国产高强钢08MnNiVR的冬季焊接施工

国产高强钢08MnNiVR的冬季焊接施工摘要：近年来，随着我国能源战略的发展需要，一大批国家级原有战略储备基地开始兴建，国产高强钢08MnNiVR已代替进口同类钢材在工程中得到了广泛应用。结合兰州生产运行储备库10104m3大型原油储罐冬季焊接施工中遇到的问题，通过采取可靠的焊接工艺措施，有效地保证了油罐的冬季焊接施工质量。对于了解大型石油储罐冬季焊接施工有一定的参考价值。关键词：储罐；冬季焊接；高强钢近年来，随着我国能源战略的发展需要，一大批国家级原有战略储备基地开始兴建，国产储罐用高强度钢也得到了跨越式的发展，目前10104m3原油储罐主要使用国产12MnNiVR、08MnNiVR调制高强度钢。其中08MnNiVR是上海宝钢集团新研制的屈服强度490MPa，抗拉强度610MPa刚强度钢。 中石油第二建设公司于2010年承建兰州生产运行储备库4台10104立方米原油储罐。储罐采用双盘式浮顶结构，罐主体第一到第六带壁板和罐底边缘板均采用宝钢产08MnNiVR调制高强钢，罐总体尺寸为8026421800mm。本工程主体施工工期为2010年9月1日至2011年1月15日，部分工期需要在冬季进行，兰州地区冬季平均气温为-8，冬季风速较大，平均风速7m/s。环境因素对冬季焊接施工及其不利。在进入冬季焊接施工后，遇到了焊接裂纹增多的问题。针对上述情况，通过分析08MnNiVR的焊接性，并结合以往的施工经验，从组对、预热、焊接参数、焊后保温缓冷等制定了相应的措施，保证了工程的顺利完成，焊接一次合格率达97.8%。1 冬季焊接中遇到的实际问题 进入冬季施工后，按照既定的冬季施工方案进行了某原油储罐第一圈壁板环缝的焊接，完成后，进行了100%射线探伤，在所拍摄的1042张射线底片中，有9张出现横向裂纹，裂纹特征明显，这在以前施工中是没有出现过的，引起了我们的高度警觉，为了保证罐体质量，对缺陷发生的位置进行了研究，发现有5处裂纹产生在壁板组对的点焊处，另4处位于丁字缝处。2 冷裂纹成因分析根据宝钢集团出具的08MnNiVR的化学成分进行计算，08MnNiVR钢Ceq0.43%，Pcm0.22%，钢板冷裂的倾向很小。那么焊材扩散氢的含量、待焊区的油、锈及其他污物、组对拘束度和焊后冷却速度等外部因素是造成焊缝冷裂纹产生的主要原因。分析原定的施工方案，首先使用龙门卡具对壁板进行临时定位，调整罐壁的水平度和椭圆度，在进行壁板纵缝的焊接，点焊固定上层和下层壁板，最后焊接壁板环缝。每张壁板上约点焊100150mm。同时，根据上述的焊接施工工艺，我们在现场对焊接情况进行了检查，简单分析了裂纹的成因。（1）冬季焊接时，环境温度很低，焊接后温差极大，加剧收缩变形，每张壁板上点焊焊点数量较少，单个焊点的拘束力增大，冷裂的倾向加大。（2）在罐壁板的外侧填充焊道焊接完成后，要对焊道内侧的焊肉进行清根，彻底清除根部杂质，同时打磨圆滑，为内侧施焊做准备。但是发现打磨人员在操作过程中，对根部的打磨清理不彻底，特别对点焊部位焊肉清理不完全，使点焊处产生的裂纹留在焊道中。（3）在检查焊缝预热的过程中，发现有部分焊工在焊接前预热不充分，达不到规定温度。且冬季露水很重，不能彻底清除焊道两侧钢板内的残留水分，焊道内扩散氢含量增大；也不能有效缓解焊道的拘束应力，特别对于厚壁板，拘束度和拘束应力与板厚成正比，板厚越厚，冷裂倾向势必增大。（4）部分焊工存在焊剂不烘烤就使用的问题。3 预防冷裂纹产生的措施根据施工现场出现的问题，严肃了焊接施工纪律，对冬季焊接施工中焊接材料管理、焊前预热、焊后缓冷，焊接工艺参数、无损检测制定了详细措施。