500m3球罐焊接技术方案.docx
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500m3球罐焊接技术方案
5000m3球罐
焊接技术方案
编制：
审核：
批准：
目录
1、适用范围1
2、编制依据1
3、焊接方法1
4、焊工资格管理1
5、焊材管理2
6、焊前准备3
7、点焊3
8、支柱与垫板的焊接3
9、预热及后热消氢处理4
10、焊接气象管理4
11、焊接规范及焊层安排4
12、焊接顺序5
12.1球罐焊接程序5
12.2焊工分布5
12.3焊接要求5
13、丁字接头的处理6
14、气刨清除6
15、焊接中的控制内容6
16、焊缝检查合格的判定方法及主要要求6
17、局部修补程序8
18、产品焊接试板9
19、焊接工程记录9
20、焊工作业HSE安全管理规定10
21、质量保证体系10
附：
焊接工艺卡0
1、适用范围
本焊接技术措施仅适用于5000m3球罐的现场焊接施工。
2、编制依据
（1）GB150—1998《钢制压力容器》（含第1号、2号修改单）
（2）GB12337—1998《钢制球形储罐》
（3）GB50094—1998《球形储罐施工及验收规范》
（4）《压力容器安全技术监察规程》（99）
（5）JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》
（6）JB/T4709—2000《钢制压力容器焊接规程》
（7）JB/T4730—2005《承压设备无损检测》
（8）球罐施工图
3、焊接方法
球罐本体、支柱与赤道板的焊接及球罐点焊均采用手工电弧焊多层多道分段退焊工艺。
4、焊工资格管理
为保证球罐焊接质量，焊工的管理必须符合以下规定：
（1）施焊的焊工必须持有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》资格证。
本次球罐焊接具体合格位置为：
SMAW-Ⅱ-（1G、2G、3G、4G）-12-F3J，焊工不得超项目施焊。
（2）参加球罐焊接的焊工的技术水平须经现场考核，技术质量部门和监理单位的认可。
（3）施焊的焊工必须有高度的责任心及较好的身体素质。
所有参与储运区罐区球罐焊接的焊工必须在施焊前经过培训，模拟考核合格后方可上岗操作。
5、焊材管理
球罐焊接采用φ3.2mm和φ4.0mm焊条进行焊接，严禁使用φ5.0mm焊条。
焊材必须具有合格质量证明书，球罐焊接使用焊条应按牌号、批号进行进行化学成分、力学性能（焊接状态）和扩散氢复验，扩散氢试验方法应按现行国家标准《电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法》GB/T3965的规定，以甘油法进行测定：
J507RH焊条[H]≤4.0ml/100g。
表1焊条性能表
J507RH焊条熔敷金属化学成分技术要求
C
Si
Mn
P
S
Ni
≤0.10
≤0.50
≤1.60
≤0.025
≤0.015
≤0.35~0.80
拉伸试验
冲击试验
冷弯试验
ReL（MPa）
Rm（MPa）
A（%）
试验温度℃
AkvJ
1800
≥410
≥490
≥22
-40
平均值
单个值
d=4a
≥34
≥24
焊材设置专用焊材库，库内配置空气去湿机、干湿温度计、保证空气相对湿度60％以下。
焊材应存放在架子上，架子离地面高度不小于300mm，离墙壁距离不小于300mm。
焊材堆放时按种类、牌号、规格、批号、入库时间分类堆放，并做好标识，先入库的先发放使用。
搬电焊条时，应防止碰掉药皮、避免焊条受损等情况。
不允许用药皮脱落、变质的焊条，应特别注意勿使电焊条受潮，必须使用充分干燥的焊条。
