储罐焊接技术.docx
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1、储罐焊接技术1 .焊接材料管理焊接材料的选用焊接材料主要根据罐体母材进行选用。由于在罐内静水压的作用下,位于不 同高度的壁板所受荷载不同,在油罐设计时,靠下部的壁板材料是根据强度条件 确定的,上部几圈壁板那么是按照刚性条件确定的,相应地储罐的上部与下部壁板 的选材要求是不同的。随着罐容量的增大,对罐体材料的机械性能要求也越来越 高,母材材质由普通碳素钢向优质碳素钢和优质合金钢转变。为了到达与母材强 度相匹配,保证焊接接头强度,焊接材料也由酸性焊条转为碱性焊条。焊接材料 的选取可参考下表:焊接材料的选用序号母材钢号手工焊焊接材料牌号 埋弧自动焊CO2气电焊1Q-235E4303H08, H08A
2、, HJ431DWS-43G220R、 20gE4315H08A, H08MnA, HJ431DWS-43G316Mn、16MnRE5015H10Mn2, HJ4314SS41E4303H08, H08A, HJ431DWS-43G5SPV355E5015H10Mn2, HJ4316SPV490E7015、 LB-62YE, NF-11HEG-607Q235+16MnRE4315H08MnA, HJ431DWS-43G, EG-18SPV490+SS41E7015、LB-62Y-E, NF-11HEG-6012焊接材料的准备与使用1.1.1. 焊接材料的保管一般焊接材料都易于受潮,而受潮后的焊
3、接材料由于保护物质的变质,将大 大降低其保护性,使水分内的有害物质一一氢进人焊接接头,造成析氢现象而出 现气孔或使焊缝变脆。为此,要将焊接材料存放在防潮库房内,并要求库房内的 湿度不大于60% o焊接材料的烘干焊接材料在制造和运输过程中,虽然经过了必要的去湿、防潮处理,但还不 能直接用于工程焊接,尤其是碱性焊条中含氢时将会导致焊接接头的脆断等失效 现象,焊条的烘干条件如下表所列:焊接材料的烘干条件焊材牌号E4303E4315E5015HJ431123 .焊接材料的使用烘干温度/ 150 350400 350400 250烘干时间/h11.5-21.5-21.5-2用前保温温度/10015015
4、0100A)雨天、雪天,相对湿度90%以上,禁止焊接作业,但是,当采取了相应的措 施,可防止不利因素的影响后,也可施焊。B)风速、手工焊不超过10m/s,气体保护焊不超过2m/SoC)气温0以下时不得焊接,。15c时进行50以下的预热不在此限,但-15 及其以下时严禁施焊。D)低氢型焊条、焊剂、使用时必需使用保温焊条(剂)桶。壁板焊接边板外300mm焊接中幅板焊接边板与中幅板焊接b.正装储罐施焊顺序如下:边板外300mm焊接中幅板焊接壁板第一圈立缝焊接大角缝外口焊接大角缝内口焊接边板与边板间焊接边板与中幅板焊接B)大角缝(边板与壁板丁字口焊道)内口焊接大角缝的焊道对于整个储罐来讲,是非常重要的
5、,从储罐设计方面可以分析 出储罐应力集中于该处。a.焊接前的准备工作:为了保证焊接后的边板变形控制,在焊前必须对整个焊道进行防变形处理(参见以下图)。,潘炜,斜支獐(14或16柏钢),满焊b.施焊:无论是否自动焊, 初层(底层)焊道都必须采用手 工焊接。此处尺寸按照爱力情况定,控蒯角变形, 在采用白动焊接时,必须能通过白动焊机手工焊接时,焊工依周向均 匀分布,每名焊工采用顺焊或顺 焊退焊。由于打底焊道直接影响 整条焊缝的质量,所以必须保证 熔合良好、无任何缺陷,并根据 要求进行无损检验;填充焊接时, 一是注意焊道的最终成型,二是 每层焊道之间熔合良好,并排列整齐。C.焊道外观处理:按设计尺寸和
