CN1641257A - 一种用于贮存乙烯的低温球形贮罐及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于贮存乙烯的低温球形贮罐及其制备方法。本发明的低温球形贮罐，包括罐体和焊接在罐体上的配件，罐体材料选自型号为N－TUF490的钢板，配件材料的型号为08MnNiCrMoVD，本发明对所用材料的性能进行分析，确定了焊接参数，使所制作的低温球形贮罐，罐体具有较高的强度，同时还具有优良的焊接性能和高韧性，而配件采用08MnNiCrMoVD材料加工而成。采用08MnNiCrMoVD锻件与N－TUF490材料混合制造用于贮存乙烯的低温球形贮罐，不仅机械性能优良，而且能够在－50℃的条件下安全使用，完全能够满足有关方面的需要，同时大大降低了制作成本。

Description

一种用于贮存乙烯的低温球形贮罐及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于贮存乙烯的低温球形贮罐及其制备方法，尤其涉及焊接方法。

背景技术

球形贮罐是一种常用的化工设备，尤其是在大型石油化工领域，更是得到了广泛的应用。

由于贮存的物料的性能的不同，对球形贮罐的材质和制作要求也有不同的要求，如用于贮存乙烯的球形贮罐，即需要承受-50℃的低温，因此一般采用“带”、“柱”和“片”构成的足球混合式球罐，如采用结构形式为3带8柱30片足球混合式球罐。

所说的“带”指的是赤道带、极带，所说的“柱”指的是支柱，所说的“片”指的是球片；

所说的球形贮罐包括罐体和焊接在罐体上的配件，所述配件如人孔和管件支柱等。

目前，常规的球形贮罐的罐体和配件均采用同一种材料或采用性能相近的材料，无疑将增加设备成本，因此，如何采用不同的材料制备所说的用于贮存乙烯的低温球形贮罐，以降低生产成本，是有关部门所十分关切的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题之一是公开一种用于贮存乙烯的低温球形贮罐，以克服现有技术存在的制作成本较高的缺陷；

本发明需要解决的技术问题之二是提供所述低温球形贮罐的制备方法。

本发明的用于贮存乙烯的低温球形贮罐，包括罐体和焊接在罐体上的配件，所说的罐体为一种采用带、柱和片通过焊接构成的足球混合式球罐，所述配件如人孔和管件等，其特征在于：

(1)所说的罐体材料选自型号为N-TUF490的钢板，其组分见表1；

                     表1 N-TUF490钢板化学成分  重量％

C	Si	Mn	P	S	Cu
						0.16	0.15～0.55	0.90～1.60	0.015	0.005	0.30
Ni	Cr	Mo	V	Nb	B
						0.30～0.80	0.40	0.30	0.05	0.05	0.002
Fe
						余量

所说的N-TUF490钢板可采用市售产品，如日本新日铁公司的σs≥500Mpa低焊接裂纹敏感性钢板N-TUF490；

(2)所说的配件材料的型号为08MnNiCrMoVD，其组分见下表；

C	Si	Mn	P	S	Cu
						0.10	0.20～0.40	1.10～1.40	0.020	0.015	0.25
Ni	Cr	Mo	V	Fe
						1.20～1.60	0.40	0.30	0.02～0.06	余量

以上为重量百分比。

注：(1)为改善钢的性能，允许添加其他微量元素。

    (2)为改善钢板的焊接性能，熔炼分折碳当量Ceq0.45％；

碳当量计算公式为：Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(％)

(3)裂纹敏感性组成Pcm0.25％；

$\mathrm{Pcm}=C+\frac{\mathrm{Si}}{30}+\frac{\mathrm{Mn}}{20}+\frac{\mathrm{Cu}}{20}+\frac{\mathrm{Ni}}{60}+\frac{\mathrm{Cr}}{20}+\frac{\mathrm{Mo}}{15}+\frac{V}{10}+5B\%.$

本发明采用了不同的罐体材料和配件材料，可显著降低制作成本，同时也为焊接提出了更高的要求。

上述的低温球形贮罐的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预热：将需要焊接配件的罐体的相应位置预热至110～130℃，预热时间为0.3～1小时，预热宽度为130～200mm；