焊材的烘干、发放、回收设专人负责。
焊条启封后首先进行外观检查，无脱皮、开裂为合格，确认合格后立即放入烘干箱，按规定程序进行烘干，待温度降至200℃以下后，移入保温箱。
焊材的烘干要求如下：
表2焊条烘干要求
焊条
烘干温度
时间
备注
J507RH
400℃
1小时
烘干次数不可超过2次
焊材烘干后移入100℃—150℃的保温箱内保存
焊工凭焊接责任工程师签发的焊条领用卡和焊条筒领取焊条。
当班所剩焊条和焊条头应退回烘干室，按规定作好标识重新烘干。
焊条领出后4小时内退回，进行重新烘干。
经二次烘干仍未用完的焊条不得用于球罐焊接。
焊条从入库、出库、烘干、发放至回收，整个过程均作好记录，并建立台帐，焊接工程师随时检查监督。
6、焊前准备
球罐正式焊接前，必须做好如下准备，方可开焊。
（1）焊机所采用的电缆与距离相适应，橡皮电缆应有足够的芯线截面。
（2）多台焊机应装单独的接地线，执行一机一闸一保护。
（3）焊工需配齐砂轮机、钢丝刷等工具。
（4）在正式焊接前，应办理组装与焊接的工序交接，保证这一停检点的各项指标达到GB12337—1998及GB50094—1998标准要求和设计技术要求，并由技术人员对焊工进行球罐焊接技术交底。
（5）焊接工艺评定
我单位已有合格的16MnDR钢手工电弧焊焊接工艺评定，实际焊接工艺按评定和针对本次工程编写的焊接工艺卡执行。
（6）焊前清理
焊接前焊工应用钢丝刷等工具，将焊道两侧50mm内的锈斑、油渍等粘附物彻底清除。
（7）预热采用石油液化气火焰加热，焊接前设备应进行试验，保证达到使用要求。
7、点焊
点焊可使球罐焊接时减少焊缝变形，需充分重视。
（1）点焊应使用球罐焊接用的焊条。
（2）原则上点焊在焊缝小坡口一侧进行。
（3）点焊的焊缝长度应有50mm以上，其间距为200mm。
（4）点焊应执行球罐手工焊焊接工艺。
8、支柱与垫板的焊接
球罐上下支柱焊接前应调整支柱的垂直度使垂直度达到合格要求后，开始焊接上下支柱对接焊缝。
支柱对接焊缝焊接时应先在四个方向进行点焊，每处点焊长度大于100mm。
点焊完毕后方可拆除工卡具，在焊道坡口及坡口两边50mm范围的母材进行打磨处理，彻底清除锈斑、油渍等粘附物。
焊接工艺参数按照下表执行：
表3焊接工艺参数
焊层
焊道
焊条
规格
极性
电流（A）
电压（V）
速度
（cm/min）
线能量
KJ/cm（Max）
1
1
E5015-G
φ3.2
反
90~120
20~25
5~10
36
2
1
E5015-G
φ4.0
反
130~160
22~25
6~12
40
3
2
E5015-G
φ4.0
反
130~160
22~25
6~12
40
4
3
E5015-G
φ4.0
反
130~160
22~25
6~12
40
支柱环焊逢焊接完毕后应清除焊缝表面的夹渣、气孔等缺陷，焊缝打磨与母材圆滑过渡。
表面检查合格后进行100%超声检查，应满足JB4730/T-2005超声检测Ⅱ级的要求。
垫板的焊接应在球罐热处理前全部焊接完毕，焊接工艺按球罐本体焊缝执行。
焊接垫板时应在垫板的下方预留10~20mm的排气孔。
角焊缝的高度应满足设计图纸要求，表面不得有夹渣、气孔等缺陷，焊缝打磨与母材圆滑过渡。
表面检查合格后进行100%的磁粉检测，应满足JB4730/T-2005磁粉检测Ⅰ级要求。
9、预热及后热消氢处理
根据设计要求，本次球罐焊接必须进行预热处理，具体规定如下：
（1）16MnDR材质焊接预热温度不低于110℃、层间温度110～180℃且不低于预热温度。
预热范围为焊接接头两侧焊缝中心两侧各三倍板厚。
加热时焊接部位上下或左右区域采用双排液化气火焰喷射器预热，温度的测定采用红外传感测温仪测定。