6、技术要求进行处理,最终处理后有以下两 种焊缝截面(参见以下图)。大角缝IK面()大角缝械面(II)C)大角缝外口焊接在内口焊接完成并检查合格后进行大角缝处口焊接,内口检查通常包括:表 层真空试漏、初层PT、表层MT、表层件等,也可能只进行其中的一项或两项, 依设计要求而定。内口焊接相同,有全部手工焊接和手工初层焊、自动焊填充与盖 面两种工艺,外口焊接的最终成形都是A/B=l/1型(参见上图-大角缝截面I )- D) 边板与边板对接缝焊接由于边板与边板搭接缝焊接比拟简单,这里不做专门讨论。为了减少对接缝 焊接的底板外表成形,焊接时按照以下程序进行(大角缝内口焊接时的内支撑不 撤除)。a.先进行焊
7、道局部处理:在以上各项焊接完成后,由于焊接变形产生的应力容易使对接焊道根部产生裂纹(参见以下图)。垫板已焊焊道壁板待焊焊道裂纹产生处垫板/ /边撷群产生裂统位假设发现该处裂纹即用碳弧气刨或磨光机进行 彻底处理。并进行PT检验,合格后才可进行下一 步工作安排,这项检查工作对于大型储罐尤其重 要。b.点焊:在以上焊接工作结束后,边板对接口 处会不同程度的产生翘曲变形,使本来接合严密的 边板与垫板之间产生间隙,在点焊之前必须进行处 理,点焊的长度不应小于30mm,否那么容易在点焊 处产生裂纹。在焊接前再进行点焊焊点的修整。c.焊接:全部边板对接缝点焊后,再进行焊接,其焊接要求与边板外3000mm焊接
8、要求相同。E)边板与中幅板焊接边板与中幅板之间的焊道有呈龟甲形(俗称龟甲缝)的,也有呈圆弧形的, 这是由边板的设计而定的,龟甲缝有对接的,也有搭接的,既可以采用手工焊接, 也可以采用自动焊接。焊接时,同样根据焊工人数,将龟甲形焊道或圆形焊道等分, 所有焊工沿同样的方向,采用顺焊退焊的方法进行施焊。形接头角焊缝试件制备和检验储罐T形接头部位,主要是指罐壁板与罐底边板结合部,其次是罐体与附 件相联处,由于罐壁板与罐底边板接头焊道是整个罐体受力状态最复杂、最危险 的地方,所以在储罐安装前,要专门进行焊接工艺评定工作。A)试板制备采用与所施工罐底边板、罐壁底层壁板相同的材质、相同厚度、相同技术要 求的
9、钢板加工焊接试件,试件尺寸参见以下图。B)试板组装焊接前,将两块试块按照T型焊缝组对(参见以下图-焊件试件组装示意图), 为了防止和减小在焊接过程中发生角向变形,将试板固定在胎具上焊接(参见下 图-焊接试件焊前固定示意图),在试件上用钢印标注:内、外侧;选用材料;焊 接材料;焊工号;焊接日期;划出点焊部位。S, /点焊300+7焊件试件组装示意图证 11 可焊接试件焊前固定示竞图C)试板焊接a.手工焊焊接规范如下:焊接电流:150200A,焊接电压2426V,焊接速度1025cm/min,热输入12000-45000J/cmo根据业主的要求或根据施工单位以往的经验,焊接顺序与正式施工相同,如
10、对此无明确要求,建立采用以下焊接顺序(参见以下图):外侧内侧同件焊接顺序(手工焊共12层焊道)b.手工焊接与自动焊接规范见下表:外侧内侧成件焊接序(手工处加自动为共7属焊遒)300+7Si弯曲试验的弯模尺寸试样尺寸试板焊接规范焊接方法焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/ (cm/min)热输入/ (J/cm)手工焊接150 20024 2610 251200045000自动焊接30050028 3540 603000030000根据以往的施工经验,建议采用以下形式 的焊接顺序(参见以下图)其中第1、5层打底焊道为手工焊接,其 余为自动焊接。试板的焊接工艺及焊脚应与油 罐相同,一侧角焊缝焊完应经自
11、然冷却至室 温,再焊接另一侧。D)试样制备采用机械切割方法由试板上切取试样,试样宽度为32mm,尺寸参见以下图(试 样尺寸)a.用机械切削加工2件个;b.焊接部位与其附近外表不要加工;c.冷却到室温后再加工。E)试验方法a.弯曲试验在万能试验机上进行,弯模尺寸按上图(弯曲试验的弯模尺寸) 制备。t =6mm; D =25mm; t =12mm; D =50mm; t =19mm; D =75mm; t =22mm; D =85mmb.试样的板厚T应夹紧于导向十字头,缓慢加载,当载荷下降时应停止加 载,观察有无裂纹产生。当出现裂纹时,应记录开始产生裂纹时的变形角度& ,变形角度a不得小于15。,
