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大型儲(chǔ)罐焊接技術(shù)的質(zhì)量要求與控制
發(fā)布時(shí)間：
2017-06-07
大型儲(chǔ)罐焊接技術(shù)的質(zhì)量要求與控制
摘要：文章通過(guò)對(duì)某大型儲(chǔ)罐施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，闡述了儲(chǔ)罐焊接施工前的準(zhǔn)備工作與預(yù)制組裝的控制和要求，并結(jié)合焊接施工的技術(shù)措施，總結(jié)出了大型儲(chǔ)罐焊接質(zhì)量控制須掌握的一些方法和步驟。
關(guān)鍵詞：大型儲(chǔ)罐;焊接;質(zhì)量要求
0 工程概況
某油庫(kù)原油儲(chǔ)罐建設(shè)工程中的50000m3原油儲(chǔ)罐，直徑60m，高度19.39m;罐底中幅板材質(zhì)為Q235B，厚度10mm;邊緣板材質(zhì)為Q345R，厚16mm;壁板下7圈材質(zhì)為Q345R，厚度依次為10mm、11mm、14mm、18mm、22mm、26mm、30mm;最頂層材質(zhì)為Q235B，厚度10mm。工程焊接施工難度大，各部位組裝尺寸要求嚴(yán)格，如不采取有效的控制措施，將產(chǎn)生較多的焊接缺陷和變形。為保證本工程焊接質(zhì)量，制定了完善的質(zhì)量控制措施。
1 焊前準(zhǔn)備
1.1 焊接材料質(zhì)量控制
焊接材料是儲(chǔ)罐安裝焊接質(zhì)量保證的基本條件。焊接材料的質(zhì)量和正確使用，影響到儲(chǔ)罐安裝的施工進(jìn)度、質(zhì)量和成本。用于儲(chǔ)罐焊接的焊材必須為符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、正規(guī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有合格證書(shū)和清晰、牢固的標(biāo)志。產(chǎn)品經(jīng)自檢、監(jiān)理檢驗(yàn)合格后，按照焊材管理制度進(jìn)行保管、烘干、發(fā)放、使用和回收。
1.2 焊接設(shè)備控制
儲(chǔ)罐焊接所需的CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、手弧焊機(jī)、氣電立焊機(jī)、埋弧焊機(jī)及焊材烘干設(shè)備應(yīng)完好，性能可靠穩(wěn)定。焊接設(shè)備的電壓表、電流表是焊接參數(shù)的計(jì)量?jī)x表，直接影響焊接操作，必須保證其檢驗(yàn)合格。必須加強(qiáng)管理焊接設(shè)備，定期保養(yǎng)和檢驗(yàn)，并做好記錄。
2 預(yù)制與組裝的控制和要求
2.1 預(yù)制質(zhì)量控制
鋼板切割前加強(qiáng)對(duì)鋼板外觀質(zhì)量檢查，檢測(cè)其厚度是否合格，經(jīng)報(bào)驗(yàn)監(jiān)理合格后方可切割。放置鋼板時(shí)，按照材料管理辦法杜絕其落地，防止鋼板本身發(fā)生變形和生銹腐蝕。
2.1.1 底板預(yù)制質(zhì)量的控制
罐底板切割時(shí)必須保證底板的平整度，以確保下料精度。長(zhǎng)、寬、對(duì)角線偏差控制在±1mm之內(nèi)。對(duì)每張板進(jìn)行檢查編號(hào)，并做好記錄。將切割產(chǎn)生的不合格板與合格板分開(kāi)，以便不合格板用于切割與邊緣板對(duì)接的異形中幅板。
