大型儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量控制畢業(yè)論文

1、論文題目：大型儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量控制姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 焊接技術(shù)及自動(dòng)化班 級： 指導(dǎo)老師： 摘 要隨著石油工業(yè)的開展，儲(chǔ)罐的大型化已經(jīng)逐漸成為一種趨勢，大型儲(chǔ)罐越來越多的運(yùn)用于原油，成品油，天然氣等的運(yùn)輸工程。焊接是儲(chǔ)罐建造的主要程序，對儲(chǔ)罐的施工質(zhì)量具有決定性的意義。本文主要介紹了儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，我國大型儲(chǔ)罐的開展現(xiàn)狀和趨勢，大型儲(chǔ)罐的焊接方法，儲(chǔ)罐焊接過程中容易產(chǎn)生的缺陷，及儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量控制：焊接過程中控制和焊后控制的一般方法，大致列出了大型儲(chǔ)罐焊接必須要掌握的一般方法和步驟。關(guān)鍵詞：大型儲(chǔ)罐；焊接；質(zhì)量控制目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _To

2、c279067817 第一章 概 論 PAGEREF _Toc279067817 h 1 HYPERLINK l _Toc279067818 1.1 儲(chǔ)罐的開展概況 PAGEREF _Toc279067818 h 1 HYPERLINK l _Toc279067819 1.2 儲(chǔ)罐大型化開展概況 PAGEREF _Toc279067819 h 1 HYPERLINK l _Toc279067820 1.3 儲(chǔ)罐大型化優(yōu)缺點(diǎn)分析 PAGEREF _Toc279067820 h 2 HYPERLINK l _Toc279067821 1.4 我國儲(chǔ)罐焊接技術(shù)開展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc279

3、067821 h 3 HYPERLINK l _Toc279067822 第二章 儲(chǔ)罐常用焊接方法及工藝 PAGEREF _Toc279067822 h 4 HYPERLINK l _Toc279067823 2.1 儲(chǔ)罐常用的焊接順序 PAGEREF _Toc279067823 h 4 HYPERLINK l _Toc279067824 2.1.1 拱頂儲(chǔ)罐的焊接順序 PAGEREF _Toc279067824 h 4 HYPERLINK l _Toc279067825 2.1.2 浮頂儲(chǔ)罐的焊接順序 PAGEREF _Toc279067825 h 5 HYPERLINK l _Toc279

4、067826 2.2 常用的儲(chǔ)罐焊接方法 PAGEREF _Toc279067826 h 7 HYPERLINK l _Toc279067827 儲(chǔ)罐的焊條電弧焊 PAGEREF _Toc279067827 h 7 HYPERLINK l _Toc279067828 2. 儲(chǔ)罐的埋弧自動(dòng)焊 PAGEREF _Toc279067828 h 7 HYPERLINK l _Toc279067829 2.2.3 浮頂儲(chǔ)罐的氣電立焊 PAGEREF _Toc279067829 h 7 HYPERLINK l _Toc279067830 2.2.4 儲(chǔ)罐的CO2半自動(dòng)焊 PAGEREF _Toc27906

5、7830 h 9 HYPERLINK l _Toc279067831 2.2.5 拱頂儲(chǔ)罐的CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊 PAGEREF _Toc279067831 h 9 HYPERLINK l _Toc279067832 2.2.6 藥芯焊絲MAG氣體保護(hù)焊 PAGEREF _Toc279067832 h 11 HYPERLINK l _Toc279067833 2.2.7 儲(chǔ)罐建造的其他焊接技術(shù) PAGEREF _Toc279067833 h 11 HYPERLINK l _Toc279067834 第三章 大型儲(chǔ)罐的焊接常見缺陷及質(zhì)量控制 PAGEREF _Toc279067834 h 12

6、HYPERLINK l _Toc279067835 3.1 大型儲(chǔ)罐的焊接缺陷及原因 PAGEREF _Toc279067835 h 12 HYPERLINK l _Toc279067836 3.1.1 橫焊縫常見的缺陷 PAGEREF _Toc279067836 h 12 HYPERLINK l _Toc279067837 3.1.2 立焊縫常見缺陷 PAGEREF _Toc279067837 h 13 HYPERLINK l _Toc279067838 3.2 儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量控制 PAGEREF _Toc279067838 h 14 HYPERLINK l _Toc279067839 3.

7、2.1 焊接質(zhì)量預(yù)控 PAGEREF _Toc279067839 h 14 HYPERLINK l _Toc279067840 3.2.2 焊接過程控制 PAGEREF _Toc279067840 h 15 HYPERLINK l _Toc279067841 3.2.3 焊后控制 PAGEREF _Toc279067841 h 18 HYPERLINK l _Toc279067842 小 結(jié) PAGEREF _Toc279067842 h 19 HYPERLINK l _Toc279067843 致 謝 PAGEREF _Toc279067843 h 20 HYPERLINK l _Toc27

8、9067844 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc279067844 h 21第一章 概 論1.1 儲(chǔ)罐的開展概況油品和各種液體化學(xué)品及新興告訴開展中的天然氣能源的存儲(chǔ)設(shè)備儲(chǔ)罐，是石油化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施的重要組成局部，按容量來說，一般立式圓筒形儲(chǔ)罐的容積大于一萬平方米，對于此類大型容積儲(chǔ)罐，習(xí)慣稱之為大型儲(chǔ)罐包括大型臥式圓筒形，球形等儲(chǔ)罐，自1927年采用鋼制焊接儲(chǔ)罐后，其容量逐步擴(kuò)大，目前最大容量已超過24104m3。20世紀(jì)70年代以來，內(nèi)浮頂儲(chǔ)油罐和大型浮頂油罐在世界上開展較快，中國也于1978年開始開展此類儲(chǔ)罐。世界上技術(shù)先進(jìn)的國家，都備有較齊全的儲(chǔ)罐計(jì)算機(jī)專用程序，對儲(chǔ)罐作靜態(tài)和

