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球罐的焊接制造
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球形储罐(以下简称球罐)的现场组装是球罐建造工程中的关键,特别是近年我国球罐大型化发展迅猛,进口材料繁多,现场组焊焊接难度增大,施工机具增多,质量要求不断增高。因此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。

一、球罐的组装

随着国内球罐建造水平的不断提高,特别是8000m3液化石油气球罐的国产化,推动了球罐向大型化发展的步伐。但大型化的球罐无法作焊后整体消除应力热处理,所以最大限度的减少球壳板压制和安装现场的组焊应力,已经引起广大用户的关注,在招投标中往往成为中标的重要条件。球壳板在不影响运输的条件下,尺寸越来越大,其目的就是为了减少球壳的焊缝总长度,从根本上提高球罐的安全运行,这样就减少了安装现场的工程量,特别是减少了罐内施焊对焊工身体的危害。

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。本节就普遍采用的散装法作一介绍。

1. 上下段支柱、定位块、吊耳的安装

a. 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。

b. 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。

c. 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。

2. 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。

3. 支柱的安装

a. 支柱用垫铁找正后,每组垫铁高度不应小于25mm,且不宜多于3块。斜垫铁应成对使用,接触紧密。找正完毕后,点焊应牢固。

b. 支柱安装找正后,应在球罐径向和周向两个方向检查支柱的垂直度。当支柱设计小于或等于8m时,垂直度允许偏差为12mm;当支柱高度大于8m时,垂直度允许偏差为支柱高度的1.5 %,且不应大于15mm。

二、球罐的现场焊接顺序和焊工布置

1. 球罐采用焊条电弧焊时,焊接顺序和焊工布置应符合下列要求:

a. 球罐采用分带组装时,宜在组装平台上焊接各带的纵、环缝,无损检测合格后,再组装成整体,然后进行各带之间的焊接。

b. 球罐采用分片组装时,应按先纵缝后环缝的原则安排焊接顺序。

2. 为防止球罐变形,焊工的布置应均匀,并同步焊接。

3. 焊条电弧焊双面对接焊缝,单侧焊接后应进行背面清根。当采用碳弧气刨清根时,清根后应采用砂轮修整刨槽和磨除渗碳层,并应采用VT、MT或PT检测方法进行检查。

焊缝清根时应清除定位焊的焊缝金属,清根后的坡口形状应一致。

4. 药芯焊丝自动焊和半自动焊时,球罐焊接顺序应符合下列要求:

a. 球罐组装完毕后,应按先纵缝后环缝的原则安排焊接顺序。
b. 纵缝焊接时,焊机布置应对称均匀,并同步焊接。
c. 环缝焊接时,焊机布置应对称,并按统一旋转方向焊接。

5. 焊接时起弧端应采用后退起弧法,收弧端应将弧坑填满,多层焊的层间接头应错开。

6. 在距离球罐焊缝50mm处的制定部位,应打上焊工钢印,并作记录。对不允许打钢印的球罐应采用排版图记录。

打钢印的球罐应采用排版图记录。

三、球罐焊缝返修及球壳板表面损伤修补

1. 焊缝表面缺陷应采用砂轮磨除,缺陷磨除后的焊缝表面若低于母材,则应进行焊接修补。焊缝表面缺陷当只需打磨时,应打磨平滑或加工成具有3:1及以下坡度的斜坡。

2. 焊缝两侧的咬边和焊趾裂纹必须采用砂轮磨除,并打磨平滑或加工成具有3:1及以下坡度的斜坡和焊趾裂纹的磨除深度不得大于0.5mm,且磨除后球壳的实际板厚不得小于设计厚度,当不符合要求时应进行焊接修补。

3. 焊缝咬边和焊趾裂纹等表面缺陷进行焊接修补时,应采用砂轮将缺陷磨除,并修整成便于焊接的凹槽,再进行焊接。补焊长度不得小于50mm。材料标准抗拉强度大于或等于540MPa的球罐在修补焊道上应加焊一道凸起的回火焊道,焊后再磨去多余的焊缝金属。

4. 焊接修补时如需预热,应以修补处为中心,在半径为150mm的范围内预热,预热温度应取上限。焊接线能量应在规定的范围内;焊接短焊缝时线能量不应取下限值。焊缝修补后,有后热处理要求的应立即进行。

5. 焊缝内部缺陷的修补应符合下列要求。

a.应根据产生缺陷的原因,选用适用的焊接方法,并制订修补工艺。

b.修补前宜采用超声检测确定缺陷的位置和深度,确定修补侧。

c.当内部缺陷的清除采用碳弧气刨时,应采用砂轮清除渗碳层,打磨成圆滑过渡,并经渗透检测或磁粉检测合格后方可进行焊接修补。气刨深度不应超过板厚的2/3,当缺陷仍未清除时,应焊接修补后,从另一侧气刨。

d.修补长度不得小于50mm。

e.焊缝修补时,如需预热,预热温度应取要求值的上限,有后热处理要求时,焊后应立即进行后热处理;线能量应控制在规定范围内,焊短焊缝时,线能量不应取下限值。

f.同一部位(焊缝内、外侧各作为一个部位)修补不宜超过两次,对经过两次修补仍不合格的焊缝,应采取可靠的技术措施,并经单位技术总负责人批准后方可修补。

g.焊接修补的部位、次数和检测结果应做记录。

h.各种缺陷清除和焊接修补后均应进行MT或PT检测。当表面缺陷焊接修补深度超过3mm时(从球壳表面算起)应进行RT检测。

i.焊缝内部缺陷修补后,应进行RT检测或UT检测,选用的方法应与修磨前发现缺陷的方法相同。

6. 球罐在制造、运输和施工中所产生的各种不合格缺陷都应进行修补。

7. 球壳板母材表面缺陷的修补应符合下列要求。

a.球壳表面缺陷及工卡具焊迹应采用砂轮清除。修磨后的实际厚度不应小于设计厚度,磨除深度应小于球壳板名义厚度的5%,且不应超过2mm。当超过时,应进行焊接修磨。

b.球壳板表面缺陷进行焊接修补时,每处修补面积应在50cm2以内;当在两处或两处以上修补时,任何两处的边缘距离应大于50mm,且每块球壳表面修补面积总和应小于该球壳面积的5%。

当划伤及成形加工产生的表面伤痕等缺陷的形状比较平缓时,可直接进行焊接修补。当直接堆焊可能导致裂纹产生时,应采用砂轮将缺陷清除后再进行焊接修补。表面缺陷焊接修补后焊缝表面应打磨平缓或加工成具有3:1及以下坡度的平缓凸面,且高度应小于1.5mm。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (10/18/2010)
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