焊接工艺设计说明书 张世锦课件Word下载.docx
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50Hz
输入电源相数:
三相
额定输入功率:
25.7KVA
最高空载电压:
70V
焊接电流调节范围:
50-500A
额定负载持续率:
60%
控制方式:
IGBT逆变方式
冷却方式:
强制风冷方式
外壳防护等级：
IP21
外形尺寸:
640×
290×
540mm
重量:
58Kg
（7）产地：
宁波圣路易逆变电焊机制造有限公司
3.焊条选用
本球罐主体焊缝采用J507焊条，规格为Φ3.2mm、Φ4mm。
每批焊条均应有出厂合格证及理化性能、扩散氢含量的合格报告，并经复验合格后方可使用。
4.焊接方式
本球罐全部采用手工电弧焊
5.焊接辅助装置
组装平台：
为了便于现场组装，特设一个组装平台（见图四），平台板用δ＝22mm钢板铺成，其几何尺寸4m×
15m，并要求平整，下用枕木或型材支撑，水平度≤4mm，平台承重后应具有足够的刚性，不得弯曲下沉。
6.产品生产的工艺流程
板材切割下料，采用火焰或等离子弧切割
板料成型采用热加工方法
赤道带装配
温带球瓣的装配
南北极带的装配
装配结束
焊前预热
立缝焊接
环缝焊接
焊缝的检验
容器整体消除应力处理
容器水压实验
图3工艺流程图
7.球罐焊接的主要技术参数
表1球罐焊接的主要技术参数
物料名称
LPG
公称容积m3
1000
台数
1
设计工作压力MPa
1.77
设计温度℃
-20~50
内径mm
12300
壳体材质
16MnR
壳体厚度mm
38
球片数量
30
单台重kg
157,654.82
水压试验验压力MPa
2.21
气密试验压力MPa
8.焊接试板
（1）试板数量:
每台球罐由30块球片组成，由同一制造厂提供。
（2）试板要求：
试板焊接工艺与球壳焊接工艺相同，试板焊缝经外观检查合格后，应进行100%射线探伤，合格标准为JB4730-94规定Ⅱ级，并随同球罐同时进行热处理，然后按GB150-1998附录E进行机械性能检验。
9.施工程序、技术要求
（1）基础验收：
对基础表面几何尺寸的复验，并与业主进行中间交工验收，具体要求见表2.
表2球罐基础的允许公差
序号
检验项目
允差
1
基础中心园直径Db
±
6.15mm
2
基础方位
1°
3
相邻支距中心距S
2mm
4
地脚螺栓与基础中心圆的间距Sa
5
地脚螺栓预留孔与基础中心圆的间距Sb
8mm
6
支柱基础表面的标高
－12.3mm
相邻支柱基础的标高差
4mm
7
单个支柱基础上表面的平面度
5mm
（2）球壳板及附件检查验收：
球罐安装前，应对球罐零部件及资料进行下列复查，并按出厂编号，摆放整齐。
a.零部件出厂合格证；
b.劳动部门监检机构出具的产品监检报告；
c.材料代用审批证明；
d.材料质量证明书及有关的复验报告；
e.钢板、锻件及零部件无损检测报告；
f.球壳板及人孔、接管、支柱的组焊记录；
g.球壳板周边超声检测报告；
h.坡口和焊缝无损检测报告（包括检测部位图）；
i.热压成形试板的检验报告；
j.产品焊接试板试验报告。
（3）外观检查
a.球壳板应有良好的表面质量，不得有裂纹、气泡、结疤、折叠和夹杂等缺陷。
b.球壳板的焊缝坡口表面要平滑，坡口表面不允许有裂纹、分层和夹渣等缺陷存在，平面度应≤1mm。
