大型储罐的焊接质量控制

论文题目：大型储罐的焊接质量控制姓名：学号：专业：焊接技术及自动化班级：指导老师：摘要随着石油工业的发展，储罐的大型化已经逐渐成为一种趋势，大型储罐越来越多的运用于原油，成品油，天然气等的运输工程。

焊接是储罐建造的主要程序，对储罐的施工质量具有决定性的意义。

本文主要介绍了储罐的结构和特点，我国大型储罐的发展现状和趋势，大型储罐的焊接方法，储罐焊接过程中容易产生的缺陷，及储罐的焊接质量控制：焊接过程中控制和焊后控制的一般方法，大致列出了大型储罐焊接必须要掌握的一般方法和步骤。

关键词：大型储罐；焊接；质量控制目录第一章概论 (2)1.1 储罐的发展概况 (2)1.2 储罐大型化发展概况 (2)1.3 储罐大型化优缺点分析 (2)1.4 我国储罐焊接技术发展现状 (4)第二章储罐常用焊接方法及工艺 (5)2.1 储罐常用的焊接顺序 (5)2.1.1 拱顶储罐的焊接顺序 (5)2.1.2 浮顶储罐的焊接顺序 (6)2.2 常用的储罐焊接方法 (8)2.2.1 储罐的焊条电弧焊 (8)2.2.2 储罐的埋弧自动焊 (8)2.2.3 浮顶储罐的气电立焊 (8)2.2.4 储罐的CO2半自动焊 (10)2.2.5 拱顶储罐的CO2气体保护自动焊 (10)2.2.6 药芯焊丝MAG气体保护焊 (12)2.2.7 储罐建造的其他焊接技术 (12)第三章大型储罐的焊接常见缺陷及质量控制 (13)3.1 大型储罐的焊接缺陷及原因 (13)3.1.1 横焊缝常见的缺陷 (13)3.1.2 立焊缝常见缺陷 (14)3.2 储罐的焊接质量控制 (15)3.2.1 焊接质量预控 (15)3.2.2 焊接过程控制 (16)3.2.3 焊后控制 (19)小结 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。

致谢 . (21)参考文献 (22)第一章概论1.1 储罐的发展概况油品和各种液体化学品及新兴告诉发展中的天然气能源的存储设备——储罐，是石油化工装置和储运系统设施的重要组成部分，按容量来说，一般立式圆筒形储罐的容积大于一万平方米，对于此类大型容积储罐，习惯称之为大型储罐（包括大型卧式圆筒形，球形等储罐），自1927年采用钢制焊接储罐后，其容量逐步扩大，目前最大容量已超过24×104m3。

20世纪70年代以来，内浮顶储油罐和大型浮顶油罐在世界上发展较快，中国也于1978年开始发展此类储罐。

世界上技术先进的国家，都备有较齐全的储罐计算机专用程序，对储罐作静态和动态的分析，同时对储罐的重要理论问题，如大型储罐T形角焊缝（最下层壁板与关底边缘板的焊缝）部位的疲劳分析、大型储罐基础的静态和动态特性分析、抗震分析等，以实验分析为基础深入研究，通过实验取得大量数据，验证了理论的准确性，从而使研究具有使用价值1.2 储罐大型化发展概况中国于1985年从日本引进第一台10×104m3浮顶油罐（直径80m罐高21.80m）几十台，其中北京燕山石化公司四台储罐的罐壁高强度钢板采用国产高强度钢板[12MnNiVR(WH610D2)]制造，其余均采用日本SPV490Q高强度钢板。

引进日本的第一批10×104m3油罐，全部执行日本工业标准JISB 8501,同时引进原材料和有关的零部件以及全部的全自动焊接设备。

目前国内对10×104m3油罐由比较成熟的设计、施工和使用的经验，国产大型储罐用高强度刚才已经能够批量生产，15×104m3储罐目前也已建成并投入使用。

1.3 储罐大型化优缺点分析目前储罐的大型化主要指外浮顶原油储罐的大型化，国内在10×104m3储罐或更大容量原油浮顶储罐建成前，原油储罐最大的容量为5×104m3，先从一下几个方面进行对比分析。

