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重大

综合

√

一般

武汉安山天然气液化储存基地工程

LNG储罐焊接施工技术方案

编制：

校审：

批准：

中国石化集团第四建设公司

武汉工程项目部

二○一一年八月二十九日

1工程概况

武汉市安山天然气液化储存基地新建一台20000m3液化天然气储罐，设备位号为T02001；外罐直径40000mm，内罐直径38000mm。

该储罐为双层储罐，外罐为16MnDr、内罐为S30408；外罐内有一层次容器，δ＝5mm的热角保护板，从罐底及壁板至18.5米；外罐与次容器之间砌筑泡沫玻璃砖、内外罐之间充填珍珠岩；现场进行制作安装。

2焊接施工

本工程涉及到LNG储罐及附件材料材质有：

20、Q235B、16Mn、16MnDR、S30408、5083等，LNG储罐主体材质：

外罐为16MnDR，内罐为S30408；附件中的接管材质为16Mn、S30408；外罐附属的梯子平台、劳动保护材质为20、Q235B；内罐设置爬梯材质为铝合金（5083）。

2.1焊接工艺评定管理

2.1.1施工前应根据设计文件及现场实际情况选择切实、可行的焊接工艺评定，见附表1：

焊接工艺评定规划及焊材选配一览表。

2.1.2根据设计文件和现场实际情况针对各类焊接接头编制《焊接工艺卡》，施焊过程中需严格按照工艺卡的参数进行。

《焊接工艺卡》见附表2。

2.2焊工管理

参加现场施焊的焊工必须按《特种设备焊接操作人员考核细则》TSGZ6002-2010规定进行考试，考试合格的焊工经监理公司确认后才能参加焊接工作，而且必须持证上岗操作。