（4）几何尺寸检查及球壳板检验。
见表3。
表3球壳的检测指标
项目
允许偏差
检测比例
检查方法
曲率（样板与球面间隙）
≤3mm
100%
弦长大于2m样板
坡口角度
2.5°
焊缝检验尺检查
弦长允差
对角线交叉距离
≤5mm
包角卡具、粉线、钢直尺检查
长度方向
2.5mm
包角卡尺和钢盘尺检查
宽度方向
对角线
3mm
坡口钝边
1.5mm
钢直尺检查
壳板厚度
-0.25～+2.05mm
≥20%
测厚仪检查
球壳板周边超探
JB4730-94Ⅲ级
20%
超声波探伤仪
支柱直线度
≤7.9mm
粉线和钢直尺
直柱与底板垂直度
≤2mm
直角尺、钢直尺
（5）组装卡具的布置与方铁的点固
球片检验合格后，进行定位方铁的组焊，组焊前应画出焊接位置。
组装用定位方铁，卡具均应布置于壳板外侧，允许偏差＜±
5mm,间距800～1000mm，定位方铁封焊三面，锤力方向的背面不焊，用作吊耳的方铁四周满焊，必须保证焊接牢固可靠，防止吊装过程中，因吊耳脱落造成人员伤亡和球壳板损伤。
（6）支柱管组对
支柱管的组对是球罐组对的关键步骤，应在现场平台上进行，球罐进行组装前焊接完，为保证赤道带组对的几何尺寸，支柱管组对的尺寸应仔细测量，如图4按下列二个方面找正。
图4组装平台
a.用水准仪测出六个点的水平度，以保证1.2.3.4点的水平面与5、6点的水平面的水平，各点水平偏差不大于1mm
b.保证支柱的连接尺寸，以确保赤道带安装尺寸。
首先找出赤道带垂直中心线，支柱中心线，并使其吻合；
然后找出赤道板的水平赤道线A.B分别到支柱底板的距离反复测量，调整核对L.AC.BC的尺寸，并使AC等于BC，经质检员检查合格后点焊，并在平台上焊接完毕，焊后再次测量从赤道线到支柱底板的长度L，见图示。
（7）球罐吊装前的各项准备工作完成后，即可进行各带板的吊装，现场的起重设备，选用25吨汽车吊。
具体吊装施工方案流程如图5所示：
图5赤道带为基准的散装法
（8）赤道板吊装：
吊装前应测量基础标高，找平在基础上放好样，标出十字线，点好定位卡，并将下极带板吊放到球罐基础内。
吊装时，先吊第一块带支柱的赤道板，就位后，用3根钢丝绳及花兰螺丝拉紧固定，同样方法进行第二块带支柱的赤道带板的吊装，然后吊装不带支柱的赤道带板插入两个带支柱的赤道板之间，随即用卡具找正固定，依照上述方法直至赤道带闭合。
组对成环后，按技术要求进行检查，调整重点注意调整上、下环口的椭园度和周长，以利于极带的组装，且在支柱下端用水准仪测出各支柱的水准线，以便检查，调整赤道线水平度。
（9）下极带边板、侧板、中板吊装
吊钩从赤道带上环口垂下，利用下极带边板内侧的定位方块作吊点进行吊装，用手拉葫芦进行调整，并利用卡具进行粗略调整，按顺序依次吊装闭合，同理完成下极带侧板及中板的安装。
（10）上极带边板、侧板、中板吊装
在上极带边板外侧焊一固定吊耳，利用外侧两个方块作吊耳，吊起第一块上极带边板就位于赤道带上环口后，用钢管支撑上部，加以调整后，用拖拉绳加以锚固，打紧环缝卡具后摘钩，采用同样方法，依次吊装另外的上极带边板、侧板、中板，并打紧卡具，直至完成全部上极带板的吊装。
（11）焊缝的调整和打底焊
球罐吊装就位后，在施焊前必须借助卡具定位方块，按组装质量要求进行焊道调整，经检查合格后，对焊道进行打底焊。
（12）罐内脚手架搭设
