超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺
阅读说明：本技术 超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺 (On-site post-welding heat treatment process for inner tank installation of ultra-large low-temperature liquefied hydrocarbon storage tank ) 是由 杨社教 杜保军 保罗·伟门 孙洪利 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺。超大型低温液化烃储罐包括外罐和设置于外罐内的内罐,该超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺包括以下步骤：将内罐的多个焊缝分为多组焊缝组；各组焊缝组包括多个焊缝,且多个焊缝沿内罐的的周向均匀分布；依次对多组焊缝组进行热处理,各组焊缝组内的多个焊缝同时进行热处理,使得内罐在进行热处理时所产生的热胀冷缩均是对称分布的,保证内罐在热处理过程中的稳定性和内罐的整体几何尺寸公差,使各焊缝符合标准要求甚至更高的标准,而能够适用于内罐的下段壁厚为38.1mm～60m的壁板,进而能够建造12万立方米～18万立方米的超大型低温液化烃储罐,提高了经济效益。(The invention provides a field postweld heat treatment process for inner tank installation of an ultra-large low-temperature liquefied hydrocarbon storage tank. The ultra-large low-temperature liquefied hydrocarbon storage tank comprises an outer tank and an inner tank arranged in the outer tank, and the on-site post-welding heat treatment process for the installation of the inner tank of the ultra-large low-temperature liquefied hydrocarbon storage tank comprises the following steps: dividing a plurality of welding seams of the inner tank into a plurality of groups of welding seam groups; each welding seam group comprises a plurality of welding seams which are uniformly distributed along the circumferential direction of the inner tank; the heat treatment is carried out on a plurality of groups of welding line groups in sequence, and a plurality of welding lines in each group of welding line group are simultaneously subjected to heat treatment, so that the expansion with heat and the contraction with cold generated when the inner tank is subjected to heat treatment are symmetrically distributed, the stability of the inner tank in the heat treatment process and the integral geometric tolerance of the inner tank are ensured, each welding line meets the standard requirement or even higher standard, the heat treatment method can be suitable for the wall plate with the lower section wall thickness of the inner tank of 38.1 mm-60 m, and further the ultra-large low-temperature liquefied hydrocarbon storage tank with the wall thickness of 12-18-ten thousand cubic meters can be built, and the economic benefit is improved.)