2.3焊材管理

2.3.1焊条开箱/焊丝拆捆零发或开包烘焙时，焊材保管员应将其标识移植到剩余焊材上，并盖章确认。

2.3.2对于焊材的保管、烘烤、发放、回收建立台帐，严格控制。

2.3.3入库材料应具有合格质量证明文件，规范要求复验的焊接材料应进行复验。

焊接材料分类存放保管，专人负责，统一管理，作好记录，由材料工程师定期进行检查。

焊材库应配置去湿机、温湿度记录仪，以保证温度在5—35℃之间，湿度不超过60%。

焊条、焊丝应存放在架子上，架子离地面和墙面的距离不应小于300㎜，架子上宜放置干燥剂。

2.3.4焊条、焊丝应按种类、牌号、批号、规格、入库时间分类堆放。

每垛应有明确的标志。

2.3.5焊条使用前按照焊条说明书要求的参数进行烘干。

2.3.6焊材发放：

焊工凭施工员签发的《焊材发放卡》领取焊材。

焊条用焊条保温筒领取，在保温桶中的存放时间控制在4小时以内。

焊材发放人员作好发放记录。

2.3.7焊条再烘干：

领出的焊条在规定时间内未用完的，退回焊材库予以重新烘干，但重新烘干次数不超过2次。

超过2次的焊条不再用于压力管道的施工。

重新烘干的焊条作好标识及相应记录，下次优先发放。

2.3.8焊丝使用前表面的锈油污等应清理干净。

2.4焊接设备管理

2.4.1焊接设备仪表仪器以及参数调节装置应定期检定和校验满足焊接工艺的要求

2.4.2焊接电缆线采用橡皮软线，接头不超过2个以充分保证焊接电流。

2.4.3每台电焊机单独接地，实行一机一闸保护。

2.4.4地线应直接接到焊件上，不得接到钢结构或设备上，以防电弧击伤管道或设备。

2.4.5焊接铝合金时宜选用交流焊机。

2.5环境要求

2.5.1焊接时的风速超过下述规定时应有防风设施

2.5.1.1钨极氩弧焊、气体保护焊时风速小于2m/s；

2.5.1.2焊条电弧焊时风速小于8m/s。

2.5.2焊接电弧1m范围内的相对湿度小于90%。

2.5.3下雨环境无防护措施不得进行焊接。

2.6焊接工艺要求

2.6.1焊接前应检查组对质量坡口形式及尺寸应符合焊接工艺要求

2.6.2坡口表面和两侧至少20㎜范围内的油漆垢锈及毛刺应清理干净。

2.6.3焊条电弧焊起弧端应采用后退起弧法，收弧时应将弧坑填满并用砂轮磨去弧坑缺陷。

2.6.4多层焊的层间接头应错开30㎜～50㎜。

2.6.5焊件表面不得有电弧擦伤。

焊接时，不得在焊件表面引弧、熄弧。

2.6.6双面焊的对接接头在背面焊接前应清根。

低温钢焊缝清根宜采用机械打磨法。

2.6.7定位焊工卡具焊接应采用经评定合格的相应焊接工艺并由合格焊工担任。

2.6.8接管补强圈与罐壁罐顶的接头形式应采用全焊透接头形式。

2.6.9低温钢构件的角焊缝应至少焊两层。

2.6.10接管管线焊接接头底层焊道宜采用钨极氩弧焊焊接。

2.6.11低温钢焊接过程应严格控制焊接线能量，要求在施工技术文件规定的范围内选用较小的焊接线能量。

2.6.12焊条电弧焊时可依据允许的线能量范围确定每根焊条焊接的焊道长度，进行线能量的控制。

2.7焊接顺序和方法

2.7.1低温储罐的焊接应采用合理的焊接顺序。

2.7.2罐底带垫板边缘板的焊接，应先焊靠外边缘300㎜部位的焊缝，且由里向外焊接。

焊接时，可采用垫高焊缝等反变形措施，剩余焊缝应在罐底与罐壁连接的角焊缝焊完后，在中幅板与边缘板的连接焊缝焊接前施焊，边缘板焊缝宜沿圆周对称隔缝施焊，焊缝外端宜加引弧板。

2.7.3内罐双面焊的边缘板，采用垫高边缘板先焊接下方焊道的方法施焊，边缘板的焊缝一次焊完，边缘板焊缝宜沿圆周对称隔缝施焊，焊缝外端宜加引弧板。

2.7.4罐底中幅板采用搭接接头手工焊时，宜采用分段退焊或跳焊法，先焊短焊缝，后焊长焊缝，焊接长缝时，由中心向两侧分段退焊。

2.7.5罐底中幅板采用对接接头时，宜采用手工焊打底埋弧自动焊填充。

手工焊打底施焊顺序与方法同1.7.4条，埋弧自动焊宜采用隔缝同向焊。

2.7.6底圈壁板与边缘板连接的角焊缝，宜在底圈与上一圈壁板间环向焊缝焊完后施焊。

2.7.7底圈壁板与边缘板的焊接程序和要求：

2.7.7.1采用手工焊时，宜先焊内侧第一层，再焊外侧焊缝，最后焊接内侧其余层。

2.7.7.2采用自动焊时，先进行内侧第一层手工焊，再进行外侧第一层手工焊和其余层的自动焊，最后进行内侧自动焊。

2.7.7.3手工焊焊工应均匀分布，沿同一方向采用分段退焊或跳焊法施焊。

2.7.8罐底中幅板与边缘板的连接焊缝应在罐底与罐壁连接的角焊缝和剩余的边缘板间的焊缝及中幅板焊缝焊完后施焊，焊工应均匀分布，沿同一方向采用分段退焊或跳焊法施焊。

2.7.9罐壁的焊接，应先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝，即焊完相邻两圈壁板的纵向焊缝后，再焊其间的环向焊缝。