（2）测量温度用点式温度计在距焊缝中心50mm处对称测量。
10、焊接气象管理
当出现下列任一情况，应采用适当有效的保护措施，方可进行焊接。
（1）雨天及下雪；
（2）手工电弧焊时风速超过8m/s；
（3）环境温度在-5℃以下；
（4）相对湿度在85%以上。
（温度及相对湿度的测量在距球罐表面0.5~1m处测定）
11、焊接规范及焊层安排
详见附录焊接工艺卡。
12、焊接顺序
12.1球罐焊接程序
表4球罐焊接顺序
序号
焊接位置
附属作业内容
备注
赤道带外口
内口清根打磨PT
赤道带内口
温带外口
内口清根打磨PT
温带内口
下极带侧板、边板间焊缝外口
内口清根打磨PT
下极带侧板、边板间焊缝内口
上极带中、边板、侧板间焊缝外口
内口清根打磨PT
上极带中、边板、侧板间焊缝内口
上极环焊缝外口
内口清根打磨PT
上极环焊缝内口
下极环焊缝外口
内口清根打磨PT
下极环焊缝内口
附件
球罐外、内部所有垫板
12.2焊工分布
赤道带焊接时应由12名焊工同时进行对称焊接；极带侧板、中板焊接时，每条缝由两名焊工对称焊接；极带边板间纵缝由四名焊工每人一条缝同时焊接。
环向焊缝由12名焊工均布同向进行焊接。
12.3焊接要求
施焊的焊工必须有高度的责任心及较好的身体素质，必须持有有效期内的同类材料、相应位置的锅炉压力容器焊工资格证。
所有参与全压力罐区球罐焊接的焊工必须在施焊前经过培训，模拟考核合格后方可上岗操作。
焊接时应该严格遵守焊接工艺卡，焊工焊接速度要保持基本一致。
焊接期间更换焊条时，要在上一根焊条未完全冷却的情况下重新引弧；因故中断焊接时，要重新预热并将弧坑打磨干净；多层焊各层间接头应错开50mm，砂轮机把焊渣打磨干净后，方可焊接。
13、丁字接头的处理
焊接时应将纵缝焊至环缝坡口内，然后在环缝焊接前，用砂轮机修理丁字接头处使其与环缝坡口一致，再进行环缝焊接。
14、气刨清除
焊缝大坡口焊完后，选用8mm碳棒,进行小坡口一侧的清根。
清根质量的好坏直接关系到焊接的质量。
因此，气刨操作人员的选择一定要严格，必须具有一定的操作经验。
清根时，要清除定位焊道，清除打底焊有问题的部分，保证坡口成型一致，减少深度起伏。
另外，由于焊接内部缺陷往往出现在内侧，最常见的就是夹渣及未熔合等，因此，一定要保证清根后的坡口的成型一致便于运条。
清根后，打磨坡口，磨掉渗碳层。
打磨后要认真检查坡口质量，保证见到金属光泽，坡度均匀，且没有大幅度的深度起伏；目视检查没有缺陷，然后，安排渗透检测。
合格后，经质量部门确认，开始罐内的焊接。
15、焊接中的控制内容
焊接过程的控制直接关系到焊接质量，因此必须对焊接参数和预热温度严格控制。
（1）焊接参数控制
焊接过程中，应有专人对每位焊工焊接的每一层焊缝测量其电流、电压和焊接速度，并作好记录，同时计算出焊接线能量。
（2）预热控制
焊前预热应有专人对温度进行测量和控制并作好记录。
（3）气象控制
雨天及下雪、风速超过8m/s、环境温度在-5℃以下、相对湿度在85%以上时严禁施焊，气象测量设置专人监控并做好记录。
16、焊缝检查合格的判定方法及主要要求
球罐焊接后需进行球罐外观质量及总体尺寸等的检查，具体要求如下：
（1）焊缝、热影响区及工卡具打磨后的表面不应有裂纹、气孔、咬边、夹渣、凹坑、未焊满等缺陷；
（2）角焊缝的焊脚尺寸应符合设计图样要求；焊缝的宽度应比坡口每边增宽l～2mm；
（3）对于对接焊缝的余高球罐外侧为0～2.0mm，内侧为0～1.5mm
（4）球罐焊后几何尺寸应符合下表的要求。
表5球罐焊后尺寸要求
项目
5000m3球罐
焊缝角变形（包括错口）
2mm
球罐椭圆度
50mm
