浅谈球罐焊接施工中焊接质量的控制

浅谈球罐焊接施工中焊接质量的控制

易骏

四川省工业设备安装集团有限公司 四川成都 610036

摘要：球形储罐的焊接焊缝比较多，且焊接工作工序繁复，涉及很多方面，确保工期、质量和安全的关键之处就是焊缝质量的好坏。笔者根据国内球罐组焊工艺，针对球罐焊缝的焊接，从焊接工艺的确认，焊接材料的选择，焊接质量控制三个方面着重分析，提出一些建议。

关键词：球罐；焊接；质量

0 前言

球罐指的是用来储存液体或者气体的球形钢制压力容器。球罐与储罐相比，具有很多优点，比如按相同的容积和压力比较，球罐的表面积比储罐要小的多，对应的钢材用量要少30%左右；按相同直径比较，球罐承载能力是储罐的一倍，故板厚只需一半；按照同储存量比较，球罐占用土地面积小，基础的工程量小的多，可以节约土地面积。正是因为球罐的这些优点，所以在石油化工、冶金等行业的到打量的应用，和人们的生产、生活息息相关。

国内应用最广泛的是单层圆球型球罐，分为橘瓣式和混合式（如图一）。球罐的球壳板之间时通过焊缝连接的，焊接质量的好坏直接关系到球罐安装质量的好坏，只有好的焊接质量，才能否满足用户需要，才是对人们生命财产的直接保证。根据英国工程保险公司对球罐事故的调查分析，由于球罐焊缝质量造成的损失占84.2%~89.3%。1979年吉林省煤气公司液化石油气球罐爆炸事故，造成了重大损失，其直接原因就是因为焊缝质量差导致的焊缝破裂，油气大量喷出遇明火爆炸。因此，球罐组焊的重点在焊缝焊接质量的控制。

图一：球壳板结构形式

1、焊接工艺的确定

球罐施工前必须先确定焊接工艺评定，焊接工艺评定必须是符合规范NB47014-2011（《承压设备焊接工艺评定》）等规范的要求。施工前，根据焊接工艺评定和规范及设计图纸的要求，分别编制三种焊接位置的焊接作业规程（即平+仰焊、横焊、立焊）。焊接作业规程经过现场监理工程师的审批和质量监督部门的审核后，才能用于指导球罐焊接施工。

2、焊接材料的选择

球罐焊接使用的焊材应根据球壳板母材的物理、化学性能并结合球罐的结构特点、使用条件及采用的焊接方法综合考虑选用焊接材料。按NB47015-2011中的第3.2.2条作为选用焊接材料总方针。所用焊条必须有合格的焊接材料质量证明文件和扩散氢复验报告，焊条的含氢量必须符合设计图纸和相关规范的要求。

3、焊接质量的控制

3.1、严格焊工资质管理

因为球罐焊缝的操作者是焊工，故需严格焊工的资质管理，重视焊工的焊前交底和培训，对焊工进行同材质、同工艺的焊接考试及培训，使每个焊工都必须熟悉本次焊接的工艺，充分了解此次使用的焊材性能、完全掌握每个位置的焊接操作要点。球罐焊接的焊工必须持有质量技术监督局颁发的合格焊工证，并且其准焊项目需在有效期内。

3.2、严格施工过程管理

施工管理人员对焊接材料进行抽样检查，严格按规程进行焊条的烘干及发放回收，所有焊接设备在作业前必须检查是否完好。对于需要焊前预热或后热的球罐，必须严格按照要求进行预热或后热。球罐组装的定位焊和点焊按正式焊接要求进行操作。球罐焊接前，制定焊工布置图，焊接时按布置图进行分配，可有效为减小焊接变形和消除残余应力。合理的焊接顺序和焊工布置图可以显著的提高焊接一次合格率，减少返修次数，提高焊接质量。

3.3、焊接材料使用要求

球罐的焊条必须设专人管理，专门负责焊条的保管、烘干、发放及回收，并做好各项记录，所发放的焊条使用在那个部位必须有备注。焊条使用前必须按照规范经过烘干，发放时药皮应无脱落和明显裂纹，每个焊工每次领用的焊条不得超过4 kg，时长不得超过4 h。

3.4、施焊环境的控制

环境的好坏对焊接质量影响很大，现场必须按时做好气象记录，当环境出现下列情况，在没有有效防护措施的情况下不得进行现场焊接作业：

（1）下雨、雪时；

（2）相对湿度在90%以上； 

（3）风速超过8m/s；

（4）环境温度低于0℃时

3.5、焊接顺序的控制

球罐焊缝的焊接变形和应力分布是焊缝焊接质量控制的关键点之一，而合理的焊接顺序是减小焊接变形、使焊缝应力均匀分布的有效方法。根据规范球罐焊接采用先外后内，先纵后环、向上后下的施工原则进行焊接，同时对焊工采用对称分布、同步施焊的施工方法。

3.6、焊接线能量的控制

焊接线能量是指焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量，线能量的计算公式为：

Q=IU/V

I—焊接电流,A；

U—电弧电压，V；

V—焊接速度，cm/s或mm/ s。

通过公司可以看出线能量的大小与焊接电流、焊接电压及焊接速度有关。焊接过程中线能量过大降低焊缝的冲击韧性，使焊缝达不到强度要求。在球罐焊接的实际操作中，在焊接速度一定的时候，采用小电流和小电压来控制焊接线能量。

3.7、预热、层间温度及后热的控制

对于有预热、后热的球罐，控制焊前预热、层间温度及后热的温度计时间可有效的降低焊接应力，可使球罐焊缝的应力分布均匀。

球罐焊接前，应专人管理并做好记录，保证按要求进行，按规范及设计图纸的要求进行施工。

3.8、焊接过程操作控制

球罐焊缝焊接时必须在焊缝的坡口内进行引弧，球壳表面和焊接完成的焊缝上严禁打火或者引弧；收弧时填满弧坑，可以有效地防弧坑裂纹。

球罐焊缝每层焊接接头必须错开5cm 以上（如图二），每一层焊缝焊接完成后必须打磨，检查合格后方可施焊。因故中断的焊缝，必须在确认焊缝清理干净、无裂纹后再施焊，对于有后热要求的必须进行预热及后热处理。

图二：多层多道焊示意图

球罐外侧大坡口焊接完毕后，要进行清根，清根时定位焊的焊缝金属应全部刨除，清根后需用砂轮打磨去除渗碳层。清根后按要求进行检查，检查合格后方可施焊。

4、注意事项

球罐焊接试板必须在球罐焊接时进行焊接，保证同条件和同工艺，焊接完成后经过无损检测合格后再进行理化检测。

5、结论

综上所述，只有在正确的选用焊材、合理的施工工序和焊工布置、稳妥的焊接施工工艺才能的到优质的焊接质量，从而保证球罐的安装质量。

参考文献：

[1]蒋受林等 《大型薄壁球罐组装机焊接变形控制措施》[J].石油工程建设2004

[2]曲文海等.压力容器与化工设备实用手册[M].北京：化学工业出版社，2000

[3]谭凤科等 《球罐焊接缺陷的评定及处理》[J].金属加工2008

[4]曲文海等.压力容器与化工设备实用手册[M].北京：化学工业出版社，2000

[5]刘长军等 《球罐焊接工艺研究》[J].中国高新科技企业2008

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