9、動(dòng)態(tài)的分析，同時(shí)對儲(chǔ)罐的重要理論問題，如大型儲(chǔ)罐T形角焊縫最下層壁板與關(guān)底邊緣板的焊縫部位的疲勞分析、大型儲(chǔ)罐根底的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性分析、抗震分析等，以實(shí)驗(yàn)分析為根底深入研究，通過實(shí)驗(yàn)取得大量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了理論的準(zhǔn)確性，從而使研究具有使用價(jià)值1.2 儲(chǔ)罐大型化開展概況中國于1985年從日本引進(jìn)第一臺(tái)10104m3浮頂油罐直徑80m罐高幾十臺(tái)，其中北京燕山石化公司四臺(tái)儲(chǔ)罐的罐壁高強(qiáng)度鋼板采用國產(chǎn)高強(qiáng)度鋼板12MnNiVR(WH610D2)制造，其余均采用日本SPV490Q高強(qiáng)度鋼板。引進(jìn)日本的第一批10104m3油罐，全部執(zhí)行日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISB 8501,同時(shí)引進(jìn)原材料和有關(guān)的零部件以及全部的全自

10、動(dòng)焊接設(shè)備。目前國內(nèi)對10104m3油罐由比擬成熟的設(shè)計(jì)、施工和使用的經(jīng)驗(yàn)，國產(chǎn)大型儲(chǔ)罐用高強(qiáng)度剛剛已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)，15104m3儲(chǔ)罐目前也已建成并投入使用。1.3 儲(chǔ)罐大型化優(yōu)缺點(diǎn)分析目前儲(chǔ)罐的大型化主要指外浮頂原油儲(chǔ)罐的大型化，國內(nèi)在10104m3儲(chǔ)罐或更大容量原油浮頂儲(chǔ)罐建成前，原油儲(chǔ)罐最大的容量為5104m3，先從一下幾個(gè)方面進(jìn)行比照分析。1 總圖布置的占地面積小 按國內(nèi)?石油庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?GB 50074-2002的規(guī)定，同一個(gè)浮頂儲(chǔ)罐總?cè)萘坎粦?yīng)大于60104m3，第20M時(shí)，特殊情況下最小可取20m?，F(xiàn)將10104m3和15104m3兩種不同容量儲(chǔ)罐組成的罐占地面積列表于1。由表可

11、以看出：儲(chǔ)罐容量越大，罐組在總圖布置的占地面積越小，4臺(tái)15104m3儲(chǔ)罐組占地面積比6臺(tái)104m3儲(chǔ)罐組占地面積約減少26.4%。表1 60104m3儲(chǔ)罐組占地面積表名稱儲(chǔ)罐容量.m36臺(tái)10104m3儲(chǔ)罐4臺(tái)15104m3儲(chǔ)罐罐組占地面積.m27200053000罐組占地百分比.%1002節(jié)省罐區(qū)的總投資 根據(jù)浙江興中石油轉(zhuǎn)運(yùn)公司岱山油庫已建一起工程中的工程投資分析，在儲(chǔ)罐總?cè)萘繛?0104m3相同情況下兩臺(tái)10104m3罐區(qū)工藝系統(tǒng)投資總計(jì)為792.2萬元，而4臺(tái)5104m3罐區(qū)恭喜系統(tǒng)筒子總計(jì)為1212.8萬元，前者比后者節(jié)省費(fèi)用35%，說明儲(chǔ)罐容量越大罐區(qū)的投資也越少。3節(jié)省鋼材和基

12、地工程材料 根據(jù)日本新日鐵公司提供的大型儲(chǔ)罐集中容量主要工程量列表于2表2 單臺(tái)儲(chǔ)罐不同容量的主要工程量比擬表名稱35X10410X104X10415X104根底處理面積m2/m3環(huán)墻長度m/ m31050192622802741321由表可以看出，浮頂結(jié)構(gòu)相同時(shí)儲(chǔ)罐容量越小，單位容量耗鋼量越大。4便于儲(chǔ)運(yùn)操作管理 在儲(chǔ)罐總?cè)萘肯嗤那闆r下，大容量儲(chǔ)罐組成的罐區(qū)比小容量儲(chǔ)罐組成的罐區(qū)工藝操作簡單，在進(jìn)油、檢尺、維護(hù)、出油等方面都較方便。但是，隨著儲(chǔ)罐的大型化也會(huì)產(chǎn)生一些新問題：1罐壁板材料的要求提高了因儲(chǔ)罐大型化后，同時(shí)也對焊接質(zhì)量提出更嚴(yán)格的要求；相相應(yīng)增加儲(chǔ)罐壁厚度，提高對鋼材強(qiáng)度和韌性的

