浅谈5000m3不锈钢储罐的焊接.docx
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浅谈5000m3不锈钢储罐的焊接
浅谈5000m3不锈钢储罐的焊接
摘要5000m3不锈钢主体结构形式是锥底锥顶立式储罐，该结构的主要特点是，焊接量大、焊接质量要求高、对焊接变形控制要求严。
本文将从焊接方法、焊接材料、焊接工艺和焊接检验等多个方面阐述5000m3不锈钢储罐的焊接。
关键词5000m3不锈钢储罐焊接工艺材质0Cr18Ni9焊接变形
1工程慨况
随着社会的发展，5000m3不锈钢储罐的焊接，在工程施工中经常遇到。
由于其自身的特点，要求施工人员严格按照施工方案、施工技术交底卡进行施工，以确保工程优质、高效和按期完成。
该工程由4台5000m3不锈钢储罐组成。
单台主体焊缝1786米。
4台共计7144米。
材料为0Cr18Ni9。
板厚6mm、8mm、10mm、12mm。
工作介质为酒精。
储罐顶板及底板（除边缘板）均为搭接，罐底边缘板、罐壁立缝、环缝为对接。
其主体结构形式是锥底锥顶立式储罐，该结构的主要特点是，焊接量大、焊接质量要求高、焊接变形控制要求严，因此要求施工人员严格按照施工方案、施工技术交底卡进行施工。
确保油罐优质、高效、按期完成。
2焊接方法及设备
板厚≤8mm的V对接焊缝，采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面（GTAW+SMAW），其它焊缝为手工电弧焊（SMAW），先焊外口，后焊内口。
焊接设备采用直流ZX-400共12台。
焊条烘干设备ZYH--60型。
3焊接材料及烘干规范
焊条选用焊条用CHS102、焊丝为HoG2lNi10:
焊条烘干规范：
350℃×1h，随炉冷却至100℃恒温备用。
4焊接坡口形式及焊接电流参数
4.1横焊：
板厚6mm以下焊三层，8mm以上焊四层.如下图所示：
图4.1-1板厚6mm以下横焊焊接示意图
图4.1-2板厚8mm以下横焊焊接示意图
横焊焊接电流参数表
板厚δ≤6
焊接层次
焊条牌号及规格
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（mm/min）
1
HoG2lNi10
ф2.5
80～90
18～20
80～150
2-3
CHS102ф3.2
100～130
20～22
80～150
板厚δ≥8
焊接层次
焊条牌号及规格
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（mm/min）
1
HoG2lNi10ф2.5
100～120
20～22
100～160
2~3
CHS102ф4
150～170
24～26
100～160
4
CHS102ф4
150～170
24～26
100～160
4.2纵向焊缝：
板厚6mm以下焊三层，8mm以上焊三_四层，如下图所示
图4.2-1板厚6mm以下纵向焊缝焊接示意图
图4.2-2板厚8mm以下纵向焊缝焊接示意图
纵焊（立焊）焊接电流参数表
板厚δ≤6
焊接
层次
焊条牌号
及规格
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（mm/min）
1
HoG2lNi10
ф2.5
80~90
18~20
40~90
2-3
CHS102ф3.2
100~130
18~22
40~90
板厚δ≥8
焊接层次
焊条牌号及规格
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（mm/min）
1
CHS102ф2.5
85~110
20~22
40~90
2
CHS102ф3.2
85~105
20~22
40~90
3
CHS102ф3.2
90~110
20~22
40~90
4
CHS102ф3.2
90~111
20~22
40~90
5焊接工艺评定
按照JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》要求进行储罐的焊接工艺评定，储罐的焊接施工工艺按照合格的焊接工艺评定进行制定。
6焊工资格
从事储罐焊接的焊工必须具备规范所要求的焊工合格证，并且在合格项目范围进行施焊。
7焊接工艺
7.1储罐的焊接顺序（储罐安装采用倒装法）
中幅板焊接→弓形边缘板靠外缘部位焊缝的焊接→罐顶预制焊接→最上层罐壁板纵缝焊接→储罐其它层纵、环缝焊接→罐顶与罐壁焊接→最底层壁板与弓形边缘板的环角缝焊接→弓形边缘板剩余对接焊缝的焊接→中幅板与弓形边缘板搭接缝（收缩缝）的焊接。
