球形储罐的组装及焊接工艺探讨

摘要：球形储罐（以下简称球罐）的现场组装与焊接是球罐建造工程中的关键，现场组焊焊接难度增大，施工机具增多，质量要求不断增高。选择合理的施工方案，减少组装应力和焊接应力，确保工程质量，是业主、施工单位、监理机构追求的目标。

关键字：球形储罐焊接工艺预热焊接线能量

Abstract: the spherical tank (hereinafter referred to as the spherical tank) at the scene of the assembly and welding is the key of the spherical tank of construction of the project, the welding compound increased the difficulty, construction tools increased, the quality requirements have increased. Choose reasonable of construction project, reduce assembly stress and the welding stress, ensure the engineering quality, is the owner, construction units, supervision organization the pursuit of the goal.

Key word: spherical tank welding process preheat the welding energy

中图分类号：P755.1文献标识码：A文章编号：

球罐的组装

球罐组装方案多种多样，有散装法，大片装法，带装法等。安装现场用施工设备和机具、工夹具繁多。组装工艺、脚手架的搭板也不尽一致。下面就散装法作一介绍。

上下段支柱、定位块、吊耳的安装

上、下段支柱的组对

大型球罐的支柱一般分两段，支柱上段与赤道板的组焊已在制造单位完成，所以安装现场需将支柱上、下段在平台上组对焊接。组对前，先把赤道板放平垫实，然后分别画出赤道板和支柱上段中心线，赤道板中心点为O，在赤道板中心线上找出两点A和A’，使OA=0A’=a。对准上段支柱与下段支柱中心线，在下部支柱定一个B点，找正支柱左右偏差，使AB=A’B=b。为检查支柱上、下段同轴度，可通过赤道板上下口中心拉一细钢丝，使下段与钢丝平行，即C=C’，然后进行焊接与检测。

定位块的安装 为调整球壳之间的间隙、错边等，需在球壳板周边焊一些临时定位块，其纵向间距为1.1 ~ 1.3m，环向间隙为0.55 ~ 0.8m，定位块距球壳边缘距离应根据夹具的结构而定。定位块和吊耳的焊接应和球壳的焊接采用同样的焊接工艺，拆除时须采用碳弧气刨或气割切除，砂轮打磨，严禁用锤打掉。 定位块一般是赤道板及以上装在外侧，下温带板及以下装在内侧；但对有腐蚀介质的球罐定位块宜全部装在外侧，因球罐的腐蚀主要在焊缝和焊迹处

吊耳的安装 赤道板和上温带板以及上极边板、侧板、中板的吊耳装一般是焊在外侧，下温带、下极带的边板、侧板、中板上的吊耳装焊在内侧。

组装方法

球罐常用的组装方法有散装法、分带组装法、半球组装法和大片装法等。但近几年球罐向大型化发展较快，更多业主已认识到球罐组装应力给使用造成的危害，所以散装法是一种先进的、组装应力比较低的方法。 以赤道带为基准的散装法，施工工艺简便，所需起吊能力较小，使用起重机时间较少，是当前使用最普遍的方法。组装顺序是先组装赤道带，将赤道带调整合格后，再组装其他各带。

球罐的焊接工艺

选定焊接条件

焊工施焊前，应预先确定焊接程序，焊条直径、焊层次数和遍数、焊接电流、线能量、预热温度等。焊缝破口应做成不对称X破口，外侧大，内侧小。由于采用不对称的X形破口，先焊接外侧大坡口，然后在内侧用电弧气刨清根，在进行内侧小破口的焊接。这样做的目的是减少焊缝角变形，缓和拉伸应力均有利，减少裂纹倾向。破口优选用自动切割机进行加工。表面能引起焊接缺陷的进行清理干净。

施工气候

因施工的气候环境也直接影响着施工质量。在没有适当的防护措施下，遇①雨天②相对温度90%及以上③风速10m/s及以上④温度0℃以下；应停止施焊。

焊接程序

内外侧的焊接：先焊接球罐外侧大坡口焊缝，外侧焊完后，进行内侧清根，一般正面第一遍打底焊道全部清除。清根后检查，确认物缺陷后方可进行内侧焊接。

球壳板的焊接：应先焊接纵缝，后焊环缝的方法，并要采取措施驾校焊接应力。

纵焊缝焊接：假设纵焊缝20条，立焊用10名焊工，每人焊两条焊缝，可按下图数序进行，背面预热，正面焊接，整个焊缝预热温度及层间温度始终保持规定要求，因此可采用退步压道焊来保证层间温度。

横缝焊接：焊接赤道带上下周的横缝及极板的焊缝，可按照上图横焊缝数字数序进行。

焊接层次：根据板厚，焊条的直径等因素确定焊接的层次。所有焊缝均有多盖面，由于增加了表面退火焊道，对于改善焊缝金属的结晶状态，提高冲击韧性是非常有利的，特别是高强度钢的焊接都要按照规范要求进行。

焊接预热和层间温度控制

焊接预热和保持层间温度的目的：焊接高强度钢时，预热及保持层间温度，对于防止焊接裂纹是非常重要的，它不但能缓和焊接热影响区的冷却速度，降低硬度增加塑性，而且能促进氢的释放，从而具有防止冷裂纹的效果。

焊接线能量的控制

在高强度钢焊接时，线能量不能过小或过大。过小使热影响区硬化，并在氢作用下容易产生冷裂纹。过大，对调质钢来说，不仅使热影响区的软化区域增大，而且使冲击值降低。因此对焊接线能量控制是很有必要的。

球罐的检查及局部修补

球罐焊接后需进行球罐外观质量及总体尺寸等的检查。若需要无损检测时，测部位、比例、执行标准，按图纸技术要求进行确定。

球罐焊接完成后，若发现超标缺陷需按以下要求进行处理：

（1）球壳表面缺陷，焊缝咬边等，如需用砂轮机修磨时，应打磨平滑或加工成具有圆滑过渡的斜坡。

（2）球壳表面缺陷进行焊接修补，当为划伤及成形加工产生的表面伤痕等形状比较平滑的缺陷时，可直接进行堆焊。如直接堆焊可能导致裂纹产生时，可用砂轮机将缺陷清除后再进行堆焊，堆焊后的表面应打磨平滑，或加工成高度在1.5mm以下,具有圆滑过渡的斜坡。

（3）对焊缝咬边和焊缝裂纹进行焊接修补时，应先用砂轮机将缺陷清除并修理成便于焊接的凹槽形状，再进行焊接补修，其长度应在50mm以上，修补焊道上应加焊一道凸起的回火焊道，回火焊道焊完后，再磨去回火焊道多余的焊缝金属，使其与主体焊缝平缓过渡。

（4）内部缺陷修补。内部缺陷的清除应在球壳板厚度的三分之二，即： 20mm以下、如超过三分子二厚度仍残留缺陷时，应修补好该面，然后在其背面清除缺陷进行焊接修补。焊接修补的焊缝长度均在50mm以上。

（5）修补采用与球罐焊接相同的焊接工艺，预热温度尽可能提高到上限值，在以修补处为中心，半径150mm范围内进行预热。

参考文献：

[1]秦付良 《实用机电工程安装技术手册》 中国电力出版社2006.7

[2]GB12227-1998钢制球形储罐国家质量技术监督局

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。