13、要求2儲(chǔ)罐大型化對給定的容量從理論上存在一種建設(shè)費(fèi)用包括罐體和根底的綜合造價(jià)合理的尺寸組合，罐的高度由于地耐力或根底的造價(jià)以及其他的原因不可能有很大的變化，主要是增加直徑，日本?消防法?從消防方面考慮，規(guī)定罐的高度以24m為限，隨著容量的增大，對消防措施的要求會(huì)更高，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果事先沒有預(yù)防措施和技術(shù)措施，危害性會(huì)更大。由于大容量儲(chǔ)罐事故的危害性比小容量儲(chǔ)罐更大，因此要求在研究、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行等方面更加慎重。1.4 我國儲(chǔ)罐焊接技術(shù)開展現(xiàn)狀國內(nèi)外在大型浮頂儲(chǔ)罐的建造中，罐體普遍采用自動(dòng)焊工藝，技術(shù)已相當(dāng)成熟。我國在上世紀(jì)80年代初就引進(jìn)了大型儲(chǔ)罐自動(dòng)焊接技術(shù)及設(shè)備，局部技術(shù)裝備也

14、實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。但在拱頂儲(chǔ)罐的施工中，國內(nèi)主要采用的焊條電弧焊，自動(dòng)焊應(yīng)用較少。目前，儲(chǔ)罐施工應(yīng)用最多的焊接方法是焊條電弧焊和埋弧自動(dòng)焊包括橫焊、平焊、角焊，其次是CO2氣電立焊。此外，實(shí)芯或藥芯焊 絲的CO2/MAG氣體保護(hù)自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊也得到應(yīng)用，但應(yīng)用范圍還比擬窄。第二章 儲(chǔ)罐常用焊接方法及工藝儲(chǔ)罐建造堆焊接質(zhì)量的要求是：焊接強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)要求、焊接變形控制在規(guī)定范圍之內(nèi)、焊縫外觀及內(nèi)在質(zhì)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等。2.1 儲(chǔ)罐常用的焊接順序 拱頂儲(chǔ)罐的焊接順序.1 罐底板的焊接1搭接焊縫，采用焊條電弧焊施焊。先焊短焊縫，后焊長焊縫。焊接長焊縫時(shí)，由中心開始向兩側(cè)分段退焊。 2邊緣板焊接，采用焊條電

15、弧焊施焊。先焊外邊緣 300mm 部位的焊縫，外端加引弧板，由罐內(nèi)向外施焊，采用隔縫對稱施焊法，焊工對稱均布。 3焊接順序?yàn)椋哼吘壈逋?300mm 焊接(在第一圈壁板安裝之前焊完)罐底中幅板焊接邊緣板焊接待大角縫焊接完龜甲縫指罐底邊緣板與中幅板之間焊縫焊接。目前國內(nèi)大型儲(chǔ)罐的焊接方法已經(jīng)比擬成熟，根本上形成了與設(shè)計(jì)系列配套的焊接方法。然而各個(gè)施工單位的焊接方法各有異同，為了更好的保證大型儲(chǔ)罐的質(zhì)量，下面簡要介紹下其焊接質(zhì)量控制。.2 壁板對接焊縫的焊接1先焊縱焊縫，后焊環(huán)焊縫。當(dāng)焊完相鄰兩圈壁板的縱焊縫后，再焊其間的環(huán)焊縫；先焊外側(cè)焊縫，后焊內(nèi)側(cè)焊縫，在焊接內(nèi)側(cè)前，應(yīng)清焊根(使用碳弧氣刨清根并

16、砂輪打磨)。 2壁板縱縫焊接：采用焊條電弧焊或氣體保護(hù)焊工藝，分段退焊。壁板縱縫下端留出 50100mm，在環(huán)縫組對后焊接。 3壁板環(huán)縫焊接：主要采用焊條電弧焊，多層多道焊。對于板厚 1Omm 以上的環(huán)縫，也可采用埋弧自動(dòng)橫焊工藝，由多臺(tái)焊機(jī)沿罐壁圓周對稱均布參見圖1，同一方向施焊。自動(dòng)焊前，內(nèi)側(cè)用焊條電弧焊進(jìn)行封底焊接。圖1 環(huán)縫自動(dòng)焊機(jī)及電源布置.3 大角縫焊接 1大角縫指底圈罐壁與罐底邊緣板之間角焊縫應(yīng)在壁板焊縫全部焊接完、龜甲縫焊接前進(jìn)行焊接。先焊內(nèi)側(cè)焊縫，后焊外側(cè)焊縫。 2焊條電弧焊施焊時(shí)，采用分段退焊法，焊工對稱均布，沿同一方向施焊；當(dāng)采用自動(dòng)焊時(shí)，多臺(tái)焊機(jī)應(yīng)沿罐圓周均布，同一方向

17、施焊。.4 拱頂組裝焊接罐頂為分片組裝，搭接焊縫采用焊條電弧焊施焊，先焊內(nèi)側(cè)焊縫，后焊外側(cè)焊縫。拱頂外側(cè)徑向的長焊縫，由多名焊工均布，采用隔縫對稱施焊方法，由中心向外分段退焊。2.1.2 浮頂儲(chǔ)罐的焊接順序.2.1 罐底板的焊接 與拱頂儲(chǔ)罐罐底的焊接程序根本相同。但當(dāng)罐底中幅板為帶墊板對接焊縫時(shí)，一般采用焊條電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊打底、埋弧自動(dòng)焊或碎絲填充埋弧自動(dòng)焊蓋面焊接工藝。打底焊采用分段退焊法；自動(dòng)焊蓋面焊接采用隔縫同向焊。.2.2 壁板對接焊縫的焊接 1與拱頂儲(chǔ)罐壁板對接焊縫的焊接順序根本相同。 2壁板縱縫焊接：見圖2所示，壁板厚度 1Omm以上縱縫采用氣電立焊工藝，自下向上焊，縱縫

