埋弧自动焊在大型储罐焊接中的应用

[摘 要] 随着储罐向大型化、国产化方向发展，对大型储罐的焊接技术要求越来越高，大型储罐的自动焊技术也有了突破性的发展。其中埋弧自动焊以其独特实用性得到了广泛的应用。本文介绍了大型储罐正装法焊接中，埋弧自动焊的特点、应用、工艺及发展前景等。

[关键词] 大型储罐 埋弧自动焊 焊接 工艺 装置

一、概述

根据我国石油企业的发展需求，储罐向大型化、国产化、自动化的方向发展，是非常重要的储运设备。立式储罐是现场组装焊接的大型容器，焊接工作量非常大，为了提高效率和质量，先进焊接技术逐渐推广应用，储罐的自动焊接设备和焊材国产化也有很大的进步。

大型立式储罐的主要结构形式包括浮顶型储罐和拱顶型储罐，其主体安装方法分为正装法和倒装法。大型立式浮顶储罐直径大、钢板厚，罐体施工普遍采用正装法组装、自动焊焊接的工艺方法；在拱顶储罐的施工中，主要采用倒装法组装，仍以焊条电弧焊为主，但自动焊也得到了推广。高效焊接方法的选择与储罐材质、厚度和安装方法密切相关，应用最多的方法有埋弧自动焊、气电立焊等。以下主要介绍埋弧自动焊在大型立式浮顶储罐正装法焊接中的应用。主要优点：

（1）生产效率高。其生产率可比手工焊提高5～10倍。因为埋弧自动焊时焊丝上无药皮，焊丝可伸出很长，一般在50mm左右，能连续送进而无需更换焊条。故可采用大电流焊接（比手工焊大6～8倍），电弧热量大，焊丝熔化快，焊接速度比手工焊快的多。板厚20毫米以下的自动焊可不开坡口，减少了填充金属的数量，而且焊接变形小。

（2）焊缝质量高。对焊接熔池保护较完善，焊缝金属中杂质较少，只要焊接工艺选择恰当，易获得稳定高质量、成形美观、高探伤合格率的焊缝。

（3）节约钢材和电能。钢板厚度一般在20毫米以下时，埋弧自动焊可不开坡口，节省了钢材，由于电弧被焊剂保护着，使电弧的热得到充分利用，节省了电能。

二、埋弧自动横焊在储罐罐壁焊接中的应用

埋弧自动横焊主要用于正装法施工的浮顶储罐的罐壁环焊缝。近年来在大庆油田地区施工的10×104m3和15×104m3储罐罐壁均采用该方法焊接。

埋弧自动横焊机由机头、送丝机、焊剂托送机构、焊剂回收装置、焊接电源、焊接行走机架、驱动机构和控制系统组成。焊接时，焊接行走机架吊挂在储罐壁板上，壁板上端作为焊接行走轨道，行走驱动机构安装在行走机架的上部，驱动焊接行走机架沿罐壁板上端行走，焊剂托送机构的传送带靠托轮与壁板紧贴被动转动。为适应不同的板宽需要，机架一般制作成伸缩式。

图1所示为储罐正装法施工用的埋弧自动横焊示意图。由于焊接部位在机架的下部，焊剂回收桶安装在机架顶部，所以采用大功率负压式焊剂桶就可以实现焊剂的回收/送给自动循环。

虽然埋弧自动横焊效率高，但由于是埋弧操作，看不到熔池和焊缝形成过程，因此必须严格控制各项焊接参数。以15万立储罐为例，不同厚度，不同材质的罐壁板的焊接参数是不同的，如表1所示。

具体参数值根据实际情况现场确定。在南三油库储罐建设工程（二）中对罐壁板横缝进行组焊时，现场有六台AOTO NA-3 600KW的自动横焊机沿同一方向对称施焊，效率极高。

三、碎丝埋弧自动平焊在储罐罐底板焊接中的应用

5×104m3以上大型储罐的罐底板为对接接头形式，焊接量很大，罐底板相对较薄，因此焊接时易产生焊接变形。工程中广泛应用了焊条电弧焊或CO2气体保护焊打底根焊＋碎丝埋弧自动平焊填充高效焊接工艺。其中碎丝埋弧焊的工艺原理如图2所示。

焊接前，先在坡口内放置一定厚度的碎焊丝，这样既提高焊接熔敷速度，又可以同时有效地防止焊接变形，避免应力集中，提高施工质量。埋弧自动焊进行罐底板的焊接时，由于自动焊的热输入比较高，穿透力远远大于手工焊，虽然罐底板接头下都有垫板，但也很容易焊穿，所以焊接之前必须进行打底焊。

图1 埋弧自动横焊示意图

由于自动焊的线能量比较高，而罐底板相对较薄，所以选择合适的焊接参数对提高焊接质量是至关重要的。在15×104m3储罐的罐底板焊接中，埋弧自动焊的参数如表2所示。

（一） （二）

图2 底板碎丝埋弧自动焊

表中12mm的Q235-B钢板是罐底中幅板，其对接焊缝采用CO2气体保护焊打底，碎丝埋弧焊填充；23mm的SPV490Q钢板是罐底边缘板，其对接焊缝采用手工电弧焊打底，碎丝埋弧焊填充；中幅板与边缘板之间的对接焊缝也是采用手工电弧焊打底，碎丝埋弧焊填充。

四、结语

以上简要介绍了二种埋弧自动焊接技术的应用。虽然该技术已得到广泛应用，但是要进一步提高储罐的焊接质量和建造速度，该技术的许多方面还有待改善，埋弧自动焊接技术的进一步开发研究就显得特别重要。

参考文献：

[1] GB50094-98-球形储罐施工及验收规范、立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范.