(2)焊接：采用电弧焊，通过焊材将配件焊接与罐体，电流为100～160A，电压为20～24V，焊接速度为7.0～10cm/min，线能量为18～25KJ/cm；

所说的配件包括人孔、接管、支柱和拉杆；

按照本发明，在整个焊接过程中，应当保持层间温度为100～180℃，术语“层间温度”；指的是多层焊中，在施焊后继焊层时，其前一相邻焊层所保持的最低温度；

所说的焊材的熔敷金属化学成分见下表，直径为3.2～4mm，可采用市售产品，如日本新日铁公司生产的牌号为L-60的焊条；

C	Mn	Si	S	P	Ni	Mo	Fe
								0.09	1.00～1.60	0.30～0.60	0.010	0.020	0.80	0.40	余量

以上为重量百分比。

根据低温球罐焊接接头要求等屈服、等强度和等韧性的指导原则，因此在焊材选择方面应当充分考虑熔敷金属的屈服强度(σs)、抗拉强度(σb)、延伸率(δ5)及冲击韧性(Akv)与母材相匹配；

焊接材料的烘焙是保证焊缝质量的重要措施之一，所以，焊条使用前应按规定的烘焙温度进行烘干。烘干温度过高，涂层中某些成分会发生分解，降低机械保护的效果，烘焙温度过低或烘焙时间不足时，则受潮涂层的水分去除不彻底，会产生气孔和延迟裂纹。

(3)后热：焊接结束后进行后热，以消除热应力，后热温度为200～250℃，后热时间30～60分钟，后热宽度为130～170mm。

采用如下的标准和规范对本发明的用于贮存乙烯的低温球形贮罐进行检测，其质量完全和达到规定在指标和要求，可在-45～45℃的低温下贮存乙烯。

质技监局锅发[1999]154号《压力容器安全技术监察规程》

GB150-1998《钢制压力容器》

GB12337-1998《钢制球形储罐》

GB50094-1998《球形储罐施工及验收规范》

JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》

JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》

JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》

JB4730-94《压力容器无损检测》

JB4727-2000《低温压力容器用低合金钢锻件》

GB6654-1996《压力容器用钢板》

JIS G3115《压力容器用钢板》

JIS Z3212《高强度钢用药皮电弧焊条》

GB4675.1-1984《斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》。

由此可见，采用本发明的方法制备的用于贮存乙烯的低温球形贮罐，其罐体具有较高的强度，同时还具有优良的焊接性能和高韧性，而配件采用08MnNiCrMoVD材料加工而成，采用08MnNiCrMoVD锻件与N-TUF490材料混合制造用于贮存乙烯的低温球形贮罐，不仅机械性能优良，而且能够在-50℃的条件下安全使用，完全能够满足有关方面的需要，同时大大降低了制作成本。

附图说明

图1为贮存乙烯的低温球形贮罐的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的用于贮存乙烯的低温球形贮罐，包括罐体1和焊接在罐体1上的配件2，所说的罐体1为一种采用带3、柱4和片通过焊接构成的足球混合式球罐，所述配件1如人孔和管件等。

                        实施例1

制备如图1的用于贮存乙烯的低温球形贮罐，将人孔焊接与罐体1。

罐体1厚度为44mm，人孔采用的型式为凸缘嵌入式，焊接时坡口采用不对称X形，进行手工电弧焊焊接。

所说的罐体材料选自型号为N-TUF490的钢板，其组分如下，(重量％)；

C	Si	Mn	P	S	Cu
						0.16	0.35	0.1	0.015	0.005	0.30
Ni	Cr	Mo	V	Nb	B
						0.80	0.40	0.30	0.05	0.04	0.001
Fe
						97.479

          (2)人孔材料的型号为08MnNiCrMoVD，其组分如下：(重量％)

C	Si	Mn	P	S	Cu
						0.10	0.3	1.25	0.01	0.01	0.2
Ni	Cr	Mo	V	Fe
						1.4	0.40	0.30	0.04	95.99