18、上端加熄弧板。小于25mm的壁板為V型坡口，可一次焊接成型；25mm及以上縱縫為X型坡口,雙面焊接。為防止焊接熔池內(nèi)的鐵水從下部流失，焊接前需在第一節(jié)壁板縱縫下端 300mm和其它各圈縱縫下端 5070mm范圍采用焊條電弧焊焊接一段作為托底焊道。壁板厚度 1Omm以下縱縫采用焊條電弧焊或CO2氣體保護(hù)焊。圖2 立縫自動(dòng)焊機(jī)布置圖3壁板環(huán)橫縫焊接：壁板厚度 1Omm 以上環(huán)縫，采用埋弧自動(dòng)橫焊工藝，K 型坡口，多層多道雙面焊，由多臺(tái)埋弧橫焊機(jī)沿罐壁圓周對稱均布，同一方向施焊，見圖 6 所示。壁板環(huán)縫在罐內(nèi)側(cè)坡口點(diǎn)焊，組對間隙大于 1mm 時(shí)，內(nèi)側(cè)進(jìn)行封底焊接。.2.3 大角縫焊接 大角縫焊接在第

19、34或23圈壁板焊縫全部焊接完、龜甲縫焊接前進(jìn)行。其余與拱頂儲(chǔ)罐大角縫的焊接程序根本相同。.2.4 浮頂焊接 1浮頂?shù)装鍨閹О褰Y(jié)構(gòu)，呈人字形排布，為搭接接頭形式，采用焊條電弧焊或半自動(dòng)CO2氣體保護(hù)焊。施焊原那么與罐底根本相同。 2焊接順序：浮頂?shù)装逯虚g環(huán)板、外邊緣板隔板浮頂框架、桁架由中心 向四周逐艙焊接浮頂頂板支柱套管、附件。2.2 常用的儲(chǔ)罐焊接方法 儲(chǔ)罐的焊條電弧焊國內(nèi)拱頂儲(chǔ)罐的焊接目前仍以焊條電弧焊為主，尤其是1萬m3及以下儲(chǔ)罐的焊接，各施工單位普遍采用。其主要原因是：這類儲(chǔ)罐鋼板相對較薄，且多采用倒裝法組裝，采用焊條電弧焊不僅施工方便、靈活，而且焊接變形小，焊接設(shè)備本錢投入低，輔助

20、工作量小。與自動(dòng)焊相比，總體經(jīng)濟(jì)效益較好，但人員投入多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人員本錢高。對于大型浮頂儲(chǔ)罐的焊接施工，焊條電弧焊仍占有很大的比例，尤其浮頂焊縫、壁板的點(diǎn)固以及附件的焊接等，自動(dòng)焊還不能代替焊條電弧焊。儲(chǔ)罐的埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊是大型儲(chǔ)罐建造中應(yīng)用最早的自動(dòng)焊方法。主要應(yīng)用在正裝法施工的浮頂儲(chǔ)罐的罐壁環(huán)焊縫，罐底對接焊縫和大角縫等方面。近年來，國內(nèi)一些科研單位和技術(shù)開發(fā)公司，在借鑒正裝儲(chǔ)罐自動(dòng)焊技術(shù)的根底上，開發(fā)出了倒裝儲(chǔ)罐自動(dòng)焊設(shè)備及工藝，國內(nèi)一些主要儲(chǔ)罐施工企業(yè)相繼引進(jìn)并積極推廣應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)，焊接倒裝拱頂儲(chǔ)罐罐壁環(huán)焊縫，取得了較好效果。 浮頂儲(chǔ)罐的氣電立焊氣電立焊是由普通熔化極氣體保

21、護(hù)焊和電渣焊開展而形成的一種熔化極氣體保護(hù)電弧焊方法，焊縫一次成形，是一種高效焊接技術(shù)。它利用類似于電渣焊所采用的水冷滑塊擋住熔融的金屬，使之強(qiáng)迫成形，以實(shí)現(xiàn)立向位置的焊接。通常采用外加單一氣體如CO2或混合氣體如ArCO2作保護(hù)氣體。在焊接電弧和熔滴過渡方面，氣電立焊類似于普通熔化極氣體保護(hù)焊如CO2焊，MAG焊，而在焊縫成形和機(jī)械系統(tǒng)方面又類似于電渣焊。圖3所示為典型的氣電立焊原理圖，其焊接過程如下： 圖3 縱縫氣電立焊示意圖1焊接時(shí)，罐壁板的反面要墊上玻璃帶和水冷銅襯墊，焊縫外表采用滑動(dòng)水冷銅塊；2彎曲成形的焊槍深入到由滑動(dòng)水冷銅塊和水冷銅襯墊所圍成的坡口內(nèi)，并沿板厚方向進(jìn)行簡諧振動(dòng)，振

22、動(dòng)頻率為 5080 次/分往復(fù)；3焊絲采用 的氣電立焊用藥芯焊絲；焊絲的干伸長度保持在 40mm 左右；4保護(hù)氣體采用 100%的CO2，從滑動(dòng)水冷銅塊上部的套管內(nèi)導(dǎo)入；5焊槍、滑動(dòng)水冷銅塊和簡諧振動(dòng)裝置都隨焊接的進(jìn)行而同步自動(dòng)上升。氣電立焊通常焊接的板材厚度在 1280mm 最適宜。單面焊厚度一般在 25mm 以下，帶擺動(dòng)時(shí)可焊接到 35mm 左右，超過 35mm 應(yīng)采用雙面焊。當(dāng)板材厚度大于 80mm 時(shí)，難獲得充分良好的保護(hù)效果，導(dǎo)致焊縫中產(chǎn)生氣孔、熔深不均勻和未焊透。大型浮頂儲(chǔ)罐的壁板厚度一般在 1040mm 之間，并且采用正裝法，氣電立焊非常適合。目前，氣電立焊在大型立式浮頂儲(chǔ)罐建造