7.2定位焊前，坡口两侧各150mm范围内涂上白垩粉或其他防溅剂，以防焊接飞溅物沾污焊接表面。
定位焊长度不少于30mm。
7.3严禁在坡口外引弧，要注意防止产生电弧擦伤，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀能力。
7.4不锈钢罐进行倒装时，纵缝焊接时应防止内圈壁板损伤。
应采取隔离措施。
7.5焊接时尽量采用小电流及短弧,摆动宽度不超过直行的2.5倍。
8中幅板的焊接
中幅板是由许多长方形钢板拼成，为了防止变形，在每条焊缝焊接时都要保证工件在垂直焊缝的方向（横向）能够自由收缩，以减少钢板和焊缝中的内应力，同时使热量尽可能均匀分布，具体步骤如下：
8.1焊一条焊缝，点焊一条焊缝，使焊缝能够自由收缩。
8.2为了使整个焊缝横向收缩均匀，并减少焊接接头端部的“屋顶形”现象，定位焊缝应从焊缝两端向中间进行点固。
8.3先焊短（横）焊缝，后焊长（纵）焊缝。
焊接顺序从罐中心向四周。
8.4每条焊缝采用从中间向两端分段退焊。
8.5采用隔缝跳焊的方法，留出适当的收缩焊缝。
8.6随时观察焊接变形情况，及时采取必要的补救措施。
9弓形边缘板的焊接
9.1弓形边缘板对接焊缝的垫板，应与两块底板紧贴，间隙应小于1mm。
9.2弓形边缘板的对接焊缝，应由外向里分段退焊。
9.3弓形边缘板的对接焊缝采用多名焊工均匀分布，对称施焊。
9.4弓形边缘板的对接焊缝焊接时，也应采用隔缝跳焊。
如图9.4-1
如图9.4-1弓形边缘板对接焊缝焊接顺序图
注：
焊工焊接时应按照图9.4-1标准的顺序1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12进行焊接
10罐顶的焊接
10.1采用从中心向外分段跳焊（焊两根焊条,隔两根焊条）。
10.2采用倒流法焊接（即从上往下顺坡焊接）。
先罐顶内侧的断续焊缝，后焊外部的连续焊缝。
10.3连续焊缝应先焊环向短焊缝，再焊径向长焊缝。
10.4罐顶板和包边角钢的环角缝，应由几名焊工对称均匀地分布，沿同一方向采用分段退焊。
（包边角钢自身连接必须采用全焊透的对接形式）。
11罐壁板立缝、环缝的焊接
11.1在每条立焊缝内侧用三对马鞍板、楔形铁刚性固定。
在环焊缝的两侧壁板上加设整圈的胀圈（弧形槽钢）。
11.2坡口组对时间隙不可太小，若过小，清根太深，将造成焊接变形的不均匀性，这样待焊侧产生的变形将不能抵消已经焊完一侧的变形量从而造成焊接变形的不可恢复性。
11.3在焊接时立缝采用分段退焊的方法，打底层3---4根焊条一段，填充层可以分为两段，盖面层可由底端焊接到顶端。
11.4立缝、环缝焊接时，几名焊工在各自位置同时施焊，电流、电压、焊接速度保持基本一致。
11.5只有当焊缝彻底冷却后，才可撤出马板、胀圈。
12底层壁板与弓形边缘板环角缝的焊接
12.1底层壁板与弓形边缘板环角缝的焊接时，应由6-8名焊工均匀分布在罐四周，沿同一方向分段退焊，焊接规范基本保持一致。
12.2第一、二层400～500mm为一段，盖面层可以从头至尾焊接完。
12.3采用内外交错焊法，即外部一层，内部一层。
13中幅板与弓形边缘板的焊接
13.1中幅板与弓形边缘板搭接缝的焊接（也即收缩缝的焊接），它是在除了配件外，整个储罐的最后一道焊接工序。
13.2焊接前，应将边缘板与中幅板之间的夹具松开和铲除定位焊点。
13.3采用分段、对称施焊，并逆向跳焊。
13.4焊接坡口应根据图样要求进行加工。
13.5焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷，尺寸应符合图样规定。
13.6罐体焊缝组对尺寸偏差应符合规范要求。
13.7焊条按照规定烘干、保温。
13.8定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
13.9避免强行组对，组装后接头需经检验合格，方可施焊。
13.10焊接时应严格控制焊接线能量。
13.11板厚大于或等于6mm的搭接角焊缝，至少焊接两遍。
13.12施焊前须将坡口表面和两侧至少20mm范围的油污,水份、铁锈及其它有害杂质清除干净。
13.13焊接时应采用后退引弧法，焊接弧坑应填满，多层焊的层间接头要错开，距离不低于100mm。
13.14层间清理要仔细，发现有可疑缺陷，必须清除干净方能进入下一层焊接。
13.15应在坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧。
13.16防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。
