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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)量儀表，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、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，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、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)，將長焊縫下面的墊板(位于T型焊縫下面的墊板)分段斷開，避免應(yīng)力沿焊縫長度方向積累。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)開的短焊縫，后焊接直通的長焊縫，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)場安裝中難度大。在施工過程中組對(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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