2.1.2 壁板預(yù)制質(zhì)量控制
壁板切割時(shí)，嚴(yán)格按照技術(shù)交底的要求切割，其長(zhǎng)、寬、對(duì)角線偏差控制在±1mm之內(nèi)，對(duì)每張板進(jìn)行“四檢制”檢查，編號(hào)并做好記錄。切割產(chǎn)生的不合格鋼板按照相應(yīng)的焊接工藝對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)焊再重新切割。鋼板滾弧質(zhì)量將直接影響壁板的焊接質(zhì)量，對(duì)板厚δ≥26mm的厚板，一旦滾弧產(chǎn)生扭曲，組裝時(shí)很難取得好的垂直度和橢圓度，從而影響焊接質(zhì)量。因此，在預(yù)制加工壁板時(shí)，滾弧曲率一定要準(zhǔn)確，杜絕一次滾弧成形。對(duì)于壁板曲率可用弧形樣板檢查，最好使壁板曲率控制在0～3mm。
2.2 組裝質(zhì)量控制
2.2.1 底板組裝質(zhì)量控制
大型儲(chǔ)罐罐底的施工，好的排版不僅可以減少工作量，節(jié)省材料，還能控制焊接變形。該罐底板由中幅板和邊緣板兩部分組成，所有焊縫均為對(duì)接焊縫且焊縫下都有100mm×5mm或100mm×6mm的扁鋼墊板。
在鋪設(shè)墊板時(shí)，將長(zhǎng)焊縫下面的墊板(位于T型焊縫下面的墊板)分段斷開(kāi)，避免應(yīng)力沿焊縫長(zhǎng)度方向積累。墊板接頭處預(yù)留約10mm間隙且墊板只點(diǎn)焊，在底板焊接時(shí)保證墊板接頭可以脫開(kāi)以抵消由于收縮造成的應(yīng)力集中。改變后的墊板鋪設(shè)如圖1所示。
圖1 墊板鋪設(shè)
中幅板鋪設(shè)依照墊板位置進(jìn)行，從中心向兩側(cè)對(duì)稱鋪設(shè)。先組對(duì)點(diǎn)焊短焊縫，長(zhǎng)焊縫最后組對(duì)焊接，組對(duì)間隙保證為5mm，且分布均勻。
中幅板與邊緣板接觸部位焊縫稱為收縮縫，此處中幅板尺寸應(yīng)較罐底直徑大1‰左右，待中幅板、邊緣板焊接以及罐底大角縫焊接完成后進(jìn)行二次切割，然后組對(duì)焊接。
邊緣板按照所布?jí)|板位置進(jìn)行鋪設(shè)。邊緣板對(duì)接焊縫一側(cè)與墊板整道焊縫點(diǎn)焊，另一側(cè)只點(diǎn)焊外端400mm;且在焊縫內(nèi)端加焊連接板保證焊縫間隙。邊緣板鋪設(shè)應(yīng)注意盡量在當(dāng)天鋪設(shè)組對(duì)完成，避免因晝夜溫差變化造成收縮移位。
2.2.2 壁板組裝質(zhì)量控制
采用倒裝法施工大型儲(chǔ)罐，即先組裝最上層壁板。在保證單塊壁板切割尺寸合格的基礎(chǔ)上，依據(jù)技術(shù)交底進(jìn)行組裝，間隙控制在5±1mm。立縫不用點(diǎn)焊，采用多功能組裝卡具來(lái)調(diào)節(jié)間隙和錯(cuò)邊量，并采用圓弧板進(jìn)行剛性固定，防止焊縫發(fā)生角變形，立縫上下點(diǎn)焊熄弧板和引弧板。每圈壁板焊接時(shí)預(yù)留一道立縫不組對(duì)焊接，待該圈壁板其余立縫焊接完成后再重新切割組對(duì)焊接，保證收縮余量。
3 焊接質(zhì)量控制
3.1 底板焊接質(zhì)量控制
儲(chǔ)罐底板焊接時(shí)，底板不進(jìn)行剛性固定，鋼板始終處于自由狀態(tài)，能自由收縮以減少焊接應(yīng)力。焊接時(shí)，由中心向外退焊，先焊接錯(cuò)開(kāi)的短焊縫，后焊接直通的長(zhǎng)焊縫，使焊縫有較大的橫向收縮余地。預(yù)留收縮縫，待罐壁全部焊完后再焊接收縮縫。
