大型储罐的焊接质量控制.pdf

1 4 7 目前国内大型储罐的焊接方法已比较成熟 基本上形成了 与设计系列配套的焊接方法 然而各个施工单位的焊接方法有 相同点 也有不同点 为了更好地延长大型储罐的使用寿 命 保证焊接质量是非常重要的 为此简要介绍一下焊接质 量的控制 1 焊接质量预控 焊接质量预控体现的是一种主动焊接质量控制的思想 是 在正式焊接工作实施前的一种技术准备过程 主要包括如下工 序 1 1 焊接工艺评定的审查 施工单位需根据设计文件的要求 提供覆盖本项目的所有 焊接工艺要求的焊接工艺评定 包括焊接方法 材料 母 材 焊接材料 和焊接位置 合格后 要求施工单位根据 焊接工艺评定和现场焊接作业环境编制切实可行的焊接工艺规 程和焊接工艺卡 1 2 焊工资质的审查 审查要点包括焊接方法 焊接位置和有效期 1 3 焊接方案的审查 审查要点包括焊接顺序 变形控制措施 焊接检验手段 和检验器材的配备 1 4 焊工现场考试 根据本项目焊接工艺的要求 由监理公司组织有焊接资质 的焊工 根据其资质允许的焊接范围进行现场相对应项目的考 试 考试合格者方可上岗作业 1 5 监理实施细则审查 监理公司要根据工程实际编制切实可行的监理实施细则 制定焊接过程中的停检点和报验程序 1 6 无损检测方案的审查 无损检测单位要根据设计文件及规范要求编制无损检测专 项方案 重点审查无损检测方法与对应部位的符合性 2 焊接过程控制 焊接就是通过加热或加压 或两者并用 使工件达到永 久性原子间结合的一种工艺方法 焊接质量控制主要包括两方 面的内容 一是焊接本身质量的控制 二是焊接变形的控 大型储罐的焊接质量控制 尹亮1 安阳2 傅伟庆2 赵树炳2 1 舟山国家石油储备基地有限责任公司 3 1 6 0 0 0 2 中国石油天然气管道工程有限公司 0 6 5 0 0 0 摘 要 介绍了大型储罐的焊接质量预控 焊接过程控制和焊后控制的 一般方法 总结出了大型储罐焊接必须掌握的一些方法和步 骤 关键词 焊接质量预控 焊接过程控制 焊后控制 制 焊接本身质量问题是由焊接缺陷造成的 焊接缺陷可分为外 部缺陷和内部缺陷 外部缺陷包括焊瘤 咬边 弧坑 电弧烧 伤 表面气孔 表面裂纹 焊接变形和翘曲等 内部缺陷包括 裂纹 未焊透 未熔合 夹渣和气孔等 焊接缺陷的检验方法 包括渗透 P T检测 R射线检测 磁粉 M T探伤和超声波 U T探 伤等 从某种意义上讲 焊接变形的控制较焊接本身强度的保证 更难以实施 因此 焊接过程控制必须从焊接方法的选择 焊 接工艺参数的确定 板材规格的选择以及组对等多角度考虑 下 面以罐底板和罐壁板进行简要介绍 2 1 罐底板 中幅板规格 大型储罐罐底板采用的规格是1 1 1 3 8 0 0 2 5 0 0 m m 这样可 以大大减少焊缝的延长米 一方面节约焊材 另一方面更有利于 控制焊接变形 底板组对 储罐底板采用带垫板的对接焊缝 包括中幅板及边缘板 在组对吊装过程中 为了防止板材变形选用长度为6 米的平衡杠进 行垂直吊装 为了防止在打底焊接时铁水沿底板与垫板之间外流 在组对时严格控制底板与垫板间隙 间隙 1 m m 焊接方法的选择 采用C O 2半自动焊 碎丝填充埋弧自动平焊工艺 由于埋弧 自动焊的热输入高 穿透力强 所以自动焊接之前 必须进行封 底焊接 因为 C O 2半自动焊在焊接过程中速度恒定 热输入均 匀 焊接变形均匀 而且焊接效率高 一般单台1 0 1 0 4 m 3油罐 底板只需5 6 台半自动焊机就能满足施工进度的要求 克服了大 批焊工同时焊接的弊病 C O 2半自动焊打底结束后 然后采取碎 丝填充埋弧自动平焊的工艺进行填充和盖面焊接 由于埋弧自动 焊焊接热输入高 为了提高焊接熔敷速度 需在打底焊接结束的 坡口内放置一定厚度的碎焊焊丝 一般与坡口齐平为宜 以提高 焊接熔敷速度 焊接材料及工艺参数的选择 焊接材料及工艺参数的选择见表 1 表1 焊接材料及工艺参数 焊接顺序的确定 罐底总的焊接顺序为 边缘板外3 0 0 m m 焊接 在第一圈壁板安 装之前焊完 罐底中幅板焊接 边缘板剩余焊缝焊接 待大角缝 焊接完 龟甲缝 指罐底边缘板与中幅板之间焊缝 焊接 边缘板焊接 采用焊条电弧焊 L B 6 2 施焊 先焊外边 D O I 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 