSE员携带至项目部备查。
9.3项目HSE员核对现场施工人员,看其合同签订情况及保险缴纳情况,必须按要求缴纳意外险。
9.4项目HSE员针对现场情况编制安全方案,提交项目经理审批。
9.5项目HSE员必须对安全方案、项目应急预案等进行书面安全交底,并且由所有项目人员签字确认。
9.6热处理作业人员进入装置区域施工,必须遵守生产装置的一切规章制度,服从安装单位、监理单位、业主单位的安全管理和调度。
9.7热处理作业人员进入施工现场,必须穿戴齐全公司统一配发的劳保护品(甲方另有要求的,经公司批准同意后可另外执行)。
要求:
A劳保鞋为钢头皮鞋。
B安全帽下颌扣要系紧。
9.8动火、用电、车辆进出、登高作业、受限空间作业必须事先办理相应的批准手续、相关作业票开具后方可进行作业。
9.9进入现场作业人员必须接受生产装置的安全教育,持证持卡上岗,无故不得进入生产区域。
严禁吸烟,严禁碰触生产设备、设施,不得擅自动用装置的消防设施器械。
9.10进入现场作业人员必须各负其责,遵守各自工种的安全操作规范,做好各自岗位的安全工作,施工前、施工中随时检查自身岗位的安全环境、设备器械的安全完好情况,并相互检查、提醒,各施工班组的班组长为该班组的当然安全负责人。
9.11现场用电器具的绝缘应良好,电线电缆不能乱拖乱拉,进入容器内部的照明用电须经隔离变压器,供电电源应有漏电保护开关。
实行三级配电系统,做到一机一闸一保护。
所有用电设备必须接地或者接零。
施工期间,由专职电工人员接线无误并经有关人员认定电网合格后方能正式送电,并加强施工过程中电网值班维修,以确保电网和人身安全。
电气设备工作时,要有专人看护,不得离岗。
9.12脚手架搭建应符合安全规范要求,热处理施工现场采用钢管脚手架。
脚手架必须验收合格后方可使用,填写脚手架验收记录。
9.13柴油为易燃物品,必须加强管理,专人监护使用。
热处理需用燃油储箱应放置有序,输送管带及其接头应牢固密封无泄露。
燃油箱用脚手架钢管或者警戒绳设置隔离区域(距离油箱1米),并在接管处悬【高温危险】、【禁止入内】、【小心火灾】和【严禁烟火】之警示牌。
并放置8KG灭火器两个。
9.14燃烧器、临时支架的制作、安装应牢固稳妥,避免安全事故的发生。
所有热处理作业人员必须服从现场安全管理,严格遵守用电管理制度,遵守施工现场安全制度。
燃烧器旁放置8KG灭火器两个,并保证能有效正常使用。
9.15距离坠落高度基准面2m以上进行的作业必须正确系挂安全带,做到高挂抵用。
高处作业人员必须经过体检无作业禁忌症者方能上岗。
六级(风速10.8-13.8m/s)及以上强风以及雷电、暴雨、大雾等气象条件下禁止露天高处作业。
高处作业所用的工具、材料严禁投掷。
高处作业要设安全通道,作业人员应手把扶梯上下,不得沿着立杆与栏杆攀登。
9.16整体热处理前必须清理施工现场,在球罐柱腿向外M米(高度小于等于15m时,M=4m)设置警戒区域,在每两个柱腿间悬挂警示牌,告知正在进行热处理,同时告知存在高处落物危险,闲杂人员不得入内。
9.17施工现场应文明整洁,装置区域内的消防通道畅通无阻。
9.18热处理作业人员必须按规定穿戴整齐劳动保护用品和器具,防止烧伤、烫伤事故的发生。
9.19热处理时,由项目部负责通知监理、业主安全代表到场进行安全监督。
热处理对象区域场地不得有易燃物、障碍物等不安全因素存在。
9.20液化气罐及柴油桶分别进行隔离,并搭设隔离脚手架采取防护措施,标识危化品品名、危害防护办法及物品数量。
9.21松动球罐地脚螺栓及斜拉杆支架的作业,对可能发生的危害进行告知。
10防风防雨措施
10.1施工现场多变的天气状况,对热处理施工的要求也相对提高。
为防止劲风或雨水对热处理施工质量造成不良影响,现场防风防雨措施的搭设尤为重要。
为保证施工安全及质量,应在热处理前及时掌握未来三天的天气情况,热处理时应尽量避开恶劣的天气(中雨、大雨、暴雨、雷雨、阵雨或风力大于6级的天气),并做好防风、防雨及应急措施。
10.2球罐热处理时,安排专人巡视检查,保证热处理的正常进行。
10.3在球罐热处理时,对与热处理有关的设备及油罐油泵等也应做好防雨措施,保证热处理的正常进行。
11.热处理设备、机具、材料一览表
热处理设备、机具、材料一览表
序号
名称
规格
单位
数量
1
霍克燃烧器
台
1
2
柴油桶
200L
桶
10
3
液化气罐
15kg
个
2
4
彩色无纸记录仪
40通道
台
1
5
齿轮油泵
CB-B25
台
1
6
烟囱
Φ500*1200mm
件
1
7
热电偶
L=800mmK0~1000℃
件
30
8
铁丝
10#
kg
40
9
铁丝
22#
kg
40
10
保温棉
无碱玻璃棉被
床/台
120
11