低温球形贮罐的制备方法，包括如下步骤：

(1)预热：将需要焊接人孔的罐体的相应位置预热至1120℃，预热时间为0.6小时，预热宽度为165mm；

(2)焊接：采用电弧焊，电流为130A，电压为22V，焊接速度为8.5cm/min，线能量为21.5KJ/cm；

在整个焊接过程中保持层间温度为240℃；

所说的焊材的熔敷金属化学成分如下(重量％)，直径为3.6mm，牌号为L-60的焊条；

项目	C	Mn	Si	S	P	Ni	Mo
								实际值	0.06	1.31	0.40	0.008	0.018	0.58	0.15

(3)后热：焊接结束后进行后热，以消除热应力，后热温度为230℃，后热时间45分钟，后热宽度为150mm。

                            实施例2

对实施例1的球壳板与人孔锻件的对接焊的评定：

通过580℃±10℃保温3.6h的模拟热处理后，对焊缝金属及焊缝热影响区进行拉伸、弯曲试验、冲击等试验，其结果见下表。

                         焊接接头试验结果

板厚mm	拉伸性能		侧弯180°d＝4a	Akv(-50℃)  J
						σb(Mpa)	断裂位置	实际值	规定值
	44	625 635		母材 母材	4件完好					65  76  72	Akv47

                            实施例3

低温试验方法和结果：

采用GB12337、JB4708、JB4709、JB4730、JB4744标准规定的方法对实施例1的用于贮存乙烯的低温球形贮罐进行检测，低温(-50℃)下关键项目的几何尺寸及外观检查见下表：

项目	标准要求	检查结果	评定
				球板曲率(E)	弦长 2米样板测量E3	3mm	合格
人孔接管法兰的表面质量	光滑，无划痕，无锈蚀	完好	合格
				焊缝及热影响区表面质量	不得有裂纹，夹渣，咬边等缺陷	无超标缺陷	合格
焊缝返修次数	不得超过二次	无超次	合格
				产品焊接试板(力学性能)	按JB4744-2000执行	合格	合格

产品表面机械损伤

修磨圆滑过渡，斜度至少为3∶1

修磨圆滑

合格

超声波检测(UT)

锻件复验、钢板复验的超声波检测按JB4730-94评定II级合格，焊缝的超声波检测按JB4730-94评定I级合格。经检测无不合格。即一次UT合格率达到100％。

磁粉、着色检测(MT、PT)

球壳板坡口和开孔坡口、焊缝清根后表面、锻件表面进行着色检测，A、B、D类焊缝内外表面进行磁粉检测，均按JB4730-94评定I级合格，检测结果MT、PT合格率达到100％。

球罐焊缝的射线检测比例100％，本球罐工厂制造部分焊缝共拍片104张，按JB4730-94评定II级合格。I级片98张，II级片6张，即一次RT合格率为98.1％。

                          实施例4

将接管焊接与罐体，接管的型号为08MnNiCrMoVD，其他与实施例1相同，检测结果与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种用于贮存乙烯的低温球形贮罐，包括罐体和焊接在罐体上的配件，其特征在于：

(1)所说的罐体材料的钢板，其组分见下表，重量％：     C     Si     Mn     P     S     Cu     0.16     0.15～0.55     0.90～1.60     0.015     0.005     0.30     Ni     Cr     Mo     V     Nb     B     0.30～0.80     0.40     0.30     0.05     0.05     0.002     Fe     余量

(2)所说的配件材料的组分见下表，重量％：     C     Si     Mn     P     S     Cu     0.10     0.20～0.40     1.10～1.40     0.020     0.015     0.25     Ni     Cr     Mo     V     Fe     1.20～1.60     0.40     0.30     0.02～0.06     余量

2.根据权利要求1所述的低温球形贮罐，其特征在于，所说的配件包括人孔、接管、支柱和拉杆。

3.根据权利要求1或2所述的低温球形贮罐的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预热：将需要焊接配件的罐体的相应位置预热至110～130℃，预热时间为0.3～1小时，预热宽度为130～200mm；

(2)焊接：采用电弧焊，通过焊材将配件焊接与罐体，电流为100～160A，电压为20～24V，

整个焊接过程中，保持层间温度为100～180℃；

(3)后热：焊接结束后进行后热，以消除热应力，后热温度为200～250℃，后热时间30～60分钟，后热宽度为130～170mm。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，焊接速度为7.0～10cm/min。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，线能量为18～25KJ/cm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所说的配件包括人孔、接管、支柱和拉杆。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所说的焊材的熔敷金属化学成分见下表：     C      Mn     Si       S        P      Ni      Mo    Fe   0.09  1.00～1.60  0.30～0.60     0.010     0.020     0.80     0.40   余量

以上为重量百分比。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所说的焊材的直径为3.2～4mm。

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