1）总图布置的占地面积小按国内《石油库设计规范》（GB 50074-2002）的规定，同一个浮顶储罐总容量不应大于60×104m3，第6.0.5条规定油品类别分别为甲、乙A类，单罐容量不限，福鼎油罐之间的防火距离为0.4D，该规范的表6.0.5注5又规定福鼎油罐之间的防火距离按0.4D计算大于20M时，特殊情况下最小可取20m。

现将10×104m3和15×104m3两种不同容量储罐组成的罐占地面积列表于1。

由表可以看出：储罐容量越大，罐组在总图布置的占地面积越小，4台15×104m3储罐组占地面积比6台×104m3储罐组占地面积约减少26.4%。

表1 60×104m3储罐组占地面积表2）节省罐区的总投资根据浙江兴中石油转运公司岱山油库已建一起工程中的工程投资分析，在储罐总容量为20×104m3相同情况下两台10×104m3罐区工艺系统投资总计为792.2万元，而4台5×104m3罐区恭喜系统筒子总计为1212.8万元，前者比后者节省费用35%，说明储罐容量越大罐区的投资也越少。

3）节省钢材和基地工程材料根据日本新日铁公司提供的大型储罐集中容量主要工程量列表于2表2 单台储罐不同容量的主要工程量比较表由表可以看出，浮顶结构相同时储罐容量越小，单位容量耗钢量越大。

4）便于储运操作管理在储罐总容量相同的情况下，大容量储罐组成的罐区比小容量储罐组成的罐区工艺操作简单，在进油、检尺、维护、出油等方面都较方便。

但是，随着储罐的大型化也会产生一些新问题：1）罐壁板材料的要求提高了因储罐大型化后，同时也对焊接质量提出更严格的要求；相相应增加储罐壁厚度，提高对钢材强度和韧性的要求2）储罐大型化对给定的容量从理论上存在一种建设费用（包括罐体和基础的综合造价）合理的尺寸组合，罐的高度由于地耐力或基础的造价以及其他的原因不可能有很大的变化，主要是增加直径，日本《消防法》从消防方面考虑，规定罐的高度以24m为限，随着容量的增大，对消防措施的要求会更高，一旦发生火灾，如果事先没有预防措施和技术措施，危害性会更大。

由于大容量储罐事故的危害性比小容量储罐更大，因此要求在研究、设计、施工、验收、运行等方面更加慎重。

1.4 我国储罐焊接技术发展现状国内外在大型浮顶储罐的建造中，罐体普遍采用自动焊工艺，技术已相当成熟。

我国在上世纪80年代初就引进了大型储罐自动焊接技术及设备，部分技术装备也实现了国产化。

但在拱顶储罐的施工中，国内主要采用的焊条电弧焊，自动焊应用较少。

目前，储罐施工应用最多的焊接方法是焊条电弧焊和埋弧自动焊（包括横焊、平焊、角焊），其次是CO2气电立焊。

此外，实芯或药芯焊丝的CO2/MAG气体保护自动焊和半自动焊也得到应用，但应用范围还比较窄。

第二章储罐常用焊接方法及工艺储罐建造堆焊接质量的要求是：焊接强度达到设计要求、焊接变形控制在规定范围之内、焊缝外观及内在质量符合设计标准等。

2.1 储罐常用的焊接顺序2.1.1 拱顶储罐的焊接顺序2.1.1.1 罐底板的焊接1）搭接焊缝，采用焊条电弧焊施焊。

先焊短焊缝，后焊长焊缝。

焊接长焊缝时，由中心开始向两侧分段退焊。

2）边缘板焊接，采用焊条电弧焊施焊。

先焊外边缘 300mm 部位的焊缝，外端加引弧板，由罐内向外施焊，采用隔缝对称施焊法，焊工对称均布。

3）焊接顺序为：边缘板外 300mm 焊接(在第一圈壁板安装之前焊完)—罐底中幅板焊接—边缘板焊接（待大角缝焊接完）—龟甲缝（指罐底边缘板与中幅板之间焊缝）焊接。