2.7.10罐壁纵向焊缝采用手工焊时，底层焊道宜采用分段退焊或跳焊法。

2.7.11罐壁纵向焊缝采用自动焊时，应自下而上焊接，底圈壁板下部300㎜应采用手工焊接。

2.7.12采用手工焊焊接环向焊缝时，焊工应均匀分布，并沿同一方向施焊。

采用自动焊时，焊机应均匀分布，并沿同一方向焊接。

2.7.13矩形排列的罐顶板，宜采用分段退焊或跳焊法，先焊短焊缝，后焊长焊缝。

焊接长焊缝时，应由中心向两侧分段退焊。

2.7.14瓜瓣排列的罐顶板，应先焊瓜瓣内拼接焊缝，再焊瓜瓣间径向焊缝，最后焊环向焊缝。

焊接瓜瓣间径向焊缝时，应采用隔缝对称焊接，并由中心向两端分段退焊。

2.8外观检查及无损检测

2.8.1焊缝外观检查

2.8.1.1焊缝应去除渣皮飞溅物清理干净焊缝表面后,方可进行焊缝外观质量检查。

2.8.1.2焊缝外观质量应符合下表的规定，并不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷。

检查项目

允许偏差值（㎜）

咬边

低温钢

不允许

非低温钢

深度

0.5

连续长度

100

焊缝两侧总长度

0.1L

对接焊缝余高

罐壁

纵向焊缝

δ≤12㎜

12㎜＜δ≤25㎜

3.0

δ＞25㎜

4.0

环向焊缝

δ≤12㎜

2.5

12㎜＜δ≤25㎜

3.5

δ＞25㎜

4.5

罐底

2.0

罐内接管

1+0.1B，且≤3

对接焊缝凹陷

低温钢

不允许

非低温钢

纵向焊缝

不允许

环向焊缝

深度

0.5

连续长度

100

总长度

0.1L

角焊缝焊脚尺寸不足

全部

不允许

注1：

L—焊缝长度；注2：

B—焊缝宽度

2.8.2无损检测

2.8.2.1按设计文件要求如下：

内罐与次容器检测项目

焊接部位

焊接类型

目检

渗透

真空箱

射线

泄漏

边缘板

对接

100%

（1）

100%

中幅板与中幅板

搭接

100%

（1）

中幅板与边缘板

搭接

100%

（1）

壁板与边缘板

全焊透

100%

（2）

100%

（1）

壁板

纵向焊缝

对接

100%

100%（4）

100%

水平焊缝

对接

100%

100%（4）

100%

壁板加强圈

加强圈之间

对接

100%

加强圈与壁板

双面角接

100%

顶部加强圈

加强圈之间（水平和纵向焊缝）

对接

100%

水平和垂直加强圈

角接

100%

水平加强圈与壁板

双面角接

100%

连接筋板

双面角接

100%

永久连接件

角接

100%

次容器边缘板

对接

100%

100%（5）

次容器中幅板与边缘板

搭接

100%

次容器中幅板与中幅板

搭接

100%

次容器

上部环板

环板与壁板

角接

100%

（2）

纵向

对接

100%

次容器壁板

纵向焊缝

对接

100%

环向焊缝

搭接

100%

壁板与边缘板

搭接

100%

注:

（1）水压试验前后（3）仅指中幅板

（2）双面（4）仅指水压试验高度以上的焊缝

（5）可贴片处应进行RT检测

外罐底板、壁板、拱顶，压缩区域检测项目

焊接部位

焊接类型

目检

渗透

真空箱

射线

泄漏

底板

边缘板与边缘板

对接

100%

中幅板与中幅板

搭接

100%

中幅板与边缘板

搭接

100%

壁板

壁板与边缘板

角接

100%

纵向焊缝

搭接

100%

拱顶板

拱顶板与压缩区域

对接

100%

拱顶板与拱顶钢结构

角接

100%

接管、人孔与拱顶板、补强板

角接,搭接

100%

100%双面

100%

拱顶板与拱顶板

搭接

100%

搭接,对接

100%

拱顶钢结构

角接

100%

外罐上的永久连接件

100%

压缩区域

角接

100%

纵向

对接

100%

连接件

角接

100%

2.8.2.2焊缝无损检测的方法和合格标准应符合下列规定：

a）射线检测应按JB/T4730的规定进行，低温钢焊缝及接管焊缝Ⅱ级合格，非低温钢焊缝级Ⅲ合格。

b）超声检测应按JB/T4730的规定进行，低温钢焊缝Ⅰ级合格，非低温钢焊缝Ⅱ级合格。

c）渗透检测和磁粉检测，应按JB/T4730进行焊缝合格标准应符合下列规定：

（1）不得有任何裂纹.

（2）不得有任何横向缺陷。

（3）不得有任何长度大于1.5㎜的线性缺陷。

（4）在100mm长的焊缝上，缺陷显示长度不得大于2㎜。

2.9焊缝返修

2.9.1焊缝表面的超标缺陷，应进行打磨消除，磨除缺陷后的焊缝表面不应低于母材的表面，否则应进行补焊，补焊后，焊缝表面应打磨成平缓面。

2.9.2焊缝两侧不符合要求的咬边和焊趾裂纹，应进行打磨消除，磨除后的钢板实际厚度应符合要求。

2.9.3焊缝内部的超标缺陷，清除的深度不宜超过板厚的2/3，当缺陷仍未清除时，应焊接修补后，从另一侧清除低温钢焊缝缺陷，宜采用机械打磨方法清除，并进行渗透检测，确认无缺陷后方可进行补焊。