中幅板的焊接工藝是CO2氣體保護(hù)焊打底一遍，碎焊絲+埋弧自動(dòng)焊填充蓋面一遍。CO2焊熱輸入小，焊縫收縮量小，可減少和預(yù)防焊接變形，且填充蓋面一次完成減小了焊縫收縮量，焊接變形顯著減小。CO2焊打底焊接時(shí)，應(yīng)保證打底層厚度不低于5mm，目的是防止埋弧自動(dòng)焊大電流、高熱輸入焊接時(shí)燒穿墊板，并保證CO2焊絲與墊板的良好熔合以及表面呈內(nèi)凹形，與兩側(cè)坡口圓滑過(guò)渡，確保罐底板埋弧焊蓋面時(shí)熔透。
邊緣板先焊接外側(cè)300mm，一般采用焊條電弧焊;罐體大角縫焊接完成后再進(jìn)行剩余部分的焊接。罐底板焊接參數(shù)如表1所示。
表1 罐底板焊接工藝參數(shù)
3.2 壁板立縫焊接質(zhì)量控制
立縫焊接采用兩臺(tái)AT-DGL氣電立焊機(jī)異向同時(shí)施焊，焊縫通過(guò)正面的水冷銅滑塊和背面的水冷銅塊的冷卻作用可一次成形，焊縫美觀。氣電立焊采用直流反接，CO2氣體和藥芯焊絲的藥皮對(duì)熔池有保護(hù)作用，同時(shí)藥皮也避免了銅滑塊被熔池熔化產(chǎn)生粘連，保證了焊縫質(zhì)量;焊絲在引弧板上穩(wěn)定燃燒且焊縫成形均勻后再焊接壁板，最后在熄弧板上熄弧，待焊接完成后切除引、熄弧板，保證焊接接頭質(zhì)量。
本工程中立縫的坡口要求為：板厚δ<26mm，均為V型坡口;板厚δ≥26mm，均為不對(duì)稱的X型坡口。因罐內(nèi)均布液壓頂升裝置，氣電立焊機(jī)無(wú)法焊接厚板X型坡口的內(nèi)側(cè)焊縫，厚板外側(cè)焊縫焊完后，內(nèi)側(cè)焊縫采用焊條電弧焊。V型坡口氣電立焊機(jī)可一次焊接成形。焊接前用同等弧度的圓弧板對(duì)立縫進(jìn)行剛性固定，有效地減少了焊接角變形。氣電立焊焊接參數(shù)如表2所示。
表2 氣電立焊工藝參數(shù)
3.3 壁板環(huán)縫焊接質(zhì)量控制
環(huán)縫采用四臺(tái)AT-DGH埋弧橫焊機(jī)同向等速退焊。實(shí)踐證明，影響環(huán)縫焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素是焊縫的組裝間隙、坡口形式和角度。采用不對(duì)稱K型坡口，不對(duì)稱大小根據(jù)板厚及內(nèi)側(cè)清根量確定，本工程中環(huán)縫組裝間隙要求為0mm，這在現(xiàn)場(chǎng)安裝中難度大。在施工過(guò)程中組對(duì)間隙在0～1mm都能正常施焊，對(duì)于太大的間隙在外側(cè)采用焊條電弧焊封底，清理干凈后再進(jìn)行埋弧焊。橫焊順序?yàn)橄群竿鈧?cè)焊縫，每焊一層都要清理藥皮、夾渣，再填充、蓋面;外側(cè)焊完后，內(nèi)側(cè)采用磨光機(jī)清根，磨光機(jī)清根可有效地清除外側(cè)焊接時(shí)產(chǎn)生的氣孔、夾渣等，而且能很好地控制坡口形狀。環(huán)縫焊接參數(shù)如表3所示。
3.4 大角縫焊接
大角縫焊接在底圈壁板縱縫焊完后進(jìn)行。焊前，在罐壁內(nèi)側(cè)設(shè)置若干個(gè)斜撐(相距1.5m為宜)，用以控制角縫焊接引起的角變形對(duì)垂直度及收縮縫焊接的影響。先焊角縫外側(cè)，由多名焊工同向等速進(jìn)行多層焊接，外側(cè)角縫焊完后再焊內(nèi)側(cè)。(馬春豐)
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