自动焊技术在5万立方储罐施工的应用

自动焊技术在大型储罐施工焊接中的应用

大港石化公司工程管理部:高建国

摘要：储罐施工中，焊接工程量占施工的比例相当大，需要大量的优秀电焊工施工作业。大型储罐实现自动化，为储罐的焊接质量，施工速度提供了有力的保证。 关键词：储罐、焊接、质量

１、前言

大港油田石化公司500万吨／年扩建工程中，新建两具５万立方浮顶储罐，储罐直径60米，高19.32米，壁板宽度2400mm，第一圈壁板板厚30mm，共计8圈壁板，除第8圈采用Q235-A钢材外，其于壁板全部采用16MnR，单座罐体重量为1130.８ｔ。

２、气电立焊

50000立方储罐壁板最大厚度30mm，焊接工作量较大，壁板材质为国产16Mn,属于低合金钢，焊接时,如果线能量较大 ,易出现过热现象,导致焊缝的韧性指标下降.。因此壁板纵焊缝焊接时,选取即可控制线能量及焊接速度，效率有比较高的起点立焊工艺。同时为进一步控制焊缝过热现象，施焊过程中采用水冷铜鼓块进行冷却。

全部焊缝由两台气电立焊机完成，焊机选用ＡＵＴＯ VUP－I型气电立焊机，该机由焊接电源及台架，焊枪及送丝机、防风框架、焊接升降操作平台、焊接自动控制系统、摆动控制系统、水冷却循环系统等部分组成。

2.1、气电立焊工艺流程

组装质量检查（间隙、错边等）→反变形措施设置（架背杠等）→CO２气体除湿加热→

焊接设备安装→焊丝拆封、检查→焊及试运→设定焊接参数→焊丝送进→焊接并检查焊接熔合情况→外观检查。

2.2焊接材料：

气电立焊的焊接材料选用H08Mn2siA焊丝，焊丝直径１.2ｍｍ。其容和金属的化学成分如下表：

表1熔敷金属化学成分

C 0.08 Sｉ 0.32 Ｍｎ 1.56 Ｐ 0.012 Ｓ 0.006 Ｎｉ 0.68 Ｍｏ 0.256 Ｃｒ 0.03 Ｔｉ 0.03 2.3焊接工艺参数

在确定气电立焊焊接工艺参数时，要综合考虑熔深、焊道成形外观、热裂纹敏感性等因素。气坡口形式如下图：主要焊接工艺参数见表

60° 30 1 3

图一接头型式图

表2气电立焊主要工艺参数 焊丝直径 1.6 焊接电流 340~350 电弧电压 35~36 焊接速度 6~8cm/min 2.4操作要点

１、坡口清理：焊前应将坡口表面及两侧２０～５０ｍｍ范围内的水、铁锈、油污等清理干净。

２、为防止熔池内的溶液从下部流失，焊前需在纵缝下

端用手工电弧焊焊接一段（长度５０～１００ｍｍ）作为脱地焊道。

３、焊接起弧前需仔细检查滑块是否与坡口两则管壁表面贴紧，以免熔液进入滑块与钢板缝隙，造成焊缝增宽和夹层。

４、焊封起弧前需要对１００～１５０ｍｍ范围内的焊缝进行预热，预热温度２５０～３００℃，以避免建立熔池过程中因钢板温度低出现焊缝未融合或产生气孔等现象。

５、气电立焊在收弧处易产生焊接缺陷，必须在焊缝上安装收弧板，收弧板长度不小于１００ｍｍ、宽度不小于５０ｍｍ，气坡口形式及厚度与罐壁板相同。

3埋弧自动横焊

埋弧自动焊焊缝具有成型美观，焊接变形小，劳动强度低，生产效率高等特点。

本项工程全部横焊缝采用四台横焊机完成，焊机选用SAHW－II型埋弧自动焊机。该机主要由焊接行走机架、焊接电源及配电柜、焊接机头及控制、焊剂拖带及循环回收系统四部分组成。焊接系统标准配置为美国MILLER公司生产的埋弧自动焊系统，可采用单丝埋弧或双丝埋弧，对焊丝、焊机品种无特殊要求。焊接电源是一种多用途的直流弧焊电源，具有恒压特性，可用于埋弧自动焊、气体保护焊，也可用于碳弧气刨及手工焊。

3.1埋弧横焊工艺流程

组装质量检查（间隙、错边等）→反变形措施设置（加背杠）→焊口清理→焊接设备安装→焊丝拆封→检查→焊及试运→设定焊接工艺参数→焊剂输送→焊丝送进→焊接检查焊接熔合情况→层间清理、缺陷处理→外观检查

3.2焊材选择

埋弧自动焊的焊接材料选用日本进口US－４９焊丝、直径3.2ｍｍ，其化学成分见下表：

表3焊丝化学成分

焊丝牌号 US-49 化学成分％ C S Mn P Si Cu 0.11 Ni 0.02 Cr 0.02 Mo 0.51 0.1 0.12 1.51 0.009 0.03 焊剂选用日本进口焊剂ＭF－３３H其组成成分见下表

表4焊剂主要成分

牌号 HF-33H 化学成分 3c-sio2+MnO+TiO2 42.5 12=CaO+MgO 37.6 SIO2 32.8 3.3焊接工艺参数

影响埋弧自动焊焊接质量的因素很多，其中包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊剂烘干情况、焊枪角度、坡口组对情况等。通过焊接工艺试验确定的坡口形式如图所示：主要焊接工艺参数见表

б

0～1

25°±5° 1±1

埋弧横焊坡口型式图

表五：横焊工艺参数 焊丝 牌号 直径 US－49 φ3.2 焊接电流 极性 反 电流A 电弧电压 焊接速度 线能量 V Cm/min 25～48 KJ/cm ＜25 280～350 22～33 3.4操作要点

１、壁板环缝焊接需在上下两节壁板纵缝全部焊接完毕，且将Ｔ形接头处理完毕实施，焊接时T型接头两则３００ｍｍ范围内应尽量避免作为焊接的起弧和收弧点。

２、为保证焊接质量，环缝外侧封底层焊完后，必须对未融合、夹渣、气孔及其他影响下道焊接质量的部位进行打磨修补。

３、为减少焊接变形，四台埋弧焊机沿罐壁周向对称均布，同一方向等速施焊，先焊环缝外侧焊道，再内侧焊缝清

根、焊接。

４、焊接时，焊剂覆盖量不能太厚或太薄，太厚时内部气体不易逸出，容易形成气孔，太薄施焊剂起不到保护作用，一般以刚好覆盖焊缝区为宜。

4应用效果

在大港石化公司500万吨／年配套工程中两台５万立方米的储罐焊接中采用了气电立焊，埋弧自动焊提高了大型储罐自动焊技术应用水平，埋弧自动焊较手工焊施工效率提高４～５倍，气电立焊较手工施工提高１５倍左右，大大提高俩施工效率。焊接质量和焊缝外观成形良好，按GBJ１２８－９０规范进行无损探伤检测，焊封一次合格率达到９９％以上，施工成本大幅下降，施工进度大幅提前，经济效益和社会效益非常明显。

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