自动焊技术在大型储罐焊接中的应用

大港油田石化公司500万 配套扩建工程中，需新建2座

50 000 m 浮顶储罐，储罐直径60 m，高19．32 m，壁板宽度2

400 mln。第1圈壁板板厚30 mm，共计8圈壁板，除第8圈采用

q235a钢材外，其余壁板全部采用16mnr，单座罐体质量为1

130．8t。

1 气电立焊

50 000 m 储罐壁板最大厚度30 mln，焊接工作量较大，壁

板材质为国产16mn，属于低合金钢，焊接时，如果热输入较

大，易出现过热现象，导致焊缝的韧性指标下降。因此壁板纵

收稿日期：20__—06_14；修回日期：20__—08—09

焊缝焊接时．选取既可控制热输入及焊接速度，效率又比较高

的气电立焊工艺。同时为进一步控制焊缝过热现象，施焊过程

中采用水冷铜鼓块进行冷却。

全部焊缝由2台气电立焊机完成．焊机选用auto vup—i

型气电立焊机，该机由焊接电源及台架、焊枪及送丝机、防风

框架、焊接升降操作平台、焊接自动控制系统、摆动控制系

统、水冷却循环系统等部分组成。

1．1 气电立焊工艺流程

组装质量检查(间隙、错边等)一反变形措施设置(架背

杠等)一co：气体除湿加热一焊接设备安装一焊丝拆封、检

查一焊机试运一设定焊接参数一焊丝送进一焊接并检查焊接熔

合情况一外观检查。

段时间．其目的是为了从两方面来防止延迟裂纹：一是起到扩

散氢的作用；二是使组织转变为对冷裂敏感性低的组织。另

外。当处理温度高时，还有消除应力作用。

4 焊接与热处理优化措施

(1)坡口 管对接采用单面焊双面成形，开单面v形坡

口。钝边0．5～1．0 mm，坡口角度60。，间隙1～1．5 mln。坡口内

表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。坡口表面及两侧15～20

mm范围内必须清理干净，不得有影响焊接质量的铁锈、油污、

水分等有害物质。用火焰割制的坡口。需用砂轮机对表面层打

磨．直至露出金属光泽。

(2)焊材选择t焊丝牌号选用h10mn2a， 直径1．0 mm，

焊丝表面不得有油、锈、水等污物。保护气采用富氩混合气体

~p(ar)80％+妒(c02)20％。

(3)焊接过程控制 焊前对坡口两侧各100 mm范围内用

火焰预热至250～300 oc，焊接过程中同步火焰加热端内孔2，3

圈。施焊时尽量保证在平焊位置。为保证良好的焊接成形，整

条焊缝一次性完成。中途不得断弧，熄弧时注意保证填满弧坑

和平滑过渡搭接接头。管壁厚4～8 mm的管道焊接工艺参数严

格按表3执行。

衷3 管璧厚4-8 nlnl的管道焊接工艺参数

焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 气体流量

／ram ／a ／v ／(era·min-i) ／(l·min- )

1．0 180—220 24—27 28—40 15—20

(4)焊后检查外观要求焊缝及热影响区表面不得有任何

裂纹、未焊透、未熔合、弧坑。可选择渗透、磁粉、着色无损

检测之一检查表面裂纹。

(5)焊后热处理整体加热至850℃后保温1 h(入炉温度

须>650℃)，然后在油中淬火冷却34 min，获得一定深度马氏

体。将工件出炉淬入油中操作要迅速。尽量缩短在空气中的停

留时间。工件出油后立即进入清洗机进行清洗，温度50～80℃，

时间10～15 min。然后进行回火，温度280-320 oc (实际使用300

℃)，时间120～150min，到回火时间后，出炉水冷，冷却时间

为15～25 s。回火后检验工件硬度，要求~>hrc50。如焊后不能

及时进行调质处理。应尽快进行680 oc左右回火处理(焊缝处

的金属不能冷却至低于250 oc)，最后按规定进行调质处理。

5 结论

执行工艺优化措施后的45mn2送料管成品不仅没有任何裂

纹等缺陷的产生。同时强度、硬度和韧性都符合性能要求，综

合性能得到了明显的改善。提高了使用寿命。

72 ·焊工之友· 焊接技术 第36卷第5期20__年10月

1．2 焊接材料

焊接材料选用h08mn2sia焊丝，焊丝直径1．6 mm。

1-3 焊接工艺参数

在确定气电立焊焊接工艺参数时，要综合考虑熔深、焊道

成形外观、热裂纹敏感性等因素，具体参数见表1，接头坡口

形式及尺寸如图1所示。

表1 气电立焊主要工艺参数

焊丝直径／mm 焊接电流／a 1 电弧电压九7 1 焊接速度，(cm·minq)

