低溫儲罐板材焊接1次合格率低的解決措施

楊建庭，黃禮瓊，余 洋

（中國石油蘭州石化公司榆林化工有限公司，陜西 榆林 719000）

某施工單位承擔的某3×104m3低溫乙烷儲罐項目由內(nèi)外2層罐體組成。外罐由11帶板組成，罐內(nèi)徑為Φ43 500；內(nèi)罐由10帶板組成，罐內(nèi)徑為Φ41 500，罐體高度H34364，設(shè)計溫度-102℃，設(shè)計壓力-0.5~20 kPa，與低溫乙烷接觸的內(nèi)罐壁板、內(nèi)罐底板（包括罐底邊緣板）、內(nèi)罐壁加強圈及內(nèi)罐附件等材料選用奧氏體不銹鋼，牌號為S30408。

1 焊接原理

針對該罐的特殊性，采用規(guī)格為E308-16（A102R）Φ3.2/4.0的焊條對壁板進行多層道焊接，多層道焊接見圖1。

圖1 多層道焊接示意

儲罐外壁板合理的坡口形式和坡口角度是保證焊縫和熔透的前提［1］，外壁板板材厚達23 mm，組對預留間隙困難，所以罐體縱、環(huán)焊縫均選擇開X形坡口［2］。見圖2。

圖2 罐體焊縫坡口

為了有效控制環(huán)縫外側(cè)的收縮變形和降低焊接接頭的殘余應力，采取環(huán)縫內(nèi)側(cè)多焊，外側(cè)少焊及雙面焊的措施。焊接方法為手工電弧焊，焊條牌號為A102R，焊接極性為直流反接，層間溫度控制在150℃以內(nèi)。焊接順序為先縱縫后環(huán)縫，先大坡口后小坡口，1面焊接成形后在焊接另1面，焊接工藝參數(shù)見表1。

表1 壁板的焊接工藝參數(shù)

乙烷罐外罐每焊完1帶板，就對縱、環(huán)焊縫進行100%RT檢測，須達到Ⅱ級合格，100%PT檢測，Ⅰ級合格。

2 焊接過程出現(xiàn)的缺陷

由某家無損檢測公司對壁板焊縫進行100%RT檢測，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，外罐第2圈壁板焊接1次合格率為80%，低于焊接要求，對此就造成乙烷罐焊接1次合格率低的原因進行查找分析。RT檢測射線底片顯示，焊縫中心出現(xiàn)1條連續(xù)較寬黑線，是典型的未焊透缺陷，而在不合格底片中，這樣的未焊透缺陷底片占到95%以上。

3 焊接1次合格率低的原因分析

通過總包、監(jiān)理、業(yè)主和施工單位多方面討論發(fā)現(xiàn)，造成焊接1次合格率低，大量出現(xiàn)未焊透缺陷的原因主要有以下幾方面：

（1）清根不徹底。焊工在對壁板縱、環(huán)焊縫焊接前，對焊縫用砂磨機進行打磨，因壁板厚，焊縫間隙小，焊縫局部小角落未能進行打磨，焊縫根部表面存在氧化皮等雜物，影響焊縫的焊接質(zhì)量；

（2）焊縫層間清理不完全。厚壁板S30408采用多層道焊接，特別是在每層焊接收弧時，焊肉較別處大，且下1層焊接時，前1層焊接氧化皮存在局部清理不完全，影響焊縫的焊接質(zhì)量；

（3）焊接紀律不嚴格。壁板焊接過程中，存在防風棚未能起到有效作用，焊接電流不穩(wěn)定現(xiàn)象，存在影響焊接質(zhì)量的隱患。

4 焊接1次合格率低的應對措施

（1）開坡口采用機械方式進行加工，嚴格進行坡口質(zhì)量把關(guān)；

（2）壁板進行焊接時清除坡口2側(cè)油污，并涂抹防飛濺涂料，嚴格監(jiān)督焊工師傅們要將焊縫中的缺陷徹底清除干凈，并用鋼絲刷打磨光亮，溝槽中不能存在一點滲碳、滲銅和氧化物；

（3）加強對焊接紀律的監(jiān)督，焊條焊接前按要求300℃烘干，保溫1 h，放在100℃保溫箱內(nèi)隨用隨取，做好焊條發(fā)放及回收記錄。對防風措施的監(jiān)督力度加強，確保焊接質(zhì)量；

（4）奧氏體不銹鋼焊前不需要進行預熱，但鑒于乙烷罐壁板較厚，加之施焊環(huán)境溫度低，致使鋼板的焊接初始溫度較低，在焊前對施焊坡口2側(cè)100 mm進行預熱至50℃左右；

（5）嚴格控制層間溫度不高于150℃，減少焊縫過熱；

（6）對焊接技師做好焊接工藝技術(shù)交底，強調(diào)不銹鋼焊接的小電流、快速度、不擺動和快冷卻4大要素。

5 結(jié)束語

大型低溫儲罐一旦接入物料后，再發(fā)現(xiàn)有滲漏跡象，修復難度大，不僅影響裝置的正常生產(chǎn)運行，還帶來了一系列安全環(huán)保、經(jīng)濟損失等問題。通過采取上述焊接措施，對焊接工藝進行優(yōu)化、對焊縫坡口加工嚴格按圖紙檢查、對焊縫層間清理和北部清根全程管控、對焊工進行再次培訓后，乙烷罐外罐壁板焊接一次合格率提高至97%以上，保證了焊接質(zhì)量。