论球罐的焊接施工管理

论球罐的焊接施工管理

杨树孝常维庆王晖  赵贤德 

中国石油管道局工程有限公司第三工程分公司  河南  郑州451450

【摘 要】本文球罐安装工程为例，通过对球罐焊接前准备、焊材管理及焊接过程控制，提高球罐安装质量，以供类似工程借鉴。

【关键词】球罐安装；施工管理；焊接质量；线能量；角变形；温度应力

由于球形储罐受力均匀，表面积较小，承载能力较大，球罐在石油化工中被广泛应用于储存液化烃类物料，正是由于液化烃物料危险性较高，球罐安装质量备受关注，而球罐的施工管理关键控制环节之一是对焊接质量的严格把关。

球罐中主要应用的球壳板材质有Q370R（15MnNbR）和07MnNiMoVDR，由于Q370R材质的球罐工程应用较多，本次主要对国产高强钢07MnNiMoVDR球罐的焊接质量控制进行说明。

1 准备工作

1.1 从事球罐焊接的电焊工必须经过国家质量监督检验检疫总局颁发的《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的相应项目考试合格，取得劳动部门颁发的焊工合格证，方可有资格从事球罐焊接。本项目的电焊工在施工现场还应按神华宁煤要求重新进行焊接考试，考试材料为球罐同等材料，焊接合格者发放项目焊工合格证，方可从事本项目球罐焊接。还应按照设计图及安装技术条件要求，及NB/T 47014-2011（JB/T 4708）《承压设备焊接工艺评定》和NB/T47015-2011（JB/T 4709）《压力容器焊接规程》标准要求制定焊接工艺评定，现场焊接工程师以此为依据，编制焊接工艺卡，向电焊工进行技术交底。

1.2 焊接前的球壳板组对间隙必须符合设计图纸和GB50094-2010《球形储罐施工规范》要求，定位焊缝长度应在50mm以上，其引弧、熄弧点应在坡口内，工卡具的焊接、引弧点和熄弧点应在工卡具焊道上，严禁在非焊接位置任意引弧和熄弧。工卡具拆除时，不得损伤球壳板，并应打磨后进行渗透检测，确保无裂纹等缺陷。

1.3 焊接前应检查坡口并清除坡口表面和两侧至少20mm范围内的铁锈、水分、油污和灰尘。

2 焊材管理

焊接材料应确保焊接接头的低温韧性、机械性能及化学成分，且应满足球罐的设计要求。为保证焊接质量，本次球罐选用的焊材为日本进口LB-65L焊条，焊条药皮类型属超低氢型，焊接采用直流电源，接正极，且适用于全位置焊接，焊条还应该符合NB/T47018-2011中有关采用境外焊接材料的规定。

2.1 焊条要具有质量合格的证明书，并按质量相关标准对焊条进行验收，还应采用相关标准按炉批号进行复验，复验结果应符合《球罐安装技术条件》中的相关要求。特别要重点关注焊条熔敷金属扩散氢含量，熔敷金属扩散氢含量的测定按GB/T 3965规定要求测试，环境温度20℃以下，相对湿度20%以下，对直径4mm焊条进行测定，焊接电流：145±5Amp，以色谱法进行测定，[H]≤5.0ml/100g或以甘油法进行测定，[H]≤3.0ml/100g为合格。

2.2 焊条应有专人负责保管、烘培、发放、回收，并作好有关记录；烘培温度应按设计文件和产品说明书的规定执行，LB-65L焊条，烘培温度为350～400℃恒温1～2小时然后置于100～150℃恒温箱内，随用随取。

2.3 焊工应配备性能良好的保温筒，从保温筒内取用焊条一次不宜超过二根，焊条在保温筒内不宜超过4小时，超过后应重新烘焙（温度400℃），但重复烘焙次数不应超过二次，烘焙超过二次的焊条不得用于球壳板和受压元件的焊接。

2.4 回收后的焊条要妥善保管，严禁混用，不同牌号的焊条，应严格分开烘焙保管。生锈、受潮的焊条不得用于球罐焊接。

3 焊接过程控制

3.1 焊前预热温度应不低于80℃。预热应均匀，预热宽度应为焊缝中心两侧各取3倍板厚、且不少于120mm，预热温度应距坡口边缘不超过50mm的距离处对称测量，每条焊缝测点不少于三对。

3.2 焊接顺序：赤道带纵缝→温带纵缝→上、下极带边板纵缝→赤道带与上、下极带边板环缝→下、上极板纵缝→下、上极板方环缝。

3.3 先焊外部大坡口，然后在内侧碳弧气刨清根、打磨，经外观及渗透检查合格后，并清理干净小坡口内残液、污物，预热后再进行小坡口焊接。

3.4 焊接工艺

LB-65L焊条应采用直流电源，可进行全位置焊接，不同规格焊条所采用的焊接电流推荐值如下表：

表1

应严格控制焊接线能量不超过35KJ/cm，不同位置下焊接线能量如下表。施焊时，未控制线能量，应采用窄焊道、薄层多层焊，每一焊道宽度不大于焊芯直径的4倍，每一层焊道的厚度不超过3.5mm。

表2

3.5 焊接引弧必须在坡口内进行，不准在球壳表面（或非焊接处起弧）打火或引弧；注意防止弧坑裂纹，起弧焊条后退，收弧填满弧坑，并在弧坑未冷却时再次起弧。每条焊缝应连续焊完，若因故中断施焊，再次施焊前应检查原焊道确认无裂纹，并进行后热消氢后，再行施焊。

3.6 施焊时要求对称施焊，每层焊道完后，应将焊瘤打磨至与焊层齐平后，方可进行下层焊道的焊接。纵焊缝焊道应焊至相交环缝中部，环缝焊接时再行铲除，Y形焊缝要避免在三条焊缝交接处收弧、起弧，采取更换施焊方向的办法，防止接头重叠，严格按焊接工艺卡要求执行。

3.7 焊接过程中要控制焊接角变形，角变形可采取以下办法：

（1）利用工卡具防止角变形；

（2）利用龙门板防止角变形；

（3）两面交叉焊控制角变形；

（4）调整线能量控制角变形。

3.8 球罐焊缝的后热消氢处理应在焊后立即进行；后热温度为200℃-250℃保温度1小时，加热范围、温度测量等要求与预热相同。

3.9 球罐焊接多为多道焊，后焊的焊道相当于对前移焊道起到保温、缓冷与正火的作用，对消除前一焊道的焊接（残余）应力、细化晶粒是有益的。余高相当于对最外一层强度焊道起到了保温、缓冷与正火的作用，因此余高是有用的，它是焊接工艺的需要。因此本项目要求球壳板全部对接焊缝内、外表面均应采用回火焊道法进行施焊。但余高的存在破坏了焊缝表面几何形状的连续性，会因外形突变产生附加弯矩，造成较高的局部应力，为了避免产生疲劳应力，焊缝焊接完毕的全部焊缝表面须采用砂轮打磨消除焊波。球壳外表面焊缝余高应为0～1.0mm，球壳内表面焊缝余高应为0～0.5mm，但不得低于母材；对接焊缝应打磨至与母材圆滑过渡，焊缝表面不应有急剧的形状变化，角焊缝应与母材呈圆滑过渡。

4 结束语

通过球罐焊接施工时关键的施工过程，所获得优质可靠地焊缝，要严格执行焊接工艺，抓好焊接过程的各个环节，保证焊接施工管理。

【参考文献】

[1]NB/T 47015-2011（JB/T 4709） 压力容器焊接规程[S].

[2]李苏红，王振龙.球形储罐焊接角变形的控制[J].机械管理开发.