23、中被廣泛應(yīng)用，主要焊接壁板的縱縫。它焊接生產(chǎn)率高，質(zhì)量好，本錢低。其焊接速度約是藥芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)立焊的 1.5 倍，是焊條電弧焊的 15 倍。氣電立焊采用的坡口角度比之其他焊接方法要小得多，其熔敷效率相當(dāng)高，非常節(jié)約焊材。相同條件下，其焊材的用量只有 MAG 焊的三分之一，是一種非常有潛力的焊接方法。 儲(chǔ)罐的CO2半自動(dòng)焊熔化極CO2氣體保護(hù)焊在 20 世紀(jì) 70 年代末期就開始應(yīng)用于大型儲(chǔ)罐的焊接，最初主要應(yīng)用在角焊縫上。近年來，國內(nèi)一些施工單位將CO2半自動(dòng)焊應(yīng)用到儲(chǔ)罐的罐底板、壁板、罐頂板、浮頂和附件等部位的焊接施工中，均取得了較好效果。不僅焊縫美觀，質(zhì)量好，變形小，而且減少了打磨量

24、，效率高，在儲(chǔ)罐施工中應(yīng)進(jìn)一步推廣。儲(chǔ)罐的CO2半自動(dòng)焊主要采用實(shí)芯焊絲，本錢低，但也有采用藥芯焊絲的，以進(jìn)一步提高焊接效率。但CO2焊對風(fēng)非常敏感，施工現(xiàn)場常年存在風(fēng)的襲擾，因此野外使用時(shí)，焊接區(qū)域需增加防風(fēng)設(shè)施。另外，CO2焊的輔助機(jī)具較多，搬運(yùn)麻煩，增加了輔助工作量，特別是高空作業(yè)不適用。 拱頂儲(chǔ)罐的CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊拱頂儲(chǔ)罐壁板較薄，且采用倒裝法安裝，縱縫不適合CO2氣電立焊。近年來，國內(nèi)一些施工單位嘗試采用CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊進(jìn)行中薄板拱頂儲(chǔ)罐壁板縱縫的焊接。與焊條電弧焊相比，可提高工效2倍，但應(yīng)用不是很普遍。CO2氣體保護(hù)自動(dòng)立焊機(jī)由焊接電源、自動(dòng)送絲機(jī)、焊接小車及軌道、供氣系統(tǒng)

25、和行走機(jī)架等局部組成。各個(gè)局部合理地集成在焊接機(jī)架上，將機(jī)架進(jìn)行整體封閉防風(fēng)，并與環(huán)縫埋弧自動(dòng)橫焊機(jī)共用一條圓形軌道。操作時(shí)，機(jī)架置于軌道之上，并靠著罐壁板沿軌道行走至被焊立縫處，然后安裝焊接軌道，并使之與縱縫平行，在焊接軌道上安裝焊接小車，啟動(dòng)焊機(jī)，進(jìn)行焊接。焊接小車在立式儲(chǔ)罐上的安裝結(jié)構(gòu)如圖5。立焊機(jī)操作室如圖4所示。在實(shí)際使用時(shí)，焊接電源和氣瓶可以安置在操作室內(nèi)，也可安置在專門制作的電焊機(jī)房內(nèi)，并配置配電箱和漏電保護(hù)裝置，但連接焊接電源與機(jī)架之間的焊接和控制電纜的長度應(yīng)到達(dá) 50m。圖4 立焊機(jī)操作室示意圖圖5 焊接小車及軌道安裝示意圖俯視圖 1焊接電源可選用CO2氣體保護(hù)焊專用電源或多

26、功能電源，送絲機(jī)應(yīng)選擇推絲式送絲機(jī)。 2焊接小車是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接過程的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它安裝在焊接軌道上，帶著焊槍沿罐壁上下運(yùn)動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)罐壁自動(dòng)立焊的重要環(huán)節(jié)之一。核心局部是行走機(jī)構(gòu)和焊槍擺動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。它的焊槍姿態(tài)即焊槍的位置應(yīng)能在立式儲(chǔ)罐的環(huán)向、軸向、徑向上調(diào)整，還應(yīng)能在立式儲(chǔ)罐橫截面和縱截面內(nèi)調(diào)整角度。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)可使焊槍按直線形、鋸齒形、梯形、矩形等波形擺動(dòng)，通過對其參數(shù)調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)各種擺動(dòng)方式，以滿足焊接工藝的要求。焊接小車應(yīng)體積小、重量輕、操作方便。目前，國內(nèi)外開發(fā)出的多種型號的焊接小車均可用于儲(chǔ)罐縱縫的焊接。 3軌道是通過某種方式如永久磁鐵、電磁鐵吸附在罐壁上供焊接小車行走和定位的專用機(jī)構(gòu)。軌道

27、的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量直接影響到焊接小車行走的平穩(wěn)程度和位置的準(zhǔn)確性，即影響到焊縫質(zhì)量及外觀成形?？刹捎娩X合金剛性軌道。4立焊機(jī)操作室可以自行設(shè)計(jì)制作。要做到既要保證人員和設(shè)備的平安，又要防風(fēng)，以保證焊接質(zhì)量。 藥芯焊絲MAG氣體保護(hù)焊藥芯焊絲富氬保護(hù)焊可以用在焊接工作溫度3360左右的大型低溫儲(chǔ)罐，由于受焊接材料及熱輸入的限制，尚未見到有關(guān)闡述采用該方法進(jìn)行低于該溫度工況儲(chǔ)罐的焊接的資料。對于工作在60以下的儲(chǔ)罐。如采用 9Ni 鋼建造的儲(chǔ)罐，自動(dòng)焊的方法首選 MIG 焊或自動(dòng) TIG 焊。富氬保護(hù)氣的組成，一般為 80Ar十 20CO2，提高氬氣的混合比例，可相應(yīng)提高焊縫的低溫沖擊性能。 儲(chǔ)罐建造的

