大型储罐焊接技术的现状与发展毕业论文

中国石油大学(华东)现代远程教育毕业设计(论文)题 目； 大型储罐焊接技术的现状与发展 学习中心： 年级专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 导师单位： 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 年 月 日1摘 要随着石油工业的发展，储罐的大型化已经逐渐成为一种趋势，大型储罐越多的运用于原油，天然气等的运输工程。焊接是储罐建造的主要程序，对储罐的施工质量具有决定性的意义。本文主要介绍了储罐的结构和特点，我国大型储罐的发展现状和趋势，大型储罐的焊接方法，储罐焊接过程中容易产生的缺陷，及储罐的焊接质量控制：焊接过程中控制和焊后控制的一般方法，大致列出了大型储罐焊接必须要掌握的一般方法和步骤。关键词：大型储罐，焊接，质量控制，焊接方法2目 录第一章 前言 . 1第二章 概 论 . 22.1 大型立式储罐焊接简介 . 22.2 储罐大型化的优点 . 22.3 我国储罐焊接技术发展现状 . 2第三章 储罐常用焊接方法及工艺 . 43.1 储罐结构特点 . 43.1.1 拱顶油罐的基本结构 . 43.1.2 内浮顶油罐的结构 . 63.1.3 浮顶储罐的结构 . 73.2 储罐常用的焊接流程 . 83.2.1 拱顶储罐的焊接流程 . 83.2.1.1 罐底板的焊接 . 83.2.1.2 罐壁板焊接 . 93.2.1.3 大角缝焊接 . 93.2.2 浮顶储罐的焊接流程 . 93.2.2.1 罐底板的焊接 . 93.2.2.2 壁板对接焊缝的焊接 . 103.2.2.3 大角缝焊接 . 113.2.2.4 浮顶焊接 . 113.3 储罐焊接方法 .113.3.1 埋弧自动横焊 .11 3.3.2 埋弧自动角焊 .123.3.3 气电立焊 . 133.3.4 C02气体保护焊 . 14第四章 大型储罐焊接技术发展趋势 . 164.1 建造大型储罐的趋势 . 164.2 施工技术 . 174.3 储罐焊接技术的发展趋势 . 18结束语 . 21参考文献 . 220第一章 前 言当今世界，能源已成为一个极其尖锐的问题，世界各地矗立着大大小小的储罐，各种焊接方法在储罐焊接中的应用得到了前所未有的发展。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，能源消耗急剧增长，石油和成品油的需求剧增。目前我国已变成石油进口大国，石油已成为国家重要的战略物资，它直接关系到我国的经济发展、社会稳定增和国家安全，增加原油储备迫在眉睫，因此，我国对国家石油储备库和成品油库的建设给予了高度重视，我国规划在未来几年将建成数千万立方米的石油战略储备能力，分期进行建设。目前，我国大型储罐的施工建设进入了一个新的高速发展期。1第二章 概 论2.1 大型立式储罐焊接简介 大型立式储罐是石油化工行业非常重要的储运设备，越来越多地用于原油、成品油的储运工程。立式储罐是现场用组装焊接的大型容器，焊接工作量非常大，焊接效率对储罐的建造速度和质量具有决定性意义。因此，储罐的高效率焊接越来越受到重视，许多高效焊接技术在储罐施工中得到推广应用，储罐高效焊接设备和焊材国产化方面也有很大的进步。高效焊接技术是指与常规的焊条电弧焊相比，熔敷效率高、焊接速度快、操作方便且易于自动化的焊接技术，其特点是生产效率高、焊接质量好、节约能源。大型立式储缸的主要结构形式是拱顶储罐和浮顶型储罐，其主体安装方法有正装法和华装法。高效焊接方法的选择与储罐材质、厚度和安装方法密切相关，大型浮顶储罐的施工中，主要采用倒装法组装，仍以焊条电弧焊为主，但自动焊也得到了推广应用。目前，储罐施工应用最多的高效焊接方法有：埋弧自动焊（包括横焊、平焊和角焊） 、气电立焊和 CO2 气体保护焊等。本文就拱顶型储罐和浮顶型储罐的建造，介绍应用在大型储罐现场焊接施工中的高效焊接技术。