试述大型储罐建设中焊接自动化技术的应用

摘要：随着现代工业的发展以及科学技术水平的提高，大型储罐被广泛应用到石油化工领域之中，大型储罐建在建设过程中，所使用的材料多是碳钢和低合金钢，采用的焊接方法一般都是手工焊，存在很多弊病。本文中以实际工程为例，探讨一下自动焊接技术在建设过程中的应用情况，以提高建设质量和工作效率。

关键词：大型储罐；焊接；立焊；工艺

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

采用自动化技术进行储罐焊接，可以有效的保证施工质量，降低投资成本，提高工作效率，可以减少因为人工的原因造成的缺陷，在今后的生产中应大力推广。

1大型储罐建设概况

某化工企业建设30万t/a醋酸乙酯项目的5台不锈钢常压储罐，其中2台为10000m3醋酸储罐，3台为5000m3醋酸乙酯储罐。储罐组装采用液压提升倒装法施工。储罐底板及壁板横（环）缝焊接采用埋弧自动焊；储罐壁板立（纵）缝采用CO2自动立焊焊接。

1.1储罐部分主要技术参数（见表1、表2）

表110000m3内浮顶醋酸储罐

表25000m2内浮顶醋酸乙脂储罐

1.2母材、焊接材料及方法

（1）母材材质：0Cr18Ni9；

（2）壁板坡口形式主要是V与X型，与其它储罐基本相同；

（3）焊接材料及焊接方法（见表3）。

表3焊接材料和焊接方法

2底板焊接

2.1焊接前首先检查组装质量

清除坡口及坡口两侧20mm范围内的污染物，并应充分干燥。根据施工方案进行定位焊及工卡具的焊接，由合格焊工进行焊接。每段定位焊缝的长度对于底板只需点焊即可，底板其它部分用工卡具临时固定，埋弧焊自动底板焊接顺序如下图1。

图1埋弧焊自动底板焊接顺序

2.2选择合适焊接工艺参数及焊接顺序

保证焊接质量的关键是选择合适焊接工艺参数及焊接顺序。首先根据底板实际情况来安排版图并由外而内进行铺设。焊接时严格按照焊接工艺参数及焊接顺序，原则上是对称均布，从中间向外，分段退焊。从中幅板的横向短焊缝先开始焊接，后焊中幅板的纵向长焊缝。长焊缝由中心向外对称均布，由2台平/角自动焊机采用分段倒退法由中心向外进行焊接。如采用一般焊条电弧焊，分段退焊长度以1.5～2m为宜；而埋弧自动焊，分段退焊长度以3～5m左右为佳。焊接参数应基本一致，以减小焊接变形，必要时可采用刚性固定法来控制变形。如在10000m3储罐焊接时由于底板厚度为8mm，焊接二道，电流为300～320A；电压为28～30V；焊接速度为1.0～1.4(备注:1.2的速度为800mm/min）；而5000m3储罐焊接时由于底板厚度为6mm，直接焊一道即可，电流、电压与10000m3焊接参数较为接近，速度放慢，以保证焊缝宽度与高度。由于不锈钢对于焊接线能量要求比较严格，一般情况下埋弧自动焊电流大，但我们通过控制焊接速度与焊接电流的关系，完全可以把焊接线能量控制在合适范围内。实践证明，采取合理的工艺措施后，底板变形控制非常好，焊缝成型美观，如图2。储罐底板焊完后，对五台储罐（五台不锈钢储罐底板焊缝长度共为2150m）其局部凹凸变形量检查共为：554个点，最大值为25mm（规范规定为不大于50mm），完全符合设计及规范要求。充水试验前后对焊缝两次真空试验、两次渗透检测均全部合格,合格率达到100%。3罐壁立（纵）向焊缝焊接的焊接