28、其他焊接技術(shù)有些用于儲(chǔ)存液態(tài)化工產(chǎn)品的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，為了防止原料污染，儲(chǔ)罐建造后，還要進(jìn)行儲(chǔ)罐內(nèi)壁不銹鋼襯里或有色金屬材料如鋁防護(hù)等。薄壁0.52mm不銹鋼襯里的安裝主要采用焊接方法，常用的方法有：焊條電弧焊、TIG 焊和 MIG 焊等。鋁金屬的防護(hù)層可采用熱噴涂的方法，實(shí)際應(yīng)用有：線材火焰噴涂和電弧噴涂方法等。 第三章 大型儲(chǔ)罐的焊接常見缺陷及質(zhì)量控制3.1 大型儲(chǔ)罐的焊接缺陷及原因 橫焊縫常見的缺陷.1外觀缺陷1. 底層焊縫成型不良主要原因是焊絲與罐壁的角度及位置不正確。1熔深過大，容易產(chǎn)生高溫裂縫。2)根部熔合不良，會(huì)產(chǎn)生夾雜。2. 燒穿現(xiàn)象1焊絲與罐壁的角度小于55度。2壁板間隙較大一般

29、為零，但施工中不可能到達(dá)。3焊絲距離根部太近。4焊接電流過大。3. 外層焊縫成型不良。焊絲的位置不正，焊絲的位置是影響橫縫外觀缺陷的重要原因。.2熔合不良發(fā)生在焊縫層間及焊縫與母材之間，產(chǎn)生的原因：1焊絲距離根部過遠(yuǎn)。2電流過小或電壓過低。3焊接速度過快。.3氣孔焊縫中有水分，一般埋弧焊發(fā)生外表氣孔時(shí)內(nèi)部必定也有氣孔。.4夾雜1焊絲位置距離根部較遠(yuǎn)。2對口間隙較大，手工填縫時(shí)為除去焊渣。3反面焊縫請根不徹底。4焊接電壓過低。 立焊縫常見缺陷.1 外觀缺陷1 焊縫內(nèi)外表缺肉1 坡口外表尺寸大于銅滑塊尺寸。2焊接電壓小于規(guī)定值。3 焊絲位置過于靠根部2 焊縫邊緣出現(xiàn)凸起未平滑過渡。1 坡口上下尺寸

30、比銅滑塊尺寸小很多。2 銅滑塊與鋼板有間隙一般情況下，滑動(dòng)銅塊比坡口上端尺寸大7-9mm且銅滑塊與鋼板映貼緊，其壓緊力可用手輪調(diào)節(jié)，是導(dǎo)桿與手輪面平行，貼緊程度可用一塊銅片視插。3 焊縫外表偏向一側(cè)1滑動(dòng)銅塊中心與坡口中心偏移。2兩鋼板的錯(cuò)口量大。.2 未熔合一般未熔合發(fā)生在焊縫一側(cè)較多原因：1) 電壓低于規(guī)定值。2) 焊絲擺動(dòng)時(shí)偏向一側(cè)。3) 反面銅墊塊偏移中心。4) 坡口間隙過小。5) 焊絲端部發(fā)生彎曲。.3 產(chǎn)生氣孔條狀氣孔比例較多原因：1) 保護(hù)氣體CO2純度不夠，含水量超過標(biāo)準(zhǔn)。2) 氣體流量過大或過小，適宜流量為30L/min。3) 金屬熔池的位置不適宜。4) 銅墊板漏水或水濺在坡

31、口內(nèi)。5) 玻璃布潮濕。6) 破口內(nèi)附著水汽。.4 焊縫夾雜裂紋-2mm，縫中有夾雜，深度距離外表為2-3mm.，以上原因的產(chǎn)生是不當(dāng)操作的而引起的。1) 銅滑塊不均勻上升，有急劇跳動(dòng)現(xiàn)象。2) 焊絲距銅滑塊太近。3.2 儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量控制 焊接質(zhì)量預(yù)控焊接質(zhì)量預(yù)控表達(dá)的是喲中主動(dòng)焊接質(zhì)量控制的思想，是在正式焊接工作實(shí)施前的一種技術(shù)準(zhǔn)備過程，其主要包括如下工序。.1焊接工藝評定的審查施工單位需根據(jù)設(shè)計(jì)文件的要求，提供覆蓋本工程的所有焊接工藝要求的焊接工藝評定沒包括焊接方法、材料母材、焊接材料和焊接位置。合格后，要求施工單位根據(jù)焊接工藝評定和現(xiàn)場焊接作業(yè)環(huán)境編制切實(shí)可行的焊接工藝規(guī)程和焊接工藝卡