技术领域
本发明涉及低温储罐
技术领域
，特别涉及一种超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺。背景技术
在低温石化存储领域，尤其是低温丙烷储罐，正随着PDH(丙烷脱氢)投资项目规模的扩大，越来越多地面临着存储经济规模性挑战。而专业的低温丙烷储罐设计须满足国际和国内的各种设计规范，从而在材料、施工工艺方面有各种局限，限制了低温大型储罐的容积。
目前，按照现有国内外标准，低温液化烃储罐最大净操作容积为15万立方米。上述低温液化烃储罐的容积局限均是因为国内外技术标准对储罐内罐设计材料和施工工艺有了约定：对于超过一定厚度的碳钢和低合金钢，必需经过焊后热处理和试验，才能被验证符合技术要求。由于没有突破性的新技术实践，低温丙烷储罐投资不得不限制罐容大小，扩大储罐数量满足投资需要，但是多个储罐占地面积大、工艺系统和设备配置多，进而相应提高了投资。
发明内容
本发明的目的在于提供一种净操作容积可超过12万立方米的超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺，以解决现有技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺，所述超大型低温液化烃储罐包括外罐和设置于所述外罐内的内罐，所述现场焊后热处理工艺包括以下步骤：
将所述内罐的多个焊缝分为多组焊缝组；各组所述焊缝组包括多个焊缝，且多个所述焊缝沿所述内罐的的周向均匀分布；
依次对多组所述焊缝组进行热处理，各组所述焊缝组内的多个所述焊缝同时进行热处理。
在其中一实施方式中，所述内罐包括多个沿其轴向间隔设置的多个环焊缝；将所述内罐的各环焊缝的多个环焊缝段分为多组环焊缝组；各组所述环焊缝组包括多个所述环焊缝段，且多个所述环焊缝段沿所述内罐的周向均匀分布；
依次对多组所述环焊缝组进行热处理，各组所述环焊缝组内的多个所述环焊缝段同时进行热处理。
在其中一实施方式中，所述环焊缝组包括2～3条所述环焊缝段
在其中一实施方式中，多组所述环焊缝组的所述环焊缝段的数目相同。
在其中一实施方式中，所述依次对多组所述环焊缝组进行热处理，各组所述环焊缝组内的多个所述环焊缝段同时进行热处理的步骤之前：
在所述内罐的内壁设置胀圈，且所述胀圈紧贴所述内罐的内壁。
在其中一实施方式中，所述内罐包括沿其自身周向间隔分布的多个纵焊缝；将多个所述纵焊缝分为多组纵焊缝组；各组所述纵焊缝组包括多个所述纵焊缝，且多个所述纵焊缝沿所述内罐的的周向均匀分布；
依次对多组所述纵焊缝组进行热处理，各组所述纵焊缝组内的多个所述纵焊缝同时进行热处理。
在其中一实施方式中，所述纵焊缝组包括4～8条所述纵焊缝。
在其中一实施方式中，多组所述纵焊缝组的所述纵焊缝的数目相同。
在其中一实施方式中，所述依次对多组所述焊缝进行热处理，各组所述焊缝组内的多个所述焊缝同时进行热处理的步骤中，所述热处理的具体工艺为：
升温速度55-220℃/h，升温至600℃±20℃，并保温预设时间t，其中，所述预设时间t满足如下条件：所述内罐的壁板厚度为d，t＝d/25，其中，t的单位为h，d的单位为mm。
在其中一实施方式中，所述依次对多组所述焊缝组进行热处理，各组所述焊缝组内的多个所述焊缝同时进行热处理的步骤之前：对各所述焊缝进行外观检查和射线检测，且均合格；
所述依次对多组所述焊缝组进行热处理，各组所述焊缝组内的多个所述焊缝同时进行热处理的步骤之后：对各所述焊缝进行超声波检验和渗透检验，且均合格。
在其中一实施方式中，所述内罐的壁板采用同一材料，所述内罐的下段壁厚为38.1mm～60m，所述超大型低低温液化烃储罐的净操作容积为12万立方米～18万立方米。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
本发明的超大型低温液化烃储罐的焊后热处理工艺通过对焊缝分批次进行热处理，且每批次的多个焊缝沿内罐的周向均匀分布，进而使得内罐在进行热处理时所产生的热胀冷缩均是对称分布的，保证内罐在热处理过程中的稳定性和内罐的整体几何尺寸公差，使各焊缝符合标准要求甚至更高的标准，而能够适用于内罐的下段壁厚为38.1mm～60m的壁板，进而能够建造12万立方米～18万立方米的超大型低温液化烃储罐，提高了经济效益。