支柱垂直度
15mm
（5）无损检测
从事球罐无损检测的人员应具有技术监督部门颁发的有效期内相应项目的资格证书，Ⅱ级（含Ⅱ级）以上人员有权评定检测结果及签发探伤报告。
无损检测部位、比例、执行标准，按图纸技术要求进行确定。
表65000m3未加氢碳五球罐无损检测一览表
NDT
检测部位
检测
比例
合格
级别
RT
球壳对接焊缝（整体热处理前）
100%
Ⅱ
试板焊后其焊缝应经外观检查合格后，并应进行100%射线检测
100%
Ⅱ
检测时机在焊后24小时
UT
对球壳板应进行超声检测抽查。
抽查数量应不少于球壳板总数的20%，赤道带、温带各不得少于4块，上、下极带各不得少于2块
≥20%
Ⅱ
对球壳板厚度应进行测厚抽查，抽查的数量应不少于球壳板总数的20%，且赤道带不得少于两块，上、下极带各不得少于一块。
每块球壳板最少应测9个点
20%
球壳板实测厚度不得小于名义厚度减钢板负偏差≥29.75mm
对球壳板的厚度、超声检测抽查时，检查若有不合格，应加倍抽查；若仍有不合格，应对球壳板逐张进行检查
罐板的补焊位置
100%
Ⅰ
球壳对接焊缝热处理前UT
100%
Ⅰ
上、下支柱组焊对接焊接接头应进行100%超声检测。
100%
Ⅱ
焊缝内部缺陷返修后
100%
Ⅰ
焊接修补深度超过3mm时（从球壳板表面算起），应增加超声检测
100%
Ⅰ
检测时机在焊后24小时
MT
对气割坡口表面应进行磁粉检测抽查，抽查数量不少于球壳板总数的20%，并应覆盖到每带球壳板。
20%
Ⅰ
工卡具拆除时，不得损伤球壳板，并应打磨平滑后进行磁粉或渗透检测，确保无裂纹等缺陷
100%
无裂纹等
缺陷
焊接时在非焊接处起弧造成电弧擦伤，不慎造成弧疤或弧坑，必须打磨平滑后进行磁粉或渗透检测
100%
Ⅰ
球罐对接焊接接头焊后（整体热处理前）、及水压试验后，应分别对制造和安装过程中球壳板上的所有焊接部位（包括球壳板对接焊缝的内、外表面、同球壳板焊接形成的角焊缝、工卡具清除后的焊迹部位及其热影响区）进行表面100%的磁粉（内表面应采用荧光磁粉）
100%
Ⅰ
各种缺陷清除和修补后，均应进行磁粉检测
100%
Ⅰ
试板焊后其焊缝应经外观检查合格后，并应进行100%磁粉检测
100%
Ⅰ
检测时机在焊后24小时
PT
焊缝清根进行100%渗透检查
100%
无裂纹、未焊透、未熔合及夹渣等缺陷
检测时机在焊后24小时
17、局部修补程序
球罐焊接完成后，若发现超标缺陷需按以下要求进行处理：
（1）球壳表面缺陷，焊缝咬边等，如需用砂轮机修磨时，应打磨平滑或加工成具有圆滑过渡的斜坡。
（2）球壳表面缺陷进行焊接修补，当为划伤及成形加工产生的表面伤痕等形状比较平滑的缺陷时，可直接进行堆焊。
如直接堆焊可能导致裂纹产生时，可用砂轮机将缺陷清除后再进行堆焊，堆焊后的表面应打磨平滑，或加工成高度在1.5mm以下,具有圆滑过渡的斜坡。
（3）对焊缝咬边和焊缝裂纹进行焊接修补时，应先用砂轮机将缺陷清除并修理成便于焊接的凹槽形状，再进行焊接补修，其长度应在50mm以上，修补焊道上应加焊一道凸起的回火焊道，回火焊道焊完后，再磨去回火焊道多余的焊缝金属，使其与主体焊缝平缓过渡。
（4）内部缺陷修补。
内部缺陷的清除应在球壳板厚度的三分之二，即：
20mm以下、如超过三分子二厚度仍残留缺陷时，应修补好该面，然后在其背面清除缺陷进行焊接修补。
焊接修补的焊缝长度均在50mm以上。
（5）修补采用与球罐焊接相同的焊接工艺，预热温度尽可能提高到上限值，在以修补处为中心，半径150mm范围内进行预热。
（6）同一部位的返修次数不得超过两次，若返修两次仍不合格须报一级质保工程师和监理等有关部门进行确认。
（7）焊缝返修应有返修记录（包括：