32、。.2焊工資格的審查其審查的要點(diǎn)有焊工的各種資格證件、焊接方法、焊接位置和有效期、.3焊接方案的審查審查要點(diǎn)包括焊接順序、變形控制措施、焊接檢驗(yàn)手段和檢驗(yàn)器材的賠本。.4焊工現(xiàn)場考試根據(jù)本工程焊接工藝的要求，由監(jiān)理公司組織有焊接資格的焊工，根據(jù)其資格允許的焊接范圍進(jìn)行現(xiàn)場相對應(yīng)工程的考試，考試合格方可上崗作業(yè)。.5監(jiān)理實(shí)施細(xì)那么審查監(jiān)理公司要根據(jù)工程實(shí)際編制切實(shí)可行的監(jiān)理實(shí)施細(xì)那么，制定焊接過程中的停檢點(diǎn)和報(bào)驗(yàn)程序。.6無損檢測方案的審查無損檢測單位要根據(jù)設(shè)計(jì)文件及標(biāo)準(zhǔn)要求編制無損檢測專項(xiàng)方案，重點(diǎn)審查無損檢測方法與對應(yīng)部位的符合性。 焊接過程控制 焊接變形的控制較焊接本身強(qiáng)度的保證更難以實(shí)施

33、。因此，焊接過程必須從焊接方法的選擇、焊接工藝參數(shù)確實(shí)定、板材規(guī)格的選擇以及組對等多角度考慮，下面以罐底板和罐壁辦進(jìn)行簡要介紹。.1 罐底板1中幅板規(guī)格大型儲(chǔ)罐罐底板采用的規(guī)格是11X13800X2500mm，這樣可以大大減少焊縫的延長米，一方面節(jié)約焊材，另一方面更有利于控制焊接變形2底板組對儲(chǔ)罐底板采用帶墊板的對接焊縫包括中幅板及邊緣板。在組對吊裝過程中，為了防止板材變形選用長度為6米的平衡杠進(jìn)行垂直吊裝；為了防止在打底焊接時(shí)鐵水沿底板與墊板之間外流，在組隊(duì)時(shí)嚴(yán)格控制底板與墊板間隙，間隙小于等于1mm。3焊接方法的選擇采用CO2半自動(dòng)焊+碎絲填充埋弧自動(dòng)平焊工藝。由于埋弧自動(dòng)焊的熱輸入高，穿

34、透力強(qiáng)，所以自動(dòng)焊接之前，必須進(jìn)行封底焊接。因?yàn)镃O2半自動(dòng)焊在焊接過程中速度恒定，熱輸入均勻，焊接變形均勻，而且焊接效率高。一般單臺(tái)10104m3油罐底板只需5-6臺(tái)半自動(dòng)焊機(jī)就能滿足施工進(jìn)度的要求，克服了大批焊工同時(shí)焊接的弊病。CO2半自動(dòng)焊打底結(jié)束后，采取碎絲填充埋弧自動(dòng)平焊的工藝進(jìn)行填充和蓋面焊接，由于埋弧自動(dòng)焊接熱輸入高，為了提高熔敷速度，需要在打底焊接結(jié)束的破口內(nèi)放置一定厚度的碎焊焊絲一般與坡口齊平為宜，以提高焊接熔敷速度。4)焊接材料及工藝參數(shù)的選擇焊接材料及工藝參數(shù)的選擇如下表。 表3 焊接材料及工藝參數(shù)表焊道層數(shù)焊接方法焊接材料電流(A)電壓(V)焊接速度(cm/min)送絲

35、速度(inch/min)氣體流量l/min電解極性牌號直徑1GMAWTWF711200-21030-358-99-1015反接2METELGRIT3SAWH08A200-23034-408-109-12反接5焊接順序確實(shí)定罐底總的焊接順序?yàn)椋哼吘壈逋?00mm焊接在第一圈壁板安裝前焊完罐底中幅板焊接邊緣板剩余焊縫焊接待大角縫焊完龜甲縫指罐底邊緣板與中幅板之間焊縫焊接。邊緣板焊接：采用焊條電弧焊LB-62施焊。先焊外邊緣300mm部位的焊縫，采用隔縫對稱施焊法，焊縫對稱均勻分布。中幅板焊接: CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行打底焊時(shí)，焊縫應(yīng)分區(qū)均勻布置，因?yàn)橹蟹彘L度較長，為了減少變形，一般采用分段跳焊并以

36、先中間后邊緣、先短縫后長縫的順序進(jìn)行。6變形控制措施邊緣板外300mm焊接，一般要采用翻遍性措施。具體做法：采用剛性固定法，在距離焊縫150mm位置采用12mm工字鋼或槽鋼作為背杠，并用斜鐵和龍門卡緊壓住焊縫，等到焊縫冷卻后，應(yīng)力擴(kuò)散均勻后松開背杠。7焊縫檢查與檢測CO2半自動(dòng)氣體保護(hù)焊打底焊接結(jié)束后，必須沿焊縫認(rèn)真檢查，主要檢查部位見下表：表4 罐底檢測部位及方法表罐底焊縫檢測序號檢測部位檢測方法及比例執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及級別1邊緣板對接焊縫和收縮縫根部焊道PT 100%JB/T4730-2005 I2邊緣板對接焊縫和收縮縫外表焊道PT/MT 100%JB/T4730-2005 I3邊緣板對接縫外端3

37、00mmRTJB/T4730-2005 II4中幅板對接縫根部焊道沿各個(gè)方向各500mmPTJB/T4730-2005 I5底板T字縫表焊道外表沿三個(gè)方向各500mmPT/MTJB/T4730-2005 I.2 罐壁板1罐壁板規(guī)格的選擇為了減少焊接變形、提高焊接生產(chǎn)效率，節(jié)約焊材，在考慮運(yùn)輸和吊裝方便的情況下，盡量選擇大規(guī)格的板材做罐板。2壁板坡口和組對根據(jù)壁板厚度不同，壁板坡口可采用不同的坡口形式：單面V型坡口和雙面X型坡口。3焊接方法的選擇大型儲(chǔ)罐壁板立縫焊接均采用氣電立焊，氣電立焊是由普通熔化極氣體保護(hù)焊和電渣焊開展而形成的一種熔化極氣體保護(hù)電弧焊方法，焊縫一次成形，是一種高效焊接技術(shù)。