3.1焊接材料的准备1）领取焊剂时，应根据当天的工作量分多次供给，尽量保证焊剂不重复烘烤。2）焊剂烘烤前，应采用适当粒度的滤网对焊剂筛选，细小粒度的焊剂应废弃不用。 3）确保高强钢焊剂烘烤温度在350恒温2小时以上。3.2焊前准备1）认真收听当地的天气预报，对每天的温度、湿度、风速写入焊接记录。 2）将横焊机四周和上部用阻燃帆布包裹起来，确保焊枪处不受风力影响。3）对施焊坡口100mm范围内铁锈、污垢等进行彻底清理，并保证坡口保持干爽。4）壁板组对点焊时，应增加点焊数量，以一米三点为宜，分散拘束应力。5）在壁板外侧填充焊缝焊接完毕后，使用砂轮机手工对内侧焊缝进行清根处理，清根深度23cm，确保清根焊道打磨圆滑。特别在点焊处，应将点焊焊肉彻底清除。3.3焊接参数的选择在环缝冬季焊接中试验了新的焊接工艺参数，制定了高速度、小电流多层多道焊的工艺参数见表1，以保证焊接线能量q10KJ/cm。根据JB4708-2000的要求，进行力学性能测试，试样抗拉强度610MPa，断裂位置均位于热影响区 ，见表2。取轴线垂直于焊接方向试样各两支，进行面弯，均未发现裂纹。弯曲试验见表3。分别制取焊缝区和热影响区试样各3块，开V型破口，进行冲击试验，所得冲击吸收功均符合标准要求。冲击试验见表4。表1 横焊焊接工艺参数焊接位置焊接方法母材材质焊接材料I（A）V（V）焊接速度（cm/min）壁板环缝SAW08MnNiVRCHW-S7CG配合CHF26H30032028305060表2 拉伸试验试样编号试样宽度试样厚度横截面积抗拉强度断裂部位a2522550635热影响区b2522550620热影响区表3 弯曲试验试样编号试样厚度弯曲直径弯曲角度裂纹a1040180无b1040180无c1040180无d1040180无表4 冲击试验试样编号试样尺寸（mm）缺口类型缺口位置试验温度（）冲击吸收功（J）a101055V型焊缝区-2080b101055V型焊缝区-2078c101055V型焊缝区-20122d101055V型热影响区-20270e101055V型热影响区-20268f101055V型热影响区-202723.4焊前预热 1）高强板施焊前，采用火焰喷枪对坡口100mm范围内反复加热，确保消除钢板中结晶水，并保证预热温度达到100150，如现场气温低于0，应采用两把喷枪进行预热。 2）预热温度应在距坡口50mm处用红外线测温仪进行测量，并作好预热记录 3）预热前应在待焊焊缝背面粘贴保温棉，以降低热损耗3.5层间保温 1）提高焊缝层间加热温度，一般控制在100120，焊接过程中，采用红外线测温仪进行实时测量，当焊缝层间温度降到预热温度下限时，及时采用烤把对焊缝进行局部加热，对该层间加热到预热温度范围后，方可继续进行焊接。 2）各层焊缝的焊接必须紧凑，前一层焊完后马上进行下一层焊接；如不能马上焊接下一层时，应对焊缝进行重新预热。 3.6焊后保温缓冷 各道焊缝焊后应立即用宽度500mm（=60mm）的石棉保温被将焊缝内侧外侧同时包好，壁板外侧焊道由跟随横焊机的保温小车进行保温棉的粘贴，壁板内侧焊道由专人在内脚架上使温度控制在150250之间，保温时间1到2小时左右。3.7焊后无损检测 1）严格按照GB50128-2005对焊缝进行无损检测。2）在纵缝和环缝清根完毕后，需采用渗透方式对焊道检测。3）对于在冬季焊接的焊道，应在次年储罐沉降试压结束后，对焊缝采用射线检测的方式进行抽查，抽查的比例不小于30%。4 总结在