2.2 储罐大型化的优点通过大量大型储罐的设计、建造和使用发现，采用大容量油罐储油具有节省钢材、减少占地面积、方便操作管理、减少油罐附件及管线长度和节省投资等优点。经过测算和比较，在总库容相同的情况下，由大型油罐组成的罐组比小型油罐组成的罐组节省投资。以某个 300 万立方米的原油战略储备库为例，采用 20 座 15104m3油罐的方案比 30 座 10104m3油罐的方案可节约投资近 1 亿多元，经济效益非常明显。而从目前国内外的经济发展及国家需要建设大量的大型储备库情况来看，我国油罐生产的大型化，将成为发展的趋势。2.3 我国储罐焊接技术发展现状国内外在大型浮顶储罐的建造中，罐体普遍采用自动焊工艺,技术已相当成熟。我国在上世纪 80 年代初就引进了大型自动焊接技术及设备，部分技术装备也实现了国2产化。但在拱顶储罐的施工中，国内主要采用的焊条电弧焊，自动焊应用较少。目前，储罐施工应用最多的焊接方法是焊条电弧焊和埋弧自动焊（包括横焊、平焊、角焊）其次是 CO2气电立焊。此外，实芯或药心焊丝的 C02/MAG 气体保护自动焊和半自动焊也得到应用，但应用范围还比较窄。3第三章 储罐常用焊接方法及工艺3.1 储罐结构特点3.1.1 拱顶油罐的基本结构 拱顶油罐的基本结构由罐壁、罐顶、罐底及油罐附件组成。拱顶油罐的罐壁圈板纵向焊缝一般为对接形式，环向焊缝中，小容量油罐一般采套筒式，大容量油罐一般为混合式。罐壁钢板必须满足强度要求，还要满足稳定性要求。拱顶油罐的罐顶结构有两种形式：一是球形拱顶罐，拱顶截面呈圆弧拱，它具有结构简单、施工方便等优点，在油库上较为常见；另一种是锥形拱顶罐，拱顶与罐壁间用小圆弧过渡连接，它具有承压能力高等优点，但因施工困难，在油库中较为少见。(1) 拱顶油罐罐底的结构形式拱顶油罐的底板一般有两种结构形式，底板的中间部分称中幅板，边缘的部分称边缘板。油罐直径 D 12.5m 时，采用固边为弓形边缘板组成的排版形式。(2) 拱顶油罐罐壁的结构形式罐壁是油罐的主要承载构件，罐壁圈板由多块钢板焊接而成。们之间的焊缝（纵焊缝）采用对接连接，各圈罐壁的纵向焊缝应错开，其间距应不小于 500mm，对接连接的钢板若厚度大于 6mm 必须开坡口。罐壁主要受储液静压力的作用，储罐的圆筒形罐壁承受的储液静压力如图 3-1 所示，此静压力连接三角形分布，由上至下逐渐增大，故罐壁厚度也应由上至下逐渐增厚。在目前制作中，罐壁板主要采用对接焊缝形式，很少采用搭接。4图 3-1 罐壁承受的储液静压力(3) 拱顶油罐罐顶的结构形式在容积小于 10000m3 的油罐中，拱顶油罐是最常用的（如图 3-2 所示 ） ，拱顶是一种自支承式的罐顶，形式近似球面，靠拱顶周边支撑于焊在罐壁上的包边角钢上，球面由中心盖板和瓜皮板组成如图 3-3 所示。瓜皮板一般做成偶数，对称安排板与板之间相互搭接，搭接宽度不小于 5 倍厚且不小于 25mm。实际上搭接宽度多采用 40mm，罐顶的外侧应采用连续焊，内侧间断焊。 图 3-2 自支撑拱顶罐简图5图 3-3 拱顶油罐顶结构3.1.2 内浮顶油罐的结构 内浮顶油罐体外形结构与拱顶油罐大体相同（如图 3-4 所示） ，与浮顶油罐相比较，它多了一个固定板。这对改善油品调度的储存条件，特别是对防止雨水杂质进入油罐各减缓密封圈的老化有利。同时，内浮顶也能有效地减少油品损耗。所以，内浮顶油罐同时兼有固定油罐和浮顶油罐的优点。6图 3-4 内浮顶罐3.1.3 浮顶储罐的结构浮顶储罐是目前国内外在大中型油罐中最常见的一种结构型式。它是由浮在罐内液体介质表面的浮顶和立式圆筒形罐壁，罐底及附件构成。浮顶直接浮在液面上，随着罐内储液里量的增加或减少而上下浮动。浮面储罐的容积都比较大，国外已建成容积为 20 万 m3的巨型储罐。我国最大的储罐容积为 12.5 万 m3。(1) 罐底：浮顶储罐的罐底排版方式与拱顶储罐基本相同，但边缘板不采用条形板，对于 10 万 m3及以上浮顶储罐的罐底中幅板，采用带垫板