2.9.4焊缝的补焊长度不应小于50㎜。

补焊的焊接工艺与原焊接工艺相同。

2.9.5同一部位的返修次数不宜超过两次，返修次数超过两次时，应经项目技术总负责人批准。

2.9.6低温钢焊缝补焊的部位、次数和检验结果应作记录。

附表1：

焊接工艺评定规划及焊材选配一览表

武汉市安山天然气液化储存基地项目T02001（20000m3）LNG储罐焊接工艺评定规划及焊材选配一览表

序号

项目

名称

材质

规格（㎜）

焊接工艺评定

适用厚度范围（㎜）

焊接材料

备注

外罐

底板

16MnDR

δ=18

1068WF-BV（焊条电弧焊）201007GV-BV（二氧化碳气保焊）

201011SH－BV（埋弧自动焊）

7.5～209～24

E7015-G（J507RH）Φ3.2/4.0E501T-1L（CHET71Ni）Φ1.2

CHW-S12Φ3.2（焊丝）

CHF101（焊剂）

中幅板

16MnDR

δ=8

壁板P-1

16MnDR

δ=18

壁板P-2

16MnDR

δ=16

壁板P-3

16MnDR

δ=14

壁板P-4

16MnDR

δ=12

壁板P-5

16MnDR

δ=10

壁板P-6

16MnDR

δ=8

壁板P-7

16MnDR

δ=38

201009WV-BX（焊条电弧焊）201008GV-BX（二氧化碳气保焊）

201011SH－BV埋弧自动焊

24～64

同上

壁板加强圈

S30408

扁钢120*8

201052WV-BV

8～22

E308-15（A107）Φ3.2

壁板加强圈

S30408

扁钢250*8

壁板加强圈

S30408

扁钢300*8

壁板加强圈

S30408

筋板δ=6

内罐

底板

S30408

δ=12

201052WV-BV（焊条电弧焊）

0914ASF-MV埋弧自动焊

8～22

E308-15（A107）Φ3.2

H03Cr21Ni10Si（焊丝）Φ1.6

JWJ601（焊剂）10－60目

中幅板

S30408

δ=8

壁板P-1

S30408

δ=16

壁板P-2

S30408

δ=14

壁板P-3

S30408

δ=12

壁板P-4

S30408

δ=10

壁板P-5

S30408

δ=8

壁板加强圈

S30408

扁钢200*12

壁板加强圈

S30408

扁钢250*12

壁板加强圈

S30408

扁钢300*12

壁板加强圈

S30408

筋板δ=6

附表1：

武汉市安山天然气液化储存基地项目T02001（20000m3）LNG储罐焊接工艺评定规划及焊材选配一览表

序号

项目

名称

材质

规格（㎜）

焊接工艺评定

适用厚度范围（㎜）

焊接材料

备注

次容器

底板

S30408

δ=5

201052WV-BV

8～22

E308-15（A107）Φ3.2

角板

S30408

δ=5

壁板

S30408

δ=5

扶梯

20、Q235B

δ=6

0345WV-BV

1.5～12

E4315（J427）Φ3.2/4.0

整体

吊顶板

S30408

δ=5

201052WV-BV

8～22

E308-15（A107）Φ3.2

接管

S30408

Φ60*2.77

0919AWA-MV

1.5～14.22

ER308Φ2.4E308-15（A107）Φ3.2

接管

S30408

Φ60*3.91

接管

S30408

Φ89*3.05

接管

S30408

Φ114*6.02

接管

S30408

Φ168*7.11

接管

S30408

Φ273*9.27

接管

S30408

Φ324*4.57

接管

S30408

Φ406*4.78

接管

S30408

Φ660*9.53

接管

16Mn

Φ168*7.11

0799AWA-MV

6～16

ER70S-GΦ2.5E5015-G（CHE507RH）Φ3.2

接管

16Mn

Φ324*6.35

拱顶板

16MnDR

δ=10

1068WF-BV（焊条电弧焊）201007GV-BV（二氧化碳气保焊）

7.5～20

E7015-G（J507RH）Φ3.2/4.0E501T-1L（CHET71Ni）Φ1.2

拱顶钢结构

16MnDR

H300*175*8*12

拱顶吊杆

S30408

δ=10

201052WV-BV

8～22

E308-15（A107）Φ3.2

内罐爬梯

5083

δ=10

201041GV-BV

5～10

ER5183Φ3.0

附表2：

焊接工艺卡

工程名称