干粉灭火器
8KG
个
4
热处理布置示意图
12.着火事故应急处置
12.1火灾现场应急处置指导原则
在处置着火事故现场时要及时收集现场信息,核实现场情况,根据现场变化制定和调整现场应急处置方案,并组织实施。
针对着火爆炸事故时,在制定现场应急处置方案时要考虑如下问题:
①确定着火或爆炸点的位置与火灾扑救的基本方法;
②确定引起火灾爆炸的物质类别及物质的储存量;
③明确火灾爆炸发生区域的周围环境,以及周围区域的重大危险源分布;
④确定火灾可能导致的后果(爆炸)以及对周围区域的、环境影响的规模和程度;
⑤火灾爆炸可能导致后果的主要控制措施(控制火灾蔓延、人员疏散、医疗救护、环境污染等);
⑥确定可能需要调动的应急救援力量(应急救援中心,医疗急救单位)
和应急物资(泡沫、消防水等);
⑦落实应急人员和群众的个体防护措施;
⑧确认影响区域内人员避险或疏散方式;
⑨考虑应急处置可能造成的次生灾害影响(如消防废水处理)。
12.2柴油着火应急事故处置方案
(1)事件风险分析
①事件界定
本方案中的柴油着火指氮气球罐热处理过程中发生的柴油油泄漏着火事故。
②风险分析
根据柴油泄漏着火突发事件的发生过程、性质和机理,将会造成人员伤亡,设备烧毁;且柴油易燃易挥发,若果火势不能有效控制,随着时间延长,损失数额会迅速增加。
(2)处置方案
步骤
内容
负责人
1发现火情
发现:
发现柴油站起火。
发现火情第一人
2报告
汇报:
立即向班长汇报,班长通过电话汇报至厂调度室和车间值班干部。
发现火情第一人
班长
3应急程序启动
启动:
车间值班干部下达应急程序启动命令,值班领导向车间负责人报告应急程序启动。
车间值班干部
4应急处置措施
1、停止热处理:
立即停止热处理。
2、切断与撤离:
关闭油路系统与油箱连接的所有阀门,组织现场无关的人员撤离到安全区域。
3、灭火:
调集区域手推式和便携式干粉、泡沫灭火器到事故现场进行灭火,按要求正确使用各灭火器,并就近接通消防栓灭火。
4、降温隔离:
对柴油桶着火邻近设施降温隔离。
5、畅通:
保持消防通道畅通,接应消防车到达事故现场,进行灭火。
施工单位
6、增援:
通知附近岗位人员增援。
车间值班干部
7、清扫:
用油毡回收泄漏的柴油,并对设备进行清扫。
施工单位
5应急终止
终止:
值班干部下达应急终止指令,并向车间负责人、调度室报告应急终止。
车间值班干部
6、后期恢复
维修:
待着火点被完全扑灭后,具备检维修条件时,组织人员进入现场对损坏设备进行维修更换。
施工单位
注意事项
1、人员疏散应根据风向标指示,撤离至上风口紧急集合点,并清点人数。
2、施工人员疏散时,应检查关闭现场火源,切断临时用电电源。
3、若火势无法控制,向应急救援中心报告,请求救援(电话:
4736119)。
报警时,须讲明着火地点、着火介质、火势、人员伤亡情况。
工作危险(JHA)分析记录表
单位:
上海蓝滨石化设备有限责任公司区域/工艺过程:
空分空压站
分析人员:
编写日期:
2018年12月31日
序号
工作步骤
危害因素
主要后果
发生频率
危害程度
防范/控制措施
1
编制热处理技术方案
人员伤害、设备损坏、安全事故
未发生过
重大
1.根据现场施工规范、总包及监理单位的要求结合球罐施工实际情况认真编写热处理技术方案。
2
安全技术交底
工人不了解施工内容,人身亡
未发生过
重大
2.对相关球罐热处理施工人员进行全员安全技术交底并由本人签字确认。
3
登高作业
人员伤害,高处坠落、安全事故
未发生过
重大
3.登高作业必须正确佩戴、系挂安全带。
4
现场接电
电击、人员伤亡
未发生过
重大
4.必须由持证电工进行作业,作业是应由监护人。
5.所使用电线绝缘皮完好,无线芯外露。
5
柴油等易燃物堆放
造成人员伤亡,失火、爆炸等。
未发生过
重大
6.易燃物应堆放到指定位置,远离明火。
7.施工现场禁止吸烟。
6
火焰加热
造成人员伤亡,失火等。
未发生过
重大
8.确认球罐下易燃易爆物品清理干净后,方可进行点火。
9.加热过程中应时刻注意火焰情况、
7
专人监护热处理过程
造成人员伤亡,设备损坏、安全事故
未发生过
重大
10.热处理过程中派专人现场看护。
11.热处理过程中严禁非热处理工作人员进入热处理工作区域内。
8
设备维护
设备损坏、人员触电伤亡
曾有发生
重大
12.热处理前由专业持证电工对施工用电、油路系统进行检查,确保安全。
9
环境保护
污染环境、伤害身体
曾有发生
中等
13.热处理保温材料应堆放整齐并用帆布搭盖。
14.热处理后应将现场散碎在地上的保温材料及杂物清理干净,保护环境。
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