补焊焊工、焊接参数、预后热温度、时间、挖补位置和深度）和返修后复查记录（包括：
表面检查记录、无损检测复查报告），返修记录和复查记录进入竣工资料。
18、产品焊接试板
球罐焊接期间，选择参加球罐焊接，水平一般的焊工焊接产品试板。
（1）每台球罐制作横、立、平加仰焊试板各一块，尺寸为650*360*30；
（2）产品试板与球罐板同时运到现场，并保证钢号、厚度、炉批号与球罐板一致；
（3）试板的焊接应在与球罐焊接相同的条件和工艺下进行；
（4）试板应经外观检查后进行射线检查，合格标准与球罐相同；
（5）试板与球罐一起进行热处理；
（6）试板的检验按JB4744进行。
19、焊接工程记录
焊接工程施工中，要保证下列记录的及时、准确和完整性。
（1）焊工名册及资格证书。
（2）焊工位置排版图。
（3）焊条复验报告。
（4）焊条烘干记录、发放回收记录。
（5）焊接记录。
（6）焊接气象记录。
（7）球罐焊接工艺报告。
（8）焊缝局部返工记录。
20、焊工作业HSE安全管理规定
★施工前必须进行安全交底，内容至少包括：
作业内容、作业区域、安全注意事项。
★作业前对所使用的工具应该详细检查，有损坏的必须修好后再用。
★作业前要检查电源一、二次线、保护接地、接头，检查各部位按钮动作是否灵活可靠。
★必须保证焊工必备的劳保用品齐全，并符合有关标准。
★严格执行焊工操作规程。
★上罐施焊必须带好安全帽、安全带。
★不得从高空向地面抛东西。
★所有用电设备执行‘一机一闸一保护’。
★焊接期间应及时的清理拆除下来的工卡具，防止高空坠落。
★施工现场准备充足的防暑用品。
★内口焊接期间设置专人监护，焊工进入球罐前必须把胸卡交于监护人。
21、质量保证体系
本工程的质量管理实行项目经理负责制，下设职责部门及具体操作岗位，形成完备的质保体系管理机构。
质保体系管理机构矩型图如下：
图1质量保证体系
工作危险性分析（JHA）报告
JHA编号：
JQ-005
项目经理部/施工单位：
中国石油天然气第一建设公司
提交日期：
2008.6.8
版次：
0版
工作描述：
球罐焊接
修订人：
宗鹏
签名：
日期：
工作（作业）位置：
化工储运罐区
审核人：
马晓春
签名：
日期：
JHA准备人：
姓名：
董立亭职位：
安全员签名：
EPC承包商审批人：
签名：
日期：
使用的工具/设备/材料：
乙炔气、电焊机、磨光机
监理单位审批人：
签名：
日期：
序号
基本工序/工作步骤
确定的HSE危险
预防、控制措施
执行人
1
焊接
焊接
触电
1、执行一机一闸一保护。
宗鹏
2、用电设备检查合格方可使用，并定期检查。
宗鹏
3、雨天严禁操作。
宗鹏
4、专人负责焊接、切割、打磨设备的维护、保养。
焊接作业的指定负责人及焊工必须每天对所有焊接及切割设备进行检查。
宗鹏
5、不得采用金属构件或结构钢筋代替二次线的地线。
宗鹏
6、焊机应正确接地。
始终确保接地线牢固接在接地杆，接地杆稳固地根植在地下，所有连接应牢固。
宗鹏
电弧伤人
1、劳动用品配备符合要求，并正确使用。
2、作业区域有其他人员时，应在作业区周围采取遮挡措施，避免弧光直接照射他人。
宗鹏
粉尘和噪声
1、配备防尘口罩，减少粉尘吸入量；配备耳塞减少噪声。
宗鹏
2、安装轴流风机，改善罐内作业环境。
宗鹏
3、在满足施工要求时，尽可能的减少同时作业的焊工人数。
宗鹏
4、进入有限空间作业需要申办《有限空间作业许可证》、检测空间内的含氧量及可燃物浓度，提供足够的通风，必要时使用呼吸保护设备。
宗鹏
火灾
1、设置专人监护，配备灭火器材。
宗鹏
2、焊接把线定期检查，防止与金属接触打火。
宗鹏
3、交流弧焊机变压器一侧电源线长度不大于5m，其电源进线处必须设置防护罩。
