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球形储罐整体热处理施工

1、前言

球形储罐是一种受焊接约束较大的压力容器，焊后消除应力是非常重要的。

为了消除焊接残余应力，在球罐组焊、无损检测等各项工作全部完成后，需要对

球罐进行热处理。热处理方法为电加热法和燃烧法。

我公司有20余年球罐安装历史，在200多台球罐的安装过程中积累了丰富的

现场热处理经验。通过多年内燃法整体热处理球罐的探索，对球罐内燃法整体热

处理进行了改进：采用双喷嘴加长明灯代替单喷嘴。

2、工程特点

陕西xx（集团）炼化项目xx炼化项目为陕西xx集团的重点项目。我单位

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施工的储运系统液化气罐区及泵棚43单元4台2000m液化气球罐（43-T-05~08）

制安工程为该项目的关键点。举例液化气球罐（43-T-08）参数如下：

容器名称液化气罐设计压力1.625MPa

球壳材质15MnNbR壁厚42mm

容积2000m3介质液化气

球罐位号43-T-08类别Ⅲ

球罐焊后，需进行整体热处理。热处理方法为，主要以内燃办法为主，在

下极板适当敷设电加热器辅助加热。

3、内燃法热处理工艺原理

燃油内燃法，原理是以球罐本身为燃烧室，以压缩空气为雾化剂，以自然风

作为助燃的二次风、三次风，用液化气作为点火材料，点燃装在球罐下极入孔上

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处的两个高压喷嘴，将压缩空气送入喷嘴，气体喷出后将柴油雾化，同时调节油、

风量使其在球罐内稳定的燃烧，烟气由装在上极人孔上带蝶阀的烟囱排出。这样

喷嘴燃烧形成的热量就会以对流和辐射的方式使球罐壳体达到一定温度，此时钢

材并不发生相变。在退火温度下钢的屈服强度大大降低，于是就发生金属蠕变，

使焊缝附近的残余弹性变形转变为塑性变形，残余应力得以释放。较长时间的保

温，有利于焊缝金属中氢的扩散。这样焊接残余应力得以消除，避免延迟裂纹和

应力腐蚀裂纹的产生，提高球罐的使用性和安全性。

3.1球罐整体热处理：

3.1.1传统的霍克喷嘴内燃法整体热处理是使用单个喷嘴、单套供油、供风系统

进行。工作时，柴油在压缩空气的带动下，通过霍克喷嘴喷射使燃料油雾化，并

以高速喷出，通过两边的点火器点燃，高速的火焰流由下人孔进入球体，在球内

靠对流和辐射来加热球体，由操作系统控制燃油，风压改变火焰的长度及燃烧过

程，使球内的温度按热处理工艺卡规定的要求升降。

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当热处理较大的球罐（如≥2000m球罐）时，一般是更换较大型号的喷嘴，

以满足球罐热处理的热工需求，其工艺缺点如下：

1大型号喷嘴在工作时所匹配的工艺参数较大，如GD7×9的喷嘴其供风系统

所需的风压值一般大于0.35MPa，热处理时较大的风压易吹灭点火器造成熄火，

重新点燃后易出现喘振和回火现象，加大了安全风险，同时导致不必要的热损失。

2当使用大型号喷嘴进行热处理时，其火焰长度虽然通过增加进风量可有限

压缩，但火焰长度仍然较GD4.8×9的喷嘴火焰长约1/3，它会导致在热处理的

恒温阶段罐体上下温差大于标准规定的≤50℃。常规的补救措施是在球罐的下极

板增加一套电加热装置，以平衡罐体的上下温差。

3较大一次风风压增加了二次风的进风量，因而加快了罐体内热气流与罐外

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冷气流的对流速度，从而增大了热损耗，降低了燃油的热工效率。

3.1.2双喷嘴内燃法工艺

1在利用原有供油、供风系统的基础上（原有供油、供风系统的余量较大，

一般均可满足双喷嘴的系统用量），将单喷嘴时的大供油、供风量