[发明专利]自动化球罐热处理设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型球罐设备技术领域，尤其涉及到一种针对6000立方米大型球罐的自动化球罐热处理设备及方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，中国已经成为全球第二大石油和化工产品的生产和消费大国。工业上也越来越多得使用大型球罐。

(1)球罐的使用具有广泛性。球罐广泛用于石油、化工、国防、交通运输等诸多领域，是储备液化石油气、天然气及化工原料的设备，对社会经济的发展起着积极促进的作用。近年来由于石油化工行业发展突飞猛进，球罐的数量也急剧增加，到九十年代初，使用的球罐数量已达到2000台以上。为实现与加工量和效益的同步增长，各石油化工企业不再局限于使用小型球罐，开始向大容量球罐储存方面发展。从投资指标和占地面积指标角度分析，球罐越大储存每立方米液化石油气所用的投资和占地面积就越少；且随着小型球罐数量的增加，球罐的附件在球罐的总吨位数中所占的比率、表面积、维护保养的工作量及消耗的公用工程也将增加，这些都导致了投资成本增加。由此可见，使用大型化的球罐是比较经济的，也将是今后球罐的发展趋势。2013年中国一冶集团钢构公司在浙江平湖建造的国内最大球罐群——浙江卫星能源有限公司8台4000m³丙烯球罐和4台6000m³丙烷球罐顺利通过竣工验收。2014年中国一冶集团钢构公司和河北海伟交通设施集团有限公司共同签订了“河北海伟交通设施集团有限公司50万吨/年丙烷脱氢项目丙烷储罐、C4罐球壳制作、安装施工合同”。其中5000m³丙烷球罐12台，1000m³仪表空气罐2台，3000m³剩余C4球罐2台。由此看出，球罐作为一种高效的储存容器得到了广泛的应用。

(2)球罐热处理的必要性及重要性。钢制焊接球罐，在焊接过程中由于焊接接头的收缩，所有焊缝部位将产生较大的残余应力。为了消除残余应力，需要对球罐进行焊后整体热处理。如果不进行热处理，球罐的寿命会缩短，并且引发球罐失效，导致事故的发生。球罐失效，指的是球罐在使用中丧失设定功能的现象。通过大量查阅资料可以得知球罐的失效形式通常有两种：泄漏和开裂。泄漏主要发生在球壳某个缺陷位置或者接管阀门连接处，储存介质连续地流出；开裂失效主要原因是某一缺陷扩展到一定程度后突然撕裂，储存介质瞬时大量流出。作为石油化工生产设备，球罐中往往储存有易燃易爆有毒介质，一旦失效，将发生严重的财产损失及人员伤亡事故。1988年美国宾夕法尼亚州某石油公司一座高14.6m、直径36.6m的圆锥顶柴油储罐突然从垂直方向开裂，1480m³柴油全部流淌出来，事故原因是罐壁板焊缝热影响区有一个硬币大的缺陷。随着储罐注满柴油，液体静压力与焊接残余应力结合，导致缺陷迅速扩展进而全部破裂。英国工程保险公司在1967-1972年二次统计的压力容器事故中，由于裂纹的原因占84.2％与89.3％。在这些裂纹中，由于焊接缺陷造成的裂纹在这两次统计中分别占了8.4％与41％。在国内统计的发生破坏的17台球罐中，就有11台与焊接有关。焊缝处发生泄漏在近五十年球罐事故中占了约80％。焊后热处理是指将焊接构件均匀加热至奥氏体转变点下某一温度，使大部分残余应力得到释放，或使金相组织发生某种变化，从而改善焊接结构的性能。由此可见，之所以焊缝处容易破裂是因为热处理没有达到理想的效果。因此，对球罐的热处理是压力容器生产中的一个关键环节。

(3)我国在对大型球罐热处理的过程中以及热处理前的准备阶段还存在许多不足，表现在以下方面：

球罐在整体热处理时，上下极板附近的温度梯度不易达到规范规定的温度控制范围内，上下极板温差过大，造成上极板温度过高，下极板温度过低。严重影响球罐热处理效果。

内燃式球罐焊后热处理技术自动化程度不高。例如，6000立方米的球罐至少需要64个测温点才能准确测量出球壳各个部分的准确温度，这就使得球罐整体热处理的温度自动控制的难度大大增加，很难达到现代热处理工艺要求自动化控制的目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种结构简单，具有多点自动温度控制功能，能够加强球罐的热处理效果，提高设备的智能化水平，达到现代热处理工艺要求的自动化球罐热处理设备及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：