1．6 340～350 l 35—36 l 6～8

嗣1 接头坡口形式及尺寸

1．4 操作要点

(1)焊前应将坡口表面及两侧20—50 mm范围内的水、铁

锈、油污等清理干净。

(2)为防止熔池内的熔液从下部流失，焊前需在纵缝下端

用焊条电弧焊焊接一段(长度50—100 mm)作为托底焊道。

(3)引弧前需仔细检查滑块是否与坡口两侧管壁表面贴

紧，以免熔液进入滑块与钢板缝隙，造成焊缝增宽和夹层。

(4)焊前需对披口两侧各宽100~150mm范围内进行250—300

℃预热。以避免建立熔池过程中因钢板温度低出现焊缝未熔合

或产生气孔等缺陷。

(5)气电立焊在熄弧处易产生焊接缺陷，必须安装熄弧

板，熄弧板长度不小于100 mm、宽度不小于50 mm，坡口形

式及厚度与罐壁板相同。

2 埋弧横焊

本项工程全部横焊缝采用4台横焊机完成， 焊机选用

sahw—ii型埋弧焊机。该机主要由焊接行走机架、焊接电源

及配电柜、焊接机头及控制、焊剂拖带及循环回收系统4部分

组成。焊接系统标准配置为美国miller公司生产的埋弧焊系

统，可采用单丝或双丝埋弧，对焊丝、焊机品种无特殊要求。

2．1 埋弧横焊工艺流程

组装质量检查(间隙、错边等)一反变形措施设置(加背

杠)一焊口清理一焊接设备安装一焊丝拆封一检查一焊机试运

行一设定焊接工艺参数一焊剂输送一焊丝送进一焊接并检查焊

接熔合情况一层间清理、缺陷处理一外观检查。

2．2 焊材选择

埋弧焊的焊接材料选用日本进口us-49焊丝，直径3．2 mm，

其化学成分见表2。焊剂选用日本进口焊剂mf一33h，其组成

成分见表3。

表2 us--49焊丝化学成分《质量分数) 《％)

c s mn p si cu ni cr mo

0．1 0．12 1．51 0．009 0．03 0．1l 0．02 0．02 0．51

表3 mf-33h焊剂主要成分

f 牌号 slot*mno+ti02 cao+mgo sio2

mf-33h 30—80 12—45 <55

2-3 焊接工艺参数

影响埋弧焊焊接质量的因素很多，其中包括焊接电流、电

弧电压、焊接速度、焊剂烘干情况、焊枪角度、坡口组对情况

等。通过焊接工艺试验确定的坡口形 式及具体尺寸如图2所示．

主要焊接工艺参数见表4。

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i 。。。’’ 一

图2 埋弧横焊坡口形式及具体尺寸

表4 横焊主要工艺参数

焊丝牌号 焊丝直径 极性 焊接电流 电弧电压 焊接速度 热输入

／a 九7 ，(em·min ) ，(to·cⅱ一)

mf一49 63．2 反接 280—350 22～33 25～48 <25

2．4 操作要点

(1)壁板环缝焊接需在上下两节壁板纵缝全部焊接完毕，

且将t形接头处理完毕后实施。焊接时。t形接头两侧各宽300

mm范围内应尽量避免作为焊接的引弧和收弧点。

(2)为保证焊接质量，环缝外侧封底层焊完后，必须对未熔

合、夹渣、气孔及其他影响下道焊接质量的部位进行打磨修补。

(3)为减少焊接变形，4台埋弧焊机沿罐壁周向对称均布，

同一方向等速施焊， 先焊环缝外侧焊道，再进行内侧焊缝清

根、焊接。

(4)焊接时，焊剂覆盖量不能太厚或太薄。太厚时，内部

气体不易逸出，容易形成气孔；太薄，则焊剂起不到保护作

用．一般以刚好覆盖焊缝区为宜。

3 应用效果

在大港石化公司500万如配套工程中2台50 000 m 的储罐

焊接中采用了气电立焊、埋弧焊。提高了大型储罐自动焊技术

应用水平。埋弧焊较手工焊施工效率提高4—5倍，气电立焊较

手工施工提高15倍左右，大大提高了施工效率。焊接质量和焊

缝外观成形良好。按gbj 128-1990进行无损探伤检测，焊缝

一次合格率达到99％以上。施工成本大幅降低，施工进度大幅

提前．经济效益和社会效益非常明显。