12、当不符合要求时,应调整焊接工艺或焊缝形状 重新进行工艺评定,直至试验结果合格。4.储罐壁板的焊接概述储罐壁板的焊接方法,要根据壁板的设计形式选择壁板安装的具体方法,当 施工方法确定之后,再选用是采用手工焊接还是采用自动焊接,一般情况下,对 于搭接壁板均采用手工焊接,对于对接壁板要采用自动焊接(10000m3以上), 当然还要考虑施工队伍的施工能力。手工焊接适应于各种储罐的安装42壁板立缝的焊接4.2.1, 焊接顺序壁板立缝虽然采用手工焊接,但对不同的组装方法,焊接顺序是不同的。A)倒装储罐的壁板立缝焊接顺序:先焊接外口,完成罐体倒装后再焊接内口。B)正装储罐的焊接程序:先焊接外口,再焊接内口。
13、C)立缝焊接原那么:将整个焊道三等分,按照上、中、下三段的顺序由下向上焊接 每一段。4.2.2, 防变形措施壁板立缝都是采用对接缝厚度6mm的壁板开单面坡口,厚度12mm的立 缝开双面坡口。由于焊接热输人的影响,立缝焊接时将会产生一定的变形,影响罐 体最终成形,焊接时需采取防变形措施,具体措施,如以下图所示,要使用圆销子或 方销子将罐壁板向外反变形后再焊接。立缝焊接的防变形措施这种防变形措施仅仅适用于第一圈壁板和正装法施工的储罐。4.3壁板环缝的焊接两层壁板间的环缝是在这两层壁板的立缝焊接结束后立即进行的。431.倒装储罐的环缝焊接倒装储罐由于壁板是从上层向下层安装的,所以环缝组对焊接始终处于
14、底层 壁板的高度,无高空焊接作业,施焊条件较优。倒装储罐由于罐壁板已经起升,外口焊接后即进行内口焊接;内外口由多名 焊工同时施焊,并沿周向均布,沿顺时针或逆时针方向施焊,外口焊接结束后即 进行内口焊接。4.3.2.正装储罐的环缝焊接无论采用脚手架正装法还是采用水浮正装法,环缝的焊接都属于高空作业, 具有一定危险,对作业人员素质有一定的要求。正装储罐的环缝焊接与倒装焊接基 本相同,不作专门说明。5.浮顶单盘的焊接储罐的浮顶结构有双盘与单盘两种,由于双盘由桁架联结,焊接比拟方便, 本文不做专门的讨论,只介绍一种实用性强、效果显著的大型储罐单盘板焊接新方 法。5.1 单盘板结构与焊前准备/壁板中心柱
15、单盘边板船舱支柱a的采用人字形排版的单盘板环向与径 向加强槽钢单盘浮顶结构如以下图所示。、罐底单盘浮顶的结构示意在船舱焊接结束与船舱盖板是否焊接无关,船舱底板与单盘边板尚未焊接 时,宜进行单盘板的焊接,但在单盘板焊接前应先完成环向及径向加强槽钢与单 盘板断续焊,焊接前准备工作如下:a.船舱与储罐壁板采用固定联结(如右图所不)b.按照焊工人数将单盘板划分成假设干个扇 形,做了明显标记。c.按照环形加强槽钢的数量,将每个扇形分 成相等数量的环形,并由外向内编号为I、II、 IIL IV、V等。不)b.按照焊工人数将单盘板划分成假设干个扇 形,做了明显标记。c.按照环形加强槽钢的数量,将每个扇形分
16、成相等数量的环形,并由外向内编号为I、II、 IIL IV、V等。5.2单盘板焊接方法5.2.1,焊接顺序角钢或槽钢连接 按照船舱数量在船舱隔板处进行连接期舱庭板与罐壁间用型钢联结(焊接)边板对接缝焊接边板对接缝焊接船舱与边板外部搭接缝焊接边板与单盘板搭接缝焊接由焊接顺序可以看出,单盘板的焊接实际上采用的是从外向内的焊接方法, 此种焊接引起的收缩,使固定在储罐壁板上的联结角钢承受了很大的拉力,该力 传递到单盘板上,最终使单盘板基本上没有凸凹变形。5.2.2, 焊接方法D)将包括船舱底板与边板焊道、边板与单盘板焊道的整个单盘板点焊,并尽量保 持单盘板平整。E)多名焊工同时进行船舱底板与边板焊道的
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