武汉市安山天然气液化储存基地项目

（60±5）°

焊后磨平

接头简图：

专业类别

LNG储罐

焊接工艺卡编号

储罐焊接-001

焊件材质

16MnDR

适用焊件厚度（mm）

7.5～20

焊件规格

壁厚δ≤18

焊工资格

SMAW-Ⅱ-2G/5G（6G）

焊缝形式

对接焊缝

焊接工艺评定编号

层数

焊接方法

焊材

焊接电流

电弧电压

（V）

焊接速度

（cm/min）

线能量

（KJ/cm）

牌号或型号

规格（mm）

极性

电流（A）

1068WF-BV

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

115～120

20～24

8～10

4.8

1068WF-BV

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

140～180

22～26

13～15

3.9～5.2

1068WF-BV

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

140～180

22～26

13～15

3.9～5.2

1068WF-BV

其余

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

150～180

22～26

11～14

5～5.6

正面保护气体种类和流量（L/min）

背面保护气体种类和流量（L/min）

预热温度（℃）

层间温度（℃）

后热温度（℃/h）

热处理温度及保温时间（℃/h）

升温速度要求

降温速度要求

技术要求：

1.打磨坡口内外表面20毫米范围内的油污、水锈、熔渣等至漏出金属光泽。

2.下列环境须采取有效防护措施：

1）钨极氩弧焊风速大于2m/s，焊条电弧焊风速大于8m/s；2）相对湿度≥90%；3）环境温度低于-200C。

3.焊条使用前应按规范要求或焊条说明书规定进行烘干,烘干后的焊条应放在100～150℃恒温箱内。

焊工应使用保温筒领用焊条，放置时间不超过4小时。

质量要求：

1）焊缝表面应宽窄一致、高低齐平，焊缝与母材应圆滑过渡；

2）焊缝表面不允许有裂纹、气孔、夹渣、飞溅等缺陷；

3）其它要求按相关技术文件和标准规范执行。

编制人：

审核人：

日期：

焊接工艺卡

工程名称

武汉市安山天然气液化储存基地项目

接头简图：

专业类别

LNG储罐

焊接工艺卡编号

储罐焊接-002

焊件材质

16MnDR

适用焊件厚度（mm）

不限

焊件规格

不限

焊工资格

SMAW-Ⅱ-2G/5G（6G）

焊缝形式

角接焊缝

焊接工艺评定编号

层数

焊接方法

焊材

焊接电流

电弧电压

（V）

焊接速度

（cm/min）

线能量

（KJ/cm）

牌号或型号

规格（mm）

极性

电流（A）

1068WF-BV

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

115～120

20～24

8～10

4.8

1068WF-BV

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

140～180

22～26

13～15

3.9～5.2

1068WF-BV

SMAW

J507RH

Φ4.0

反接

140～180

22～26

13～15

3.9～5.2

正面保护气体种类和流量（L/min）

背面保护气体种类和流量（L/min）

预热温度（℃）

层间温度（℃）

后热温度（℃/h）

热处理温度及保温时间（℃/h）

升温速度要求

降温速度要求

技术要求：

1.打磨坡口内外表面20毫米范围内的油污、水锈、熔渣等至漏出金属光泽。

2.下列环境须采取有效防护措施：

1）钨极氩弧焊风速大于2m/s，焊条电弧焊风速大于8m/s；2）相对湿度≥90%；3）环境温度低于-200C。

3.焊条使用前应按规范要求或焊条说明书规定进行烘干,烘干后的焊条应放在100～150℃恒温箱内。

焊工应使用保温筒领用焊条，放置时间不超过4小时。

质量要求：

1）焊缝表面应宽窄一致、高低齐平，焊缝与母材应圆滑过渡；

2）焊缝表面不允许有裂纹、气孔、夹渣、飞溅等缺陷；

3）其它要求按相关技术文件和标准规范执行。

编制人：

审核人：

日期：

焊接工艺卡

工程名称

武汉市安山天然气液化储存基地项目

接头简图：

（60±5）°

专业类别

LNG储罐

焊接工艺卡编号

储罐焊接

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