目前国内大型储罐的焊接方法已经比较成熟，基本上形成了与设计系列配套的焊接方法。

然而各个施工单位的焊接方法各有异同，为了更好的保证大型储罐的质量，下面简要介绍下其焊接质量控制。

2.1.1.2 壁板对接焊缝的焊接1）先焊纵焊缝，后焊环焊缝。

当焊完相邻两圈壁板的纵焊缝后，再焊其间的环焊缝；先焊外侧焊缝，后焊内侧焊缝，在焊接内侧前，应清焊根(使用碳弧气刨清根并砂轮打磨)。

2）壁板纵缝焊接：采用焊条电弧焊或气体保护焊工艺，分段退焊。

壁板纵缝下端留出 50～100mm，在环缝组对后焊接。

3）壁板环缝焊接：主要采用焊条电弧焊，多层多道焊。

对于板厚 1Omm 以上的环缝，也可采用埋弧自动横焊工艺，由多台焊机沿罐壁圆周对称均布（参见图1），同一方向施焊。

自动焊前，内侧用焊条电弧焊进行封底焊接。

图1 环缝自动焊机及电源布置2.1.1.3 大角缝焊接1）大角缝（指底圈罐壁与罐底边缘板之间角焊缝）应在壁板焊缝全部焊接完、龟甲缝焊接前进行焊接。

先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝。

2）焊条电弧焊施焊时，采用分段退焊法，焊工对称均布，沿同一方向施焊；当采用自动焊时，多台焊机应沿罐圆周均布，同一方向施焊。

2.1.1.4 拱顶组装焊接罐顶为分片组装，搭接焊缝采用焊条电弧焊施焊，先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝。

拱顶外侧径向的长焊缝，由多名焊工均布，采用隔缝对称施焊方法，由中心向外分段退焊。

2.1.2 浮顶储罐的焊接顺序2.1.2.1 罐底板的焊接与拱顶储罐罐底的焊接程序基本相同。

但当罐底中幅板为带垫板对接气体保护焊打底、埋弧自动焊或碎丝填充埋焊缝时，一般采用焊条电弧焊或CO2弧自动焊盖面焊接工艺。

打底焊采用分段退焊法；自动焊盖面焊接采用隔缝同向焊。

2.1.2.2 壁板对接焊缝的焊接1）与拱顶储罐壁板对接焊缝的焊接顺序基本相同。

2）壁板纵缝焊接：见图2所示，壁板厚度 1Omm以上纵缝采用气电立焊工艺，自下向上焊，纵缝上端加熄弧板。

小于25mm的壁板为V型坡口，可一次焊接成型；25mm及以上纵缝为X型坡口,双面焊接。

为防止焊接熔池内的铁水从下部流失，焊接前需在第一节壁板纵缝下端 300mm和其它各圈纵缝下端 50～70mm范围采用焊条电弧焊焊接一段作为托底焊道。

壁板厚度 1Omm以下纵缝采用焊条电弧焊或气体保护焊。

CO2图2 立缝自动焊机布置图3）壁板环横缝焊接：壁板厚度 1Omm 以上环缝，采用埋弧自动横焊工艺，K 型坡口，多层多道双面焊，由多台埋弧横焊机沿罐壁圆周对称均布，同一方向施焊，见图 6 所示。

壁板环缝在罐内侧坡口点焊，组对间隙大于 1mm 时，内侧进行封底焊接。

2.1.2.3 大角缝焊接大角缝焊接在第3～4（或2～3）圈壁板焊缝全部焊接完、龟甲缝焊接前进行。

其余与拱顶储罐大角缝的焊接程序基本相同。

2.1.2.4 浮顶焊接1）浮顶底板为带板结构，呈"人"字形排布，为搭接接头形式，采用焊条电弧焊或半自动CO气体保护焊。

施焊原则与罐底基本相同。

22）焊接顺序：浮顶底板—中间环板、外边缘板—隔板—浮顶框架、桁架—由中心向四周逐舱焊接—浮顶顶板—支柱套管、附件。