大型球罐的焊接技术分析_陈淼

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１０．１２．０６２

大型球罐的焊接技术分析

陈淼　　锦西石化特种设备检验中心　　　１２５００１

程中，焊缝表面或内部在应力作用下就可能产生缺陷。

２．２焊缝层道顺序

焊条引弧熄弧时，　冷却速度较快，造成焊缝硬化，　若焊缝每层每道的相接处集中于一处，　极易产生缺陷，　合理的顺序应当做到多层焊的层道间接头应错开，　熄弧时应将弧坑添满，可采用图１所示焊缝层道顺序进行焊接。

１前言

球形储罐（简称“球罐”）相对其他容器而言，　在表面积相同的情况下，　具有较大容积，　在很多领域被广泛使用。常见的球罐有石化行业储存液化气体的液化石油气和人们生活中用来储存天然气的球罐。目前，国内球罐球壳板基本采用桔瓣式或混合式两种结构型式。但不论哪种结构型式，对焊接质量都有较高要求，　焊接施工所注意问题基本都是一样的。众所周知，球罐是由球壳板组对成形，　球壳板与球壳板之间通过焊缝连接而成，　球罐上焊缝分布较多，焊接施工过程控制的好坏直接反映球罐安装质量。能否满足用户正常使用，　是否对人们财产和生命构成威胁，　历来引起施工单位、使用单位及监督检验机构的高度重视。

来的检测方法进行检测，并符合有关规定。对于补焊深度小于３ｍｍ　时，缺陷清除和补焊后，均应进行ＭＴ　检测且应符合原有关规定。同一部位的修补不应超过两次，补焊次数及修补部位都应纪录到球罐竣工验收证明书中。

２．５焊后整体热处理

根据国家标准ＧＢ１２３３７－９８《钢制球形储罐》和ＧＢ５００９４－９８《球形储罐施工及验收规范》，　对于３８ｍｍ厚的ＣＦ６２钢球板组焊前进行不低于７５℃的预热，　焊后进行５６５±２０℃的焊后整体热处理，　预防由于材料自身的特点，　在此过程中出现的冷裂纹和再热裂纹。

热处理装置由燃烧系统、保温系统、供风系统、测量控制系统组成。将喷嘴安装在球罐下部人孔处，　以球罐本体作燃烧炉，　用柴油作燃料。在球罐外面设置由保温材料构成的保温系统，　以防止热量散发。供风系统由空压机和储气罐组成，　供油系统由储存液体燃料的储油罐、油泵组及控制阀组组成。当柴油通过来自供风系统的压缩空气雾化并经点火器点燃后即在球罐的内部燃烧加热，　在球罐的外表面固定多个热电偶，　以便组成温度监视和记录系统。采用由多个热电偶和与它们相配的多个补偿导线以及１台微机组成的温度监视和记录系统来监视和记录球罐的温度。

２焊接工艺控制

２．１焊缝焊接顺序

球罐焊缝较多，焊接完毕后，　球罐整体会产生收缩，　焊缝中会存在残余应力。焊接时，应按先纵缝后环缝、先焊大坡口后焊小坡口的原则安排焊接顺序。并且，　纵缝焊接时，　焊工位置应均匀，　并同步焊接；环缝焊接时，　焊工位置应对称，　并沿同一旋转方向焊接。如焊接顺序安排不合理，球罐整体尺寸就不容易保证；焊缝内部产生较大的残余应力，　如果应力没有消除或消除不好的话，　球罐在随后的制造或使用过

图１　引弧端及熄弧端位置示意图２．３焊接热输入的控制

焊接热输入过大，影响焊缝的冲击韧性，　对于标准抗拉强度大于５４０ＭＰａ的钢材及厚度大于３８ｍｍ的碳素钢和厚度大于２５ｍｍ的低合金钢的焊接热输入，　必须严格控制。尤其对于低温球罐，更应严格控制焊接热输入。

焊接过程中，为防止热输入过大，焊接电流、电弧电压尽可能要小，　焊接速度尽可能要快。焊条电弧焊时，　可由允许热输入范围预先确定的每根焊条的焊道长度范围进行热输入的控制。在坡口宽度过大的地方，　要进行排焊。

２．４．　修补

焊缝表面的修补，需按评定合格的工艺进行，打磨的焊缝必须圆滑过渡，并符合相应规定。焊缝的内部缺陷修补是在ＲＴ或ＵＴ　确认后，用评定合格的焊接工艺进行修补或按专用的补焊工艺，且应从严控制，使修补的焊道符合原要求。焊接修补深度大于３ｍｍ时，应按原

３．　大型球罐焊接主要技术问题

３．１定位焊在小坡口一侧进行，　定位焊必须按工艺要求进行，　实践证明，　定位焊的质量低劣是产生气孔、夹渣，　裂纹的主要原因，在施工中必须引起重视。

３．２根据缺陷统计分析，　环缝缺陷远远高于纵缝缺陷，　其中尤以未熔合，　夹渣为多，　夹渣中主要以条形渣为主，分析原因主要是横焊过程中焊道高低不平，　宽窄不一，调节焊速时快时慢，　过慢则熔池由于重力作用下滴，　造成夹渣，　咬边；　过快则使熔深达不到要求，　造成未熔合。另外，　清渣不净也是造成夹渣的重要原因。为此我们要求焊工在焊接时尽量做到焊道平整，　明显低的部位进行手工补焊磨平，　清理干净之后，　再进行自动焊接。