宗鹏
4、焊条头应放在配备的焊条头桶内，集中回收，禁止乱扔。
宗鹏
5、焊接预后热设置专人（2人以上），要进行技术交底和安全教育。
宗鹏
焊接
高空坠落
1、正确使用安全带
宗鹏
2、脚手架定期检查、修复，禁止焊工擅自移动架子板。
宗鹏
3、焊接期间拆除的工卡具块要及时清理，禁止高空扔物。
宗鹏
3、禁止非架子工改动脚手架，脚手架的修改必须有架子工完成，并报脚手架检查人员重新检查合格挂牌后方可使用。
宗鹏
中暑
1、提供十滴水、风油精等防护用品和清凉饮料。
宗鹏
2、根据天气情况错开高温天气焊接。
宗鹏
附：
焊接工艺卡
焊接工艺卡
（1）
工程名称
焊接工艺卡编号
工艺评定报告编号
修改号
编制单位
编制日期
质保工程师：
焊接责任工程师：
编制：
焊接方法：
SMAW
母材
钢号16MnDR钢号16MnDR焊接
类别号VI与类别号VI焊接
适用范围：
球罐本体对接焊缝
厚度：
30mm
管径：
焊接位置
对接焊缝位置：
球罐上下极带
角焊缝位置：
清根方法：
碳弧气刨
预热/后热
预（后）热温度：
100～150℃
加热方法：
石油液化气火焰
测温方法：
点式测温仪手工测试
层间温度：
大于预热温度且≤180℃
焊接材料
焊条型号、规格：
E5015-G,φ4.0
焊丝牌号、规格：
焊剂牌号：
保护气体种类：
混合气体成分：
钨极种类、规格：
焊后热处理
热处理温度：
600±20℃
恒温时间：
90分钟
升温速度：
50-80℃
降温速度：
30-50℃
冷却方式：
缓冷+空冷
焊材烘干
焊材
烘干温度
保温时间
E5015-G
400℃
1小时
电特性
电源种类：
直流
极性：
反接
焊接设备：
逆变焊机
焊接工艺卡
（2）
焊接接头：
用简图画出坡口型式、尺寸、焊缝层次和焊接顺序
平加仰
焊接工艺参数
层数
道数
焊接
方法
焊条或
焊丝牌号
规格（mm）
焊剂或
保护
气体
流量
（L/min）
电流
（A）
电压
（V）
焊接
速度
（cm/min）
线能量
（KJ/cm）
Max.
1
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
160-175
20-25
12-20
21.8
2
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
160-185
20-25
12-20
23
3
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
160-185
20-25
12-20
23
4
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
160-185
20-25
12-20
23
5
2
SMAW
E5015-G
φ4.0
160-185
20-25
12-20
23
6
2
SMAW
E5015-G
φ4.0
160-185
20-25
12-20
23
7
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
150-175
20-25
12-20
21.8
8
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
150-175
20-25
12-20
21.8
9
1
SMAW
E5015-G
φ4.0
150-175
20-25
12-20
21.8
送丝速度：
喷嘴与工件的角度：
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