目前不锈钢储罐施工在立焊位置施焊一般采用焊条电弧焊，而气电立焊一次成型能用于碳钢储罐但不适用于不锈钢储罐。由于人工焊接对焊工技能要求相对较高，而且焊接质量不够稳定，我们在立焊时大胆采用了CO2气体保护焊，自下向上自动焊接。在焊接时我们利用自动焊的特点，考虑到不锈钢材质对线能量的要求，选择了合适的焊接参数，采用了分层焊接来控制焊接时的热输入，既大大提高了焊接速度，也能保证焊接质量。罐壁的焊接，首先焊立（纵）向焊缝，后焊环（横）向焊缝。当焊完相邻两圈壁板的立（纵）向焊缝后，再焊环（横）向焊缝。立（纵）缝对口采用工卡具，对口间隙控制在3～4mm左右，内侧用空心铜板铺设，空心铜板采用U型卡具固定后注满循环冷却水，既保证焊缝反面成型，又能起到防止变形作用。为了保证焊接设备的行走,对于倒装储罐在罐壁焊接时必须先进行自动焊轨道铺设，见图3。

图 3 焊接轨道示意图

用长度为2000mm的14槽钢，每隔1000mm左右，在整个圆周内均布，为横、立缝自动焊机轨道架设做基础。伸出储罐基础部分的槽钢下部用角钢支撑。槽钢与底板接触部分用不锈钢垫板衬垫，误差控制在±2mm以内。轨道的水平误差大小将直接影响自动焊的焊接质量。

4罐壁横（环）向焊缝的焊接

横（环）向焊缝焊接采用埋弧自动焊。当立（纵）向焊缝焊接完成后，上下两圈圈壁板组装，垂直度允许偏差不大于3mm，相邻两壁板上口水平允许偏差2mm以内，焊缝间隙在2～3mm之间，其目的是保证埋弧自动焊反面焊透成型。焊接前在储罐内侧焊缝处进行焊剂铺设，在两圈相邻圈板的下面一圈圈板内侧上端离坡口30mm处点焊一圈与罐壁成45°～75°的100mm×4mm的衬垫（与罐壁材质同），然后倒入烘焙过的焊剂HJ260直至完全覆盖坡口。焊丝应始终处于焊剂保护中，以确保焊接的成型和焊接质量。在焊焊接过程中，由于各圈圈板的厚度不同，每道（层）的焊接参数有所不同。要及时调整焊接参数及焊剂流量等。环缝焊接也同样采用分段退焊法，由于埋弧自动焊的焊接速度较快，所以埋弧自动焊退焊长度一般比焊条电弧焊退焊长度大3～4倍。

5焊接质量与效率

5.1检验结果

储罐本体焊缝经RT检测后，拍片总数为563张，其中仅有5张返修片，一次合格率为99.1%。检查数据结果显示，5台不锈钢储罐的焊后几何尺寸检查均符合设计及规范要求。

5.2生产效率

不锈钢自动焊与焊条电弧焊的比较：以2台10000m3为例，储罐直径30.4m；周长约95.5m。每圈环缝焊接，按常规手工焊需要安排10～12名焊工；而采用四台自动焊机焊接，每台自动焊机只需安排一名焊工（共4名）。同等施焊条件下，自动焊功效是焊条电弧焊的3～4倍。

5.3焊接质量

埋弧自动焊焊接只要措施得当，焊接工艺参数选择正确，焊缝出现焊接缺陷的可能性就会大大降低。由于埋弧自动焊有焊剂保护，CO2气体保护电弧燃烧稳定，基本无飞溅。在焊剂、CO2气体的保护下，焊缝成型均匀美观。

6结语

自动焊焊接技术在大型油罐的建设中发挥了巨大的作用，根据油罐的具体焊接结构，充分利用各种自动焊焊接技术，使焊接进程加快，焊接质量和效率明显提高，减少了焊工的投入，节省了焊接材料，从而使施工成本显著降低。施工实践证明，高效的自动焊接技术在大型油罐的施工建设中具有极高的推广和应用价值。

参考文献

[1]申远.浅谈自动焊接在储罐安装中的应用[J].祖国,2009(9).

[2]王齐莉.自动焊技术在大型浮顶油罐施工中的综合应用[J].科技致富向导，2012（24）.