附图说明
图1是本发明超大型低温液化烃储罐的焊后热处理工艺的流程图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明提供一种超大型低温液化烃储罐内罐安装的现场焊后热处理工艺，以对超大型低温液化烃储罐的内罐进行现场焊后热处理。采用该焊后热处理工艺能够建造下段壁厚为38.1mm～60mm的内罐罐壁，而建造大容积的低温液化烃储罐，使净操作容积增大至12万立方米～18万立方米。
该超大型低温液化烃储罐包括外罐和设置于外罐内的内罐。其中，外罐为混凝土材质，通过该外罐将内罐固定。本发明实施例主要针对钢质内罐施工安装的现场焊后热处理进行了优化，而外罐的相关结构及建造方法可以参照相关技术。内罐用于承载低温液化烃，其中，液化烃包括丙烯、丙烷、丁烷、丁二烯。内罐的材质采用同一种材料，具体采用低合金钢。例如C-Mn低合金钢。本实施例中内罐下段的壁厚为38.1mm～60mm，因此，内罐下段的壁板需要钢厂提供断裂韧性试验正式报告。
该内罐须现场施工安装，其中，钢质内罐壁板厚度的设计要求内罐施工安装须进行现场焊后热处理。
内罐的筒体呈立式圆筒形，该筒体的焊缝包括多个纵焊缝和多个环焊缝。即内罐的筒体由多个壁板通过焊接而形成，焊接后具有多个纵焊缝和多个环焊缝。多个纵焊缝沿内罐的周向间隔分布。具体地，各纵焊缝是指相邻两壁板之间焊接连接而形成的沿内罐的轴线方向的焊缝。
多个环焊缝沿内罐的高度方向间隔分布，且各环焊缝绕内罐的周向延伸。其中，各环焊缝包括沿内罐的周向分布的多个环焊缝段，即多个环焊缝段依次连接而构成一环焊缝。本实施例中，一环焊缝段对应一壁板。其中，在本实施例中，壁板沿内罐的周向方向长度为11m左右。
具体地，沿内罐的高度方向，筒体包括多个筒体段，且各筒体段由多个壁板焊接而形成一呈圆筒状的筒体段。多个壁板之间焊接连接而形成筒体段，相邻两壁板之间的焊缝即纵焊缝。相邻两筒体段之间焊接连接而形成内罐的筒体，相邻两筒体段之间的焊缝即环焊缝。
在本实施例中，筒体由下至上包括底部筒体段、第一段筒体段、第二段筒体段、第三段筒体段、……、顶部筒体段。
本实施例中的焊后热处理是在内罐的施工安装现场进行的热处理工艺，以下具体介绍上述内罐的现场焊后热处理工艺。
S1、对内罐的多个纵焊缝进行外观检查和射线检测(Radiographic testing，以下简称RT检测)。外观检查和RT检测的结果均合格。
S2、将多个纵焊缝分为多组纵焊缝组。各组纵焊缝组包括多个纵焊缝，且多个纵焊缝沿内罐的周向均匀分布。具体地，纵焊缝组包括4～8条纵焊缝，该数据充分考虑了进行热处理时内罐的稳定性和施工现场的电力供应能力。
沿内罐的周向分布的纵焊缝的总数为偶数时，多组纵焊缝组内的纵焊缝数可以相同，也可以不相同。
沿内罐的周向分布的纵焊缝的总数为奇数时，多组纵焊缝组内的纵焊缝数可以相同，也可以不相同。
本实施例中，多组纵焊缝组内的纵焊缝数相同，即将绕内罐一周的多个纵焊缝等分。例如，沿内罐一周的纵焊缝数为偶数24条时，将纵焊缝分为3个纵焊缝组，每组纵焊缝组均包括8条纵焊缝，8条纵焊缝关于内罐的轴线对称分布。沿内罐一周的纵焊缝数为奇数27条，此时可将纵焊缝分为3个纵焊缝组，每组纵焊缝组均包括9条纵焊缝，9条纵焊缝沿内罐的周向均匀分布。
其他实施例中，各组纵焊缝组的纵焊缝数还可以不相同。例如，24条纵焊缝分为3个纵焊缝组，分别包括6条、8条和10条纵焊缝。27条纵焊缝分为3个纵焊缝组，分别包括8条、9条和10条纵焊缝，且各组纵焊缝内的纵焊缝沿内罐的周向均匀分布。
S3、依次对多组纵焊缝组进行热处理，各组纵焊缝组内的多个纵焊缝同时进行热处理。
即先对其中一组纵焊缝组进行热处理，热处理完毕后，再对下一组纵焊缝组进行热处理，逐次进行直至所有的纵焊缝热处理完毕。本实施例中，内罐的临时门处的两纵焊缝最后进行热处理。
具体地，热处理的工艺为：
在内罐的外壁以及内壁布置电热板，电热板覆盖纵焊缝，而对纵焊缝的两侧进行同时加热。其中，朝向内罐外侧的方向为外，朝向内罐内部的方向为内。以下关于内和外的说明均与此处一致。
其中，电热板覆盖宽度是指电热板沿内罐的周向方向延伸的尺寸。电热板覆盖宽度要求如下：电热板边缘距离焊缝中心不应小于3d。
以55-220℃/h的升温速度升温至600℃±20℃，并在该温度下保温预设时间t1，其中，预设时间t1满足如下条件：内罐的壁板厚度为d，t＝d/25，其中，t的单位为h，d的单位为mm。例如壁板厚度为50mm时，t1为2h。
S4、对已经热处理后的纵焊缝进行100％UT(超声波探测)和100％PT(渗透检测)。100％UT和100％PT检测的结果均合格。