待球罐赤道带，下极带边板、侧板、中板组装完毕后，球罐内搭设脚手架，每层高度宜为1.3m左右，但在环缝处应适合于施焊为宜可适度调整增加高度，每层平台靠球片端平铺三块跳板，并用16#铁丝绑扎牢固，最上层平台用跳板铺满，此层平台距罐顶距离宜为1.8m左右，严禁搭设探头跳板。
每层平台周边距球片距离约为100～150mm。
并挂好安全网。
（13）附件安装
a.与球壳板直接焊接的附件包括楼梯平台等须在热处理前按施工图规定的方位进行安装焊接完毕。
b.支柱拉撑安装，应注意不可拉紧，待水压试验完毕后进行调整。
组装质量检验见表4。
表4球罐支柱安装技术指标
检测项目
备注
对口间隙
2±
对口错边量
棱角度
≤7mm
包括错边量
立柱垂直度
≤12mm
圆度
焊接前
≤36.9mm
焊接后
≤80mm
焊接后角变形
≤10mm
人孔及接管开孔位置
8
人孔及接管外伸高度
9
可调试拉杆挠度
\
对称均匀拉紧
9.球壳的焊接
（1）坡口型式：
对接焊缝采用非对称X型坡口，大坡口在外侧，小坡口在内侧。
坡口表面应平滑，局部凹凸应≤1mm，超标者应补焊，打磨并有详细记录，坡口内及其两侧表面20mm内应清除铁锈、水分、油污和灰尘，不允许有焊渣、氧化皮、裂纹、分层等缺陷存在.
（2）焊接顺序
焊接顺序的原则是先纵缝，后环缝，先大坡口，后小坡口。
为了使焊接过程中产生的应力分布均匀，要做到均匀配置焊工，同时对称焊接，采用逆向分段退步焊，力求焊速一致：
具体焊接顺序见下图（图6）
赤道带纵缝大坡口焊接
赤道带纵缝小坡口清根、探伤、焊接
温带纵缝大坡口焊接
温带纵缝小坡口清根、探伤、焊接
上、下极带纵缝大坡口焊接
上、下极带纵缝小坡口清根、探伤、焊接
上、下极带环缝大坡口焊接
上、下极带环缝小坡口清根、探伤、焊接
赤道带环缝大坡口焊接
赤道带环缝小坡口清根、探伤、焊接
温带上、下环缝大坡口焊接
温带上、下环缝小坡口清根、探伤、焊接
工卡具焊疤与局部焊缝外观的修磨
无损探伤
局部焊缝返修
图6焊接工艺流程图
（3）纵缝的焊接
纵缝外侧打底焊时，第一层和第二层焊道采取分段焊，先焊上半段，后焊下半段。
其余焊道应一次焊到头。
（4）环缝的焊接
焊接环缝时应控制线能量不小于最低极限，即在焊接电流、焊接电压一定时，焊接速度不能超过允许的最大值。
环缝外侧打底焊时，先点固两端，再分段焊中间，逐渐向两边加密，后连接成一条。
除打底焊外其余焊道一次焊完，每层由下而上排条填充，每条焊完后，应将熔渣彻底清理干净方可焊下一条。
每层焊肉高度要基本相等，高出的地方用磨光机去除，低洼处应补焊平齐。
（5）焊缝清根
焊缝外侧全部焊完后，内侧用碳弧气刨进行清根，刨完后用砂轮机磨光，做100%着色或磁粉检验，确认无缺陷后，方可进行外侧焊接。
10.焊接工艺卡
表5焊接工艺卡一
____工厂
____车间
焊接工艺卡
工步
工步号
车间工段
工艺过程号
手工焊
12
5
1000立方米球罐焊接
图纸号：
NO.C13-3
每批数量
1台件
设备及工作地：
材料
16MnR
焊接材料
J507
焊接种类
手工电弧焊
焊接电源
ZX7-500S
直流焊机
工人工种
手工焊工
工作地
现场
工人数量
工种级别
6级
工序工步号及说明
焊接
位置
层次
焊条直径/mm
焊接电流/A
焊接电压/V
焊接速度（mm/min）
线能量（KJ/cm）
预热与层间温度/℃
立焊
1～2
3.2
100～130
22～24
66～76
24.6～34.5