8 9 7 2 2 0 1 0 1 5 0 7 0 1 4 8 中国科技信息 2 0 1 0 年第 1 5 期 C H I N A S C I E N C E A N D T E C H N O L O G Y I N F O R M A T I O N A u g 2 0 1 0制 造 缘 3 0 0 m m部位的焊缝 采用隔缝对称施焊法 焊工对称均 布 中幅板焊接 C O 2气体保护焊进行打底焊接时 焊工应 分区均匀布置 因为中幅板长度较长 为了减少变形 一般 采用分段跳焊并以先中间后边缘 先短缝后长缝的顺序进行 变形控制措施 边缘板外 3 0 0 m m焊接 一般要采用反变形措施 具体做 法 采用刚性固定法 在距离焊缝1 5 0 m m 位置采用1 2 m m 工 字钢或槽钢作为背杠 并用斜铁和龙门卡紧压住焊缝 等到 焊缝冷却后 应力扩散均匀后松开背杠 焊缝检查与检测 C O 2半自动气体保护焊打底焊接结束后 必须沿焊缝认真 检查 主要检查部位及方法见表 2 表2 罐底检测部位及方法 2 2 罐壁板 壁板规格的选择 为了减少焊接变形 提高焊接生产效率 节约焊材 在 考虑运输和吊装方便的情况下 尽量选择大规格的板材做罐 板 壁板坡口和组对 根据壁板厚度不同 壁板坡口可采用不同的坡口形式 单面 V型坡口和双面 X型坡口 焊接方法的选择 大型储罐壁板立缝焊接均采用气电立焊 气电立焊是由普 通熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保 护电弧焊方法 焊缝一次成形 是一种高效焊接技术 而环 缝采用高效率的埋弧自动横焊技术 它由焊接电源 自动送 丝机 焊接机头 焊接行走机架及控制箱 焊剂循环系统和 轨道等部分组成 焊接环境的保证 由于气电立焊属于气体保护焊接 所以在焊接过程中对风 特别敏感 必须做好现场防风措施 高强度钢板的环缝焊接时 必须要按立缝高强度钢板焊接的要求进行预热 焊接预热 高强度钢板是具有较强裂纹倾向的低合金钢 容易产生淬 硬组织 在现场焊接中必须采取预热措施 预热的范围 不得 小于焊缝中心线两侧各三倍板厚 且不小于1 0 0 m m 钢板预热 温度 见表3 表3 钢板预热温度 焊接线能量的控制 气电立焊是一种线能量高和焊接效率高的焊接方法 焊接 过程中 必须把焊接线能量限制在1 0 0 K J c m 之内 7 焊接顺序的确定 焊机应沿罐圆周对称均布 同一方向施焊 8 焊接材料及工艺参数的选择 焊接材料及工艺参数见表 4和表 5 以第一节壁板立焊为 例 表4 立焊焊接材料及工艺参数 表5 横焊焊接材料及工艺参数 焊缝检查与检测 对于壁厚 2 5 m m 纵缝单侧焊完后 在进行另一侧焊接前 必须对背面焊缝进行清根处理 一般采用碳弧气刨 砂轮打磨的 方式进行 外观检查合格后 焊接完成后其无损检测和部位见表 6 和表7 表6 罐壁立缝检测部位及方法 表7 罐壁横缝检测部位及方法 2 3 大角焊缝 罐壁与罐底连接处 组装 大角焊缝是底圈壁板与罐底边缘板组装成的 T 型角缝 第 一圈壁板组对时 垂直度及上口水平度尤为重要 垂直度一般要 求 3 m m 上口水平偏差 6 m m 焊接方法的选择 大型储罐大角焊缝的焊接一般均采用手工焊封底 埋弧自动 焊 焊接环境的保证 在正式焊接实施前 必须把内外角缝表面锈蚀 油污 氧化 皮 水分等清除干净 以防止焊缝产生气孔 同时必须要按高强 度钢板焊接的要求进行预热 焊接顺序 大角焊缝的焊接应在罐壁第二道环缝焊接完毕后即可组对施 焊 内壁角缝及外角缝的第一道焊缝使用手工焊焊接 其余部分 使用埋弧自动焊机焊接 手工焊时应由多名焊工沿圆周均匀分布 并沿同一方向分段施焊 焊接时采用分段退焊法 每段焊缝长度 为2 3 米 在焊接前还应在罐内焊上斜支撑 以防止变形 斜支 撑间距为1 5 2 m 1 4 9 焊接材料及工艺参数的选择 焊接材料及工艺参数见表 8 表8 焊接材料及工艺参数 焊缝无损检测与外观尺寸检查 无损检测和部位见表 9 表9 无损检测和部位 3 焊后控制 焊后控制见表 1 0 表1 0 焊后控制 4 小结 目前我国储罐的发展方向是大容积和国产化方向发展 而 焊接预控 焊接过程控制和焊后控制是提高大型储罐建造质量 的关键点 因此 大型储罐的施工必须要选择合适的板材规 格 合理地进行板材组对 选择