３．３每层的焊接厚度不宜太厚，　一般打底层焊接厚度为５～６ｍｍ，　其它层的焊接厚度在３～４ｍｍ，　这样既保证了线能量在工艺要求的范围内，　又可避免焊接缺陷的

及时修复．只靠另一起表凑合运行的现象经常发生；或锅炉主给水泵损坏却不及时维修，仅靠备用泵给水；水位表汽水旋塞锈死等现象在检验中亦时常可见。

（５）未配置蒸汽泵或蒸汽泵未做定期运行试验，设备状态不满足要求。突然停电时，无法向锅炉供水，造成缺水事故的发生，这主要见诸于中小型燃煤锅炉。

（６）锅炉水质不达标或长期不冲洗水位表等，水位表显示模糊不清或假水位，水位表有堵塞、漏水现象，蒸汽流量表或给水流量表指示不正确，导致运行人员误判断、误操作。

三．缺水事故的防治措施

锅炉缺水事故一旦发生，轻则造成较大经济损失，重则造成人员伤亡，故须对以下锅炉缺水事故防范措施深刻掌握，以减少事故的发生。

（１）　一旦发现锅炉缺水，无论什么情况，应先立即暂时停炉，但明确缺水程度后再做处理；司炉人员必须能够辨识锅炉真实水位，防止把缺水事故当作满水事故来处理；另外，司炉人员须加强工作责任心，严禁采用各种方法掩盖锅炉缺水事故，以免造成锅炉爆炸等更大的事故。

（２）　司炉人员应做好锅炉水位、气压等参数监视工作，不得擅自离岗，以免出现锅炉水位无人监控的现象；同时严禁疲劳司炉、打瞌睡、看书报杂志等。

（３）　应正确设置高、低水位报警线和极低水位连锁保护线，锅炉运行中，运行水位一般应该尽可能调节稳定在±４０　ｍｍ之间，不可过低也不能过高而满水导致误判断误操作。锅炉水位计必须用红油漆作出明显的高低水位标记。

（４）　司炉人员应加强责任心，玻璃板或云母水位计应每班冲洗１次，水位显示模糊时须反复冲洗，同时要确保各种水位计照明良好，便于监视。坚持做好水位警报器和缺水保护连锁等装置的投入和定期试验工作。对水位报警装置和连锁保护等装置每月至少试验一次；对水位报警装置，应每班试验，确保声光报警正常工作。

（５）　严禁锅炉带病运行。锅炉启动、运行时，每炉至少应有２块水位计同时投运，便于比较，确认即时水位。锅炉给水泵等发生故障时应及时维修，严禁只有一台水泵处于正常状态，否则须立即停炉。水冷壁管、对流管或省煤器管泄漏时，应严密监视水位，防止锅炉缺水；给水水压低或

水箱缺水时，应启动增压泵；给水管道破裂时，应尽快转移锅炉负荷，停炉检修给水管。

（６）　运行人员必须不断地提高自己的操作水平。所有司炉工应该具有初中以上文化程度，经地方质量技术监督局严格培训合格，持有相应等级的操作证。对于新上岗司炉工，应有老师傅或通过外单位学习，增强他们的实际操作、处理能力，防止误判断、误操作。

（７）　锅炉运行每班须定期排污一次以上，排污量合理，时间不能超过３０　ｓ，一般应在低负荷时排污。尤其应注意检查排污阀是否关闭严密。发现排污阀无法关严时，应该尽快停炉检修或更换。

３．４防止冷裂纹产生是球罐建造质量的关键。尽量选用对冷裂纹不敏感的材料选用内在质量好的母材。即选用碳当量低的优质钢材，尤其是避免母材大型夹渣。所以在球壳板制造前必须对板材进行严格的超声波检查，对有严重夹层等缺陷的钢材不得使用。选用适当的焊前预热温度和预热范围。适当的预热温度降低了焊缝冷却速度，可使氢更易从焊缝熔池向大气中扩散，减少了焊缝中扩散氢含量，并且可以降低焊接区的温度梯度和焊缝的冷却速度，尽量减少马氏体的含量，减小温差应力。

总之，球罐的焊接施工是很关键的施工过程，　为获得优质可靠的焊缝，要做到正确选用焊条、焊前对坡口进行清理、合理布置焊工、合理安排焊接顺序，　制定稳妥的焊接修补工艺等。

四．结论

锅炉是工业的心脏，一旦发生事故将造成企业的重大经济损失甚至产生安全威胁，企业应加强锅炉运行监管，对特种作业人员加强安全教育和各种事故教训的学习。本文从几起锅炉缺水事故谈起，总结了锅炉缺水事故的原因及防范措施，以期提高相关作业人员的认识，减少缺水事故的发生。