105～150
3～7
4
160～180
24～26
64～74
37.9～52
8～9
110～0
22～4
60～70
24.7～34.5
110～130
75～85
22.6～28.8
105～150
6
26.7～37.4
更改号
号：
编制
校对
批准
签名：
表6焊接工艺卡二
NO.C13-4
1台件
横焊
85～95
19.724.9
100～165
2
106～116
24.2～29.2
3
156～166
16.9～19.2
137～147
19.1～22.1
100～165
9
160～170
16.5～18.5
10
280～290
9.8～10.4
11
300～310
9.1～9.7
120～140
120～130
15.5～18.3
24.2～39.2
7
180～190
14.7～16.5
8
11.焊接工艺要求
（1）球罐焊接前,应按国家现行标准进行焊接工艺评定。
（2）参加球罐施工的焊工，必须持有劳动部门颁发的相应项目的合格证，且必须熟悉焊接工艺，严格执行焊接工艺所提出的要求，否则停止施焊。
（3）当施工现埸焊接环境出现下列任一情况时，如无有效措施禁止施焊：
风速＞8m/s；
相对湿度≥90%；
雨天及雪天；
施焊环境温度在－5℃以下。
（4）焊工必须及时、准确、清楚地做好焊接工艺要求的各项原始记录，并在自己焊接的焊缝中部，距焊缝50mm处打上焊工钢印。
（5）焊条烘干规范
J507焊条烘干温度为350～400℃，达到温度后保温1～2小时，烘烤时应缓慢升温，保温后随炉冷至150℃后移到100～150℃低温烘箱中贮存，随用随取，严禁将焊条突然放入高温烘箱或从高温状态直接取用焊条。
（6）定位焊工艺及顺序
a.定位焊工艺：
采用Φ3.2mm焊条。
焊前距焊接处四周150mm范围内用火焰将母材预热，点焊电流比焊接电流大10%，焊速稍慢，点焊要求单面焊双面成型，长度应不小于50mm，焊肉厚度7～9mm，两端为缓坡，点焊间距300mm。
b.定位焊顺序：
先纵缝后环缝，且要求均匀对称。
严禁强行组对。
定位焊缝如发现裂纹缺陷应清除重焊。
12.焊前预热
在球壳板上动焊前必须预热，预热温度：
150℃，保温1小时。
预热区宽度：
以焊缝中心线为基准，两侧各150ｍｍ范围均匀加热。
预热时其预热件一定要以焊缝为中心位置，且不要放偏至一边。
预热方法：
液化气加热法。
13.焊缝返修及补焊
当焊缝出现超标缺陷需返修时，其返修措施需得到现场施工技术负责人同意，同一部位的返修次数不宜超过二次，超过二次返修要编返修工艺，并经与技术总负责人审批同意后方可执行，返修情况应详细记入交工资料。
第一次返修可采用碳弧气刨及砂轮机清除缺陷，其余同该部位焊缝焊接工艺，但需连续焊完。
第二次返修必须用砂轮机打磨清除缺陷，其余同第一次返修。
为防止返修时产生夹渣等缺陷，返修部位的坡口形式应为船形。
球壳表面缺陷及焊缝咬边的处理：
球壳表面缺陷打磨深度大于2mm时，需补焊，补焊区域应进行150℃预热，焊后要立即进行后热处理，后热处理规范同5.4.5.1.（3）.k条款要求。
补焊工艺同第一次返修焊接工艺，补焊部位应用砂轮机磨成适应补焊的坡口形式，补焊深度超过3mm时，应对其进行超声波探伤。
缺陷经打磨、补焊后需进行表面探伤检查。
同一部位修补次数超过二次者，应编写修补技术措施并报厂技术负责人审批，同意后方可执行。