38、而環(huán)縫采用高效率的埋弧自動(dòng)橫焊技術(shù)，它由焊接電源、自動(dòng)送絲機(jī)、焊接機(jī)頭、焊接行走機(jī)架及控制箱、焊機(jī)循環(huán)系統(tǒng)和軌道等局部組成。4焊接環(huán)境的保證由于CO2焊接屬于氣體保護(hù)焊接，因此對風(fēng)力特別敏感，因此要做好防風(fēng)措施。高強(qiáng)度鋼板的環(huán)縫焊接時(shí)必須要按立縫高強(qiáng)度鋼板焊接的要求進(jìn)行預(yù)熱。5焊接預(yù)熱高強(qiáng)度鋼板是具有較強(qiáng)裂紋傾向的低合金鋼，容易產(chǎn)生淬硬組織，在現(xiàn)場焊接中必須采取預(yù)熱措施。預(yù)熱的范圍，不得小于焊縫中心線兩側(cè)各三倍板厚，且不小于100mm。鋼板預(yù)熱溫度見下表。表5 鋼板預(yù)熱溫度表鋼板厚度焊接環(huán)境溫度攝氏度預(yù)熱溫度攝氏度200-常溫75-1252025200-1502531125-1756焊接線能量

39、的控氣電立焊是一種線能量高和焊接效率高的焊接方法。焊接過程中，必須把焊接線能量限制在100KJ/cm之內(nèi)。7焊接順序確實(shí)定焊機(jī)應(yīng)沿罐圓周對稱均布，同一方向施焊。8焊接材料及工藝參數(shù)的選擇焊接材料及工藝參數(shù)見表6和表7表6 立焊焊接材料及工藝參數(shù)表焊道層數(shù)焊接方法焊接材料電流A電壓V焊接速度cm/min線能量KJ/cm氣體流量L/min電源極性牌號直徑外側(cè)VEGADWS-60G16410-42041-428-1290-10018-20反接內(nèi)側(cè)VEGADWS-60G16410-42039-4114-1860-7018-20反接表7 橫焊焊接材料及工藝參數(shù)表焊道層數(shù)焊接方法焊接材料電流A電壓V焊接速

40、度cm/min線能量KJ/cm電源極性牌號/焊劑直徑內(nèi)側(cè)1SAWUS-49/MF-33H32460-49028-3225-3035-40反接內(nèi)側(cè)2-5SAWUS-49/MF-33H32460-49028-3240-5535-40反接外側(cè)1SAWUS-49/MF-33H32460-49028-3225-3035-40反接外側(cè)2-5SAWUS-49/MF-33H32460-49028-3240-5535-40反接9焊縫檢查與檢測對于壁厚25mm縱蜂單側(cè)焊完后，在進(jìn)行另一側(cè)焊接前，必須對反面焊縫進(jìn)行清根處理，一般采用碳弧氣皰+砂輪打磨的方式，外觀檢查合格后，焊接完成后用JB/T4730-2005 級

41、標(biāo)準(zhǔn)檢測立縫及橫縫第一圈壁板除外的焊縫，1-5圈環(huán)縫及122圈縱縫按照J(rèn)B/T4730-2005 I級標(biāo)準(zhǔn)檢測。 焊后控制焊后控制見下表表8 焊后控制表序號部位控制手段備注1罐底板真空試漏實(shí)驗(yàn)的負(fù)壓值不得低于53kPa無泄漏為合格沖水試驗(yàn)前后各進(jìn)行一次2罐體充水試驗(yàn)無滲漏為合格小 結(jié)目前我國儲(chǔ)罐的開展方向是大容積和國產(chǎn)化方向開展，因而大型儲(chǔ)罐的質(zhì)量必須得到保證，從大型儲(chǔ)罐的選材組裝到焊接，都必須嚴(yán)格控制。而焊接質(zhì)量控制中，焊接預(yù)控、焊接過程控制和焊后控制是提高大型儲(chǔ)罐建造質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，大型儲(chǔ)罐的施工必須要選擇適宜的板材規(guī)格、合理的進(jìn)行板材組隊(duì)、選擇合理的焊接方法、焊接材料及工藝參數(shù)、確定

42、合理的焊接順序、保證良好的焊接環(huán)境、進(jìn)行適當(dāng)?shù)睾盖邦A(yù)熱及焊接線能量的控制、選取合理的板材焊接變形措施和依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊縫檢查與檢測。致 謝本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了根本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此感謝

43、董亞蘭教授的指導(dǎo)和幫助；感謝老師的指導(dǎo)和幫助；感謝老師的知道和幫助；感謝的關(guān)心、支持和幫助； 在三年的學(xué)習(xí)期間，同學(xué)的關(guān)心和幫助，在此表示深深的感謝。沒有他們的幫助和支持是沒有方法完成我的學(xué)位論文的，同窗之間的友誼永遠(yuǎn)長存參考文獻(xiàn)4劉家發(fā).大型儲(chǔ)罐技術(shù)的現(xiàn)狀與開展R.河南：大慶石油建設(shè)集團(tuán).20075唐永剛等.接方法與設(shè)備M.北京：8譚惠中,小紅等.焊接加工工藝設(shè)計(jì)J機(jī)械工人.2005(5)9何學(xué)崇.焊接加工工藝性分析與處理J機(jī)電工程技術(shù).2004(3)內(nèi)部資料，請勿外傳！9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs

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