1前言
伴隨石化行業(yè)的迅猛發(fā)展,球罐需求的大型化(高壓力、高容積)給球罐設(shè)計、制造、安裝提出了更高的要求。較一般壓力容器而言,球罐因其現(xiàn)場組裝,組裝時對口多、再變形大、相應(yīng)局部應(yīng)力大;球罐野外施焊、焊接條件苛刻,相應(yīng)焊接性能保證難度大等特點,要求球罐設(shè)計特別是選材要充分考慮。
2選材原則
球罐用材要求在滿足強(qiáng)度條件下,具有良好的焊接性能、耐蝕性能、成型性能及經(jīng)濟(jì)性能,同時還要考慮其配套的鍛件。
2.1足夠的強(qiáng)度指標(biāo)
強(qiáng)度指標(biāo)主要指屈服強(qiáng)度??估瓘?qiáng)度,它們決定著球罐受力狀況和造價。目前用作球罐的材料有高強(qiáng)鋼、中強(qiáng)鋼,在低壓大型球罐中還有低強(qiáng)鋼。
高強(qiáng)鋼因其強(qiáng)度高、球殼壁薄、有時不需熱處理而越來越多應(yīng)用在盛裝丙烯、乙烯這類壓力較高的大中型球罐中。而中強(qiáng)鋼以其性能穩(wěn)定、生產(chǎn)技術(shù)、制造、安裝技術(shù)成熟,且對所盛介質(zhì)要求不甚苛刻而廣泛應(yīng)用在中壓球罐中,如液化石油氣球罐。
2.2充足的韌性儲備
韌性是衡量材料抗開裂能力和止裂能力的重要性能參數(shù)。韌性與材料的化學(xué)成份、冶煉工藝、使用狀態(tài)及本身厚度、熱處理狀態(tài)等因素有關(guān)。
2.3良好的焊接性能
焊接性能是指是否易于焊接在一起并能保證焊縫質(zhì)量的性能。常用焊接處出現(xiàn)各種缺陷的傾向來衡量?;瘜W(xué)成份中C含量是影響焊接性能的主要元素,通常判別焊接性能指標(biāo)有:碳當(dāng)量Ceq、裂紋敏感性指數(shù)Pc、裂紋敏感性組成Pcm,Pcm≤0.20的鋼通常稱為焊接無裂紋鋼。
為保證材料的焊接性能,主要控制C含量。但在焊接過程中,還可以采取諸如焊前預(yù)熱、焊后消氫、控制焊接電流、線能量、層間溫度等手段來改善焊接性能,提高焊接質(zhì)量。采用整體熱處理則用來消除焊接過程中產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力。
2.4優(yōu)良的抗H2S應(yīng)力腐蝕性能
材料的耐蝕性能是指材料抵抗各種介質(zhì)的侵蝕能力。對球罐而言,主要指其H2S應(yīng)力腐蝕能力。球罐耐H2S腐蝕能力與其用的材料強(qiáng)度、鋼質(zhì)純凈程度以及球罐的應(yīng)力水平有關(guān),高強(qiáng)鋼耐腐蝕能力比中強(qiáng)鋼弱。高強(qiáng)鋼應(yīng)用到球罐上應(yīng)嚴(yán)格控制H2S含量,據(jù)有關(guān)資料報道:H2S≤50ppm,而中、低強(qiáng)度鋼沒有這方面要求。
2.5易成形不須預(yù)熱
因熱成形破壞調(diào)質(zhì)鋼板機(jī)械性能,設(shè)備復(fù)雜、勞動復(fù)雜、勞動強(qiáng)度大,能量消耗大、加工減薄量較大,且成型難以保證球罐瓜片的幾何尺寸,目前大型球罐的制造都采用冷成型方法。這種方法相應(yīng)要求鋼板具有良好的塑性及經(jīng)過塑性變形后還能保持較完善的綜合力學(xué)性能。
2.6經(jīng)濟(jì)性好
球罐本身造價高,其投資在項目中占相當(dāng)大的比例,因此除滿足上述性能指標(biāo)外,還應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性,即造價最低。若有多種材料可供選擇,應(yīng)選擇韌性值高、造價合理的材料,做到使用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性三方面和諧統(tǒng)一。
2.7有配套的鍛件和焊材
球罐的鍛件主要用于人孔頸、人孔盲板、法蘭及接管,人孔規(guī)格通常為DN500,相應(yīng)鍛件毛坯達(dá)Ф1000mm以上,為保證球罐的整體質(zhì)量,配置相應(yīng)的鍛件至關(guān)重要。應(yīng)考慮到:一是鍛件要有良好的綜合機(jī)械性能及焊接性能;二是鍛件級別要達(dá)到應(yīng)有的要求;三是鍛件要和采用的鋼板匹配、不同鋼板配置不同的鍛件。。