14.焊缝检查
焊缝外观质量检查处理：
a.焊缝外形尺寸要求：
焊缝宽度比坡口每侧应增宽1～2mm，焊缝余高外侧0～3mm，内侧0～1.5mm，焊缝与母材连接处应园滑过渡，搭接、角接焊缝除注明者外，其余焊缝腰高不应小于薄板的厚度。
b.焊缝不允许存在咬边。
c.焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、凹坑和未焊满等缺陷。
d.焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除干净。
e.凡不符合要求者应进行打磨和修补。
15.焊缝无损探伤检查
焊缝无损探伤按下列标准执行：
超声波探伤按JB4730-94规定Ⅰ级合格。
射线探伤按JB4730-94规定Ⅱ级合格；
磁粉和渗透探伤按JB4730-94规定Ⅰ级合格。
（3）各种探伤均应有劳动部门考试合格的相应级别的探伤人员进行操作和评定，探伤报告应由二级以上探伤人员审核签字。
（4）超声波与射线探伤均应在焊后24小时后进行。
（5）磁粉探伤应在焊后48小时后进行。
（6）所有探伤均应在外观检查修复合格后进行。
（7）现场气割坡口表面和碳弧气刨清根后的刨槽表面应磨光进行100％渗透探伤，其表面应无裂纹痕迹。
（8）壳体对接焊缝应进行100%射线探伤，并应进行20%超声波探伤复验。
复验长度应包括所有T字口及每个焊工所焊焊缝的一部分。
（9）壳体对接焊缝及热影响区，去除吊耳、工卡具后的焊接痕迹及热影响区，均应在热处理之前做一次100%磁粉探伤或渗透探伤检查。
16.热处理
后热温度200～250℃，去除应力采用内部整体加热热处理技术。
常用的有电热法和轻柴油内燃法两种，电热法往往受现场电力供应的限制而得不到广泛。
球罐焊后整体热处理工艺参数的制定,主要可分两种情况，一是由国外引进的球罐,其工艺由国外厂商提供二是由国内自行设计制造的球罐,目前可遵循的技术文件有《球形储罐施工及验收规范》和《钢制球形储罐》,基本上都适用于现场的实际操作,均可视为合法和有效的施工技术资料。
球罐在明确应进行焊后热处理的前提下,主要应确定以下各项参数热处理温度、保温时间、过程中温度差的规定加热速度的规定冷却速度的规定。
参数一经选定,均需严格遵守,不得随意更改。
对于常用牌号钢材制造的球罐,上述各工艺参数的选用,并不存在什么问题,但当钢材牌号超越规范所规定的范围时,宜按钢种编号值套用有关规范执行,必要时还要进行一系列的化学和力学性能试验验证,以确保所选用的工艺参数能满足工程质量所需。
热处理前球罐外部包覆保温材料如细纤维玻璃棉或岩棉等。
以煤油作为燃料，将球罐本身作为一个燃烧炉，借助于底部开口（人孔）安装喷火嘴，通入压缩空气助燃，进行内部加热热处理。
热处理工艺操作时，处理周期约24小时，内部温度500-650℃。
17.热处理人员配备
按12小时为一班进行倒班，每班人员配备如下：
巡回指挥检查（包括安全）1人，油箱加油2人，操作液化气瓶1人，电气照明动力维护1人，空气压缩机操作1人，自动记录仪维护及温度记录（包括热电偶检查）2人，柱脚移动3人，控制台1人，机动人员2人。
在危险区热处理时，应配备医务人员１名和消防车辆，消防人员在热处理时要值班，此事应预先通知业主共同做
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