电弧擦伤处的弧坑须经打磨，使其均匀过渡到母材表面，若打磨后的母材厚度小于规定值时，则须补焊。
13.17需焊透的角焊缝，根部应焊透。
13.18接弧处应保证熔合良好。
13.19每条焊缝应尽可能一次焊接完。
13.20焊接环境：
焊接环境出现下列任一情况时，须采取有效防护措施，否则不得施焊
13.20.1风速：
大于8m/s
13.20.2相对湿度大于90%。
14焊接检验
14.1外观检验：
储罐罐壁内侧焊缝的余高,不得大于1mm，其它罐壁对接焊缝的余高：
当δ≤6mm，纵向≤2.0mm,环向≤2.5mm；当6mm＜δ≤8mm，纵向≤2.0，环向≤2.5mm。
罐底对接焊缝的余高≤2.0mm。
14.2焊缝宽度，应按坡口宽度两侧各增加1--2mm。
14.3焊缝表面必须清渣。
14.4焊缝外观及尺寸偏差应符合图纸或GB9856---986《焊接接头的基本形式与尺寸要求》。
14.5焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
14.6焊缝咬肉深度不得大于0.5mm，其连续长度不得大于100mm，每条焊缝咬边总长度（焊缝两侧之和）不得超过该焊缝长度的10%。
14.7搭接角焊缝的焊脚尺寸应符合设计规定，外形应平滑过渡，咬边深度不得大于0.5mm.。
14.8边缘板的厚度大于或等于lOmm时底圈壁板与边缘板的T形接头和罐内角焊接头靠罐底一侧的边缘，应平滑过渡，咬边应打磨圆滑。
14.9罐壁纵向对接接头不得有低于母材表面的凹陷，罐壁环向对接接头和罐底对接接头低于母材表面的凹陷深度，不得大于O．5mm，凹陷的连接长度不得大于lOmm，凹陷的总长度，不得大于该焊接接头总长度的10％。
14.10焊接接头宽度，应按坡口宽度两侧各增加1---2mm确定。
14.11对接接头的错变量应按规范要求。
15储罐无损检测
从事储罐无损检测的人员，必须具有与其工作相适应的资格证书。
罐底的焊接接头，应进行下列检查：
15.1所有焊接接头应采用真空箱法进行严密性试验，试验负压值不得低于53kPa，无渗漏为合格。
15.2厚度大于或等于lOmm的罐底边缘板，每条对接焊接接头的外端300mm范围内，应进行射线检测，厚度为6---9mm的罐底边缘板，每个焊工施焊的焊接接头，应至少抽查一条。
15.3底板三层钢重叠部分的搭接接头和对接罐底板的T型接头的根部焊道焊完后，在沿三个方向各200mm范围内，应进行渗透检测，全部焊完后，应进行渗透或磁粉检测。
16罐壁的焊接接头，应进行下列检查
16.1纵向焊接接头，每一焊工焊接的每种板厚（板厚差不大于lmm时可视为同等厚度），在最初焊接的3m焊接接头的任意部位取300mm进行射线检测。
以后不考虑焊工人数，对每种板厚在每30m焊接接头及其尾数内的任意部位取300mm进行超声或射线检测，检查部位中的25％应位于T型焊接接头处，且每台罐不少于两处。
16.2环向对接接头，每种板厚（以较薄的板厚为准），在最初焊接的3m焊接接头的任意部位取300mm进行超声或射线检测，以后对于每种板厚，在每60m焊接接头及其尾数内的任意部位取300mm进行射线检测，上述检查均不考虑焊工人数。
16.3底圈壁板当厚度小于等于lOmm时，应从每条纵向焊接接头中任取300mm进行射线检测，当板厚大于lOmm时，应从每条纵向焊接接头中取2个300mm进行超声或射线检测。
其中一个应靠近底板。
16.4厚度大于25mm、小于或等于38mm的各圈壁板，每条纵向焊接接头应全部进行超声或射线检测，厚度大于lOmm的壁板，全部T形焊接接头均应进行超声或射线检测。
16.5射线检测或超声检测不合格时，应在该检测长度的两端延伸300mm作补充检测，但缺陷的部位距离底片端部或超声波检查端部75mm以上者可不再延伸。
如延伸部位的检测结果仍不合格时，应继续延伸进行检查。
16.6底圈罐壁与罐底的T形接头和罐内角焊接头，应进行下列检查：
16.7当罐底边缘板的厚度大于等于8mm，且底圈壁板的厚度大于等于16mm，在罐内及罐外角焊接头焊完后，应对罐内角焊接头进行渗透检测或磁粉检测。
在储罐充水试验后，应采用同样方法进行复验。
16.8厚度大于25mm的碳素钢及低合金钢钢板上的接头角焊接头和补强板角焊接头，应在焊完后或消除应力热处理后及充水试验后进行渗透检测或磁粉检测。
16.9开孔补强板焊后，由信号孔通人100～200kPa压缩空气，检查焊接接头严密性，无渗漏为合格。
17焊接接头的无损检测
按《承压设备无损检测》JB/T4730.1-4730.6具体要求如下：
17.1对接焊接接头的射线检测按《承压设备无损检测》JB/T4730.1-4730.6的规定.