具体地，如存在检测不合格的纵焊缝，进行返修后，进行检测，合格后再进行局部热处理，直至全部合格。
S5、对内罐的各环焊缝进行外观检查和射线检测(Radiographic testing，以下简称RT检测)。外观检查和RT检测的结果均合格。
并且，在检测均合格后，还在内罐的内壁设置胀圈，且胀圈紧贴内罐的内壁。
具体地，胀圈采用工字钢制作，且胀圈的外圈直径与内罐的内径相等，而使胀圈紧贴内罐的内壁。
采用胀圈固定进行热处理的环焊缝，能够防止因局部热胀冷缩带来的额外残余应力。
S6、将各环焊缝的多个环焊缝段分为多组环焊缝组。各组环焊缝组包括多个环焊缝段，且多个环焊缝段沿内罐的周向均匀分布。
具体地，环焊缝组包括2～3条环焊缝段，该数据充分考虑了进行热处理时内罐的稳定性和施工现场的电力供应能力。
各环焊缝沿内罐的周向分布的环焊缝段的总数为偶数时，多组环焊缝段组内的环焊缝段数可以相同，也可以不相同。
各环焊缝沿内罐的周向分布的环焊缝段的总数为奇数时，多组环焊缝段组内的环焊缝段可以相同，也可以不相同。
本实施例中，各环焊缝组内的环焊缝段的数目相同，即将绕内罐一周的多个环焊缝段等分。例如，各环焊缝包括偶数24条环焊缝段时，将环焊缝分为8个环焊缝组，每组环焊缝组均包括3条环焊缝段，3条环焊缝段关于内罐的周向均匀分布。各环焊缝包括奇数27条环焊缝段时，将环焊缝分为9个环焊缝组，每组环焊缝组均包括3条环焊缝段，3条环焊缝段关于内罐的周向均匀分布。
其他实施例中，各组环焊缝组的环焊缝段的数目还可以不相同。例如，24条环焊缝段还可以分为6组环焊缝组，各组环焊缝组包括4条环焊缝段。
27条环焊缝段还可以分为8组环焊缝组，各组环焊缝组可以分别包括3条、3条、3条、3条、3条、4条、4条、4条环焊缝段。各组内的多个环焊缝段均沿内罐的周向均匀分布。
S7、依次对多组环焊缝组进行热处理，各组环焊缝组内的多个环焊缝同时进行热处理。
即先对其中一组环焊缝组进行热处理，热处理完毕后，再对下一组环焊缝组进行热处理，逐次进行直至所有的一环焊缝的所有环焊缝段热处理完毕。本实施例中，内罐的临时门处的两环焊缝段最后进行热处理。
具体地，热处理的工艺为：
在内罐的外壁以及内壁布置电热板，电热板覆盖环焊缝段，而对环焊缝段的两侧进行同时加热。
其中，电热板覆盖宽度是指电热板沿内罐的轴向方向延伸的尺寸。电热板覆盖宽度要求如下：电热板边缘距离焊缝中心不应小于3d。
以55-220℃/h的升温速度升温至600℃±20℃，并在该温度下保温预设时间t1.其中，预设时间t1为(内罐的壁板厚度d/25)h。d的单位为mm，例如壁板厚度为50mm时，t1为2h。
S8、对已经热处理后的环焊缝段进行100％UT(超声波探测)和100％PT(渗透检测)。100％UT和100％PT检测的结果均合格。
具体地，如存在检测不合格的环焊缝段，进行返修后，进行检测，合格后再进行局部热处理，直至全部合格。
S9、对热处理前/后的环焊缝需对其焊缝残余应力进行测定和数值比较。
具体在本实施例中，将环焊缝的残余应力数值与纵焊缝的残余应力数值进行比较。当环焊缝的残余应力数值与纵焊缝的残余应力数值之间的差距越小时，内罐的整体残余应力越小。
本实施例中，内罐的现场焊后热处理工艺中，先对底部筒体段的多个纵焊缝进行分组并分批次的焊后热处理，接着对第一段筒体段的多个纵焊缝进行分组并分批次的焊后热处理，再对底部筒体段和第一段筒体段之间的环焊缝进行分段并分批次的焊后热处理，然后再对第二段筒体段的多个纵焊缝进行分组并分批次的焊后热处理，再对第一段筒体段和第二段筒体段之间的环焊缝进行分段并分批次的焊后热处理，……，依次由下至上的进行纵焊缝和环焊缝的焊后热处理，直至完成对整个内罐的焊缝的热处理。
其他实施例中，内罐的现场焊后热处理时，纵焊缝可以采用相关技术中的焊后热处理工艺，而环焊缝的焊后热处理工艺采用本实施例中将各环缝分批次的热处理，且每批次的环焊缝段沿内罐的周向均匀分布的方案。
上述焊后热处理工艺对纵焊缝分批次的进行热处理，且每批次的多个纵焊缝关于内罐的周向均匀分布，对环焊缝分段的进行热处理，且每组的多个环焊缝段关于内罐的周向均匀分布，使得内罐在进行热处理时所产生的热胀冷缩均是对称分布的，保证内罐在热处理过程中的稳定性和内罐的整体几何尺寸公差，使各焊缝符合标准要求甚至更高的标准，而能够适用于内罐的下段壁厚为38.1mm～60m的壁板，进而能够建造12万立方米～18万立方米的超大型低温液化烃储罐，提高了经济效益。
本实施例中的方案也可以对净操作容积在12万立方米以下的储罐进行焊后热处理，而能够建造质量更好的储罐。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。