17.2超声检测的对接焊接接头Ⅱ级为合格。
17.3磁粉或渗透检测按“表面检测”的规定的缺陷等级评定，其中缺陷显示累积长度按Ⅲ级为合格。
18无损检测项目及比例
18.1射线检测
18.1.1现场焊接壁板对接焊缝应进行射线检测抽查，并按JB/T4730.1-4730.6标准执行，，射线透照质量等级为AB级,具体检测部位及检测数量见“无损检测统计表”。
18.1.2当射线检测出不合格缺陷时，如缺陷的位置距离底片端部不足75mm，应在该端延伸300mm作补充检测，如延伸部位的检测仍不合格，应继续延伸检查。
18.2罐底板三层钢板重叠部分的搭接接头、对接罐底板的T型焊缝，应进行渗透检测抽查，具体检测部位及检测数量见“无损检测统计表”。
18.3磁粉检测按JB/T4730.1-4730.6标准执行，渗透检测按JB/T4730.1-4730.标准执行。
19检测要求
19.1质量要求
严格执行GB50128-2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》、GB50341-2005《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》、JB/T4730.1～6-2005《承压设备无损检测》及设计图纸等技术质量文件,确保产品达到要求。
19.2检测时机要求
所有检测工作须在焊接结束24小时后方能进行，所有检测在检测前，须取得施工质量检查员出具的焊缝表面形状尺寸及外观检查合格以及受检部件已达时间规定的“无损检测委托通知书”后方能进行检测工作。
19.3检测结果
检测结果必须由现场检测负责人以“无损检测结果通知单”形式书面反馈给施工质检员，并对不合格部位画出返修位置图、出具不合格品（过程）通知。
20焊缝返修
20.1对需要焊接返修的缺陷，应当分析产生原因，按焊接工艺评定及返修工艺卡返修。
20.2焊缝同一部位返修次数不宜超过2次。
20.3返修前须将缺陷清除干净，必要时可用探伤检验确定。
20.4待补焊部位应开宽度均匀、表面平整、便于施焊的凹槽，且两端有一定的坡度。
20.5返修焊缝性能和质量要求与原焊缝相同。
21焊接管理资料
21.1焊缝排版图，并记录焊工代号
21.2焊材质量证明书原件
21.3焊工合格证复印件
21.4焊条保管记录
21.5焊条烘干、发放、回收记录
21.6焊缝表面质检记录
21.7无损探伤报告
22安全与环境措施
22.1电、气焊必须遵守相应的安全技术操作规程。
22.2储罐内施工，照明电压不得超过36V，灯具要有灯罩。
22.3加强现场安全防火教育制度。
22.4现场必须具备防火、灭火设施。
22.5超过2米高空作业必须系安全带。
22.6焊工每天应将焊条头回收,其它熔渣应有专人回收统一处理.
22.7废旧手套不得乱丢应交库房回收。
22.8药皮，熔渣等要及时清理收集统一处理。
参考文献
[1]NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器》
[2]《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GB50128-2003
[3]《压力容器无损检测》JB4730
[4]《石油化工钢储罐地基与基础施工及验收规范》SH3046
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