工程焊接工艺.docx

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工程焊接工艺

目录

1概述1

2编制依据1

3焊接方法及设备1

4焊接材料及烘干规范1

5焊接坡口形式及焊接电流参数2

6焊接工艺评定3

7焊工资格3

8焊接工艺3

9中幅板的焊接3

10弓形边缘板的焊接5

11罐顶的焊接6

12罐壁板立缝、环缝的焊接6

13底层壁板与弓形边缘板环角缝的焊接6

14中幅板与弓形边缘板的焊接7

15盘管焊接7

16其它的焊接工艺措施7

17焊接要求8

18焊接检验9

19焊缝返修10

20焊接管理资料10

21焊接变形的矫正10

22安全措施11

钢储罐焊接施工工艺

1概述

本工程为吐鲁番市恒泽煤化有限公司新建煤焦油加工项目一期工程，设计单位为上海宝钢工程技术集团有限公司，施工单位为九冶建设有限公司。

吐鲁番市恒泽煤化有限公司原料油区设计为4台VN5000m³（T-6701ABCD）、2台VN2000m³（T-6702AB）、2台VN2000m³（T-6703AB），所用钢板材质Q235-B，罐壁厚度为6～14mm。

钢储罐顶板及底板（除边缘板）均为搭接，罐底边缘板、罐壁立缝、环缝为对接。

其主体结构形式是锥底锥顶立式钢储罐，该结构的主要特点是，焊接量大、焊接质量要求高、焊接变形控制要求严，因此要求施工人员严格按照施工方案、施工技术交底卡进行施工。

确保钢储罐优质、高效、按期完成。

2编制依据

1）JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》

2）《立式圆筒形钢制焊接钢储罐施工及验收规范》GBJ128—90

3）《压力容器无损检测》JB4730—94

4）《石油化工钢储罐地基与基础施工及验收规范》SH3528-93

5）《压力容器无损检测》JB4730-94

6）有关施工图、招标文件及补充文件

3焊接方法及设备

焊接方法采用手工电弧焊、二氧化碳保护焊（环境允许的情况下可以使用）。

焊接设备采用交流和直流400A和500A直流焊机（500A主要用于碳弧气刨清根）。

焊条烘干设备ZYH--60型。

4焊接材料及烘干规范

焊条选用：

E4303（J422）

焊条烘干规范：

350～400℃×2h，随炉冷却至150℃恒温备用；

5焊接坡口形式及焊接电流参数

焊接层次：

1）横焊：

板厚10mm以下焊三层，12mm以上焊五层，见下图

横焊焊接电流参数表

板厚δ≤10

焊接层次

焊条规格

焊接电流（A）

焊接电压（v）

焊接速（mm/min）

1-3

J422Φ3.2

100~180

24~26

80~150

板厚δ≥12

焊接层次

焊条规格

焊接电流（A）

焊接电压（v）

焊接速（mm/min）

1-3

J422Φ4.0

120~240

24~26

80~150

2）纵向焊缝：

板厚12mm以下焊三层，12mm以上焊四层，见下图

纵焊（立焊）焊接电流参数表

板厚δ≤10

焊接层次

焊条规格

焊接电流（A）

焊接电压（v）

焊接速（mm/min）

1-3

J422Φ3.2

90~160

20~24

50~90

板厚δ≥12

焊接层次

焊条规格

焊接电流（A）

焊接电压（v）

焊接速（mm/min）

1-4

J422Φ3.2

100~180

20~24

50~100

6焊接工艺评定

按照JB4708--92《钢制压力容器焊接工艺评定》要求进行钢储罐的焊接工艺评定，钢储罐的焊接施工工艺按照合格的焊接工艺评定进行制定。

7焊工资格

从事储罐焊接的焊工必须具备规范所要求的焊工合格证，并且在合格项目范围进行施焊.

8焊接工艺

1）储罐的焊接顺序（储罐安装采用倒装法）

中幅板焊接——弓形边缘板靠外缘部位焊缝的焊接——罐顶预制焊接——最上层罐壁板纵缝焊接——储罐其它层纵、环缝焊接——罐顶与罐壁焊接——最底层壁板与弓形边缘板的环角缝焊接——弓形边缘板剩余对接焊缝的焊接——中幅板与弓形边缘板搭接缝（收缩缝）的焊接。

2）焊接变形的控制

9中幅板的焊接

中幅板是由许多长方形钢板拼成，为了防止变形，在每条焊缝焊接时都要保证工件在垂直焊缝的方向（横向）能够自由收缩，以减少钢板和焊缝中的内应力，同时使热量尽可能均匀分布，具体步骤如下：

（1）中幅板焊接时，先焊短焊缝，后焊长焊缝，在焊接短焊焊缝时，要把这两块钢板与周围的所有固焊点去除再焊；长焊缝焊接时，不要把所有的焊缝全部拼接后再焊，而采拼一段焊一段完后再拼一段。

先焊短焊缝，使中幅板短焊缝在自由状态下进行，由内向外焊接后，使罐底板变成若干可以自由收缩、基本无应力的中幅长条，再将各长条由内向外焊接起来，也属于在无约束的自由收缩状态下成型，这样引起的焊接波浪变形和焊接应力都较小；反之，先焊长缝，再短缝，必然会在焊接短缝时受到已焊的长缝限制，从而使焊接应力和变形变得较大。

（2）中幅板每条焊缝均分2N段，采用分段退焊法或分段跳焊法对称施焊。

这种焊接可缩小焊接区与结构整体之间的温差，减少构件受热和冷却不均匀，能有效地消除应力、减少变形。

采用分段退焊时，每一段长度约200mm,不宜过长，因每段焊缝是头尾相接，前一段焊缝还没完全冷却下来，后一段焊缝的热量又补充到前一段，给前一段退火的机会，消除应力、提高焊接质量。

（3）中幅板的焊接应由内向外、由中心向四周方向进行，使内部焊缝的纵向和横向变形不受到外部焊缝的约束而降低变形。

反之，则变形较大。

（4）每条焊缝由两名焊工同时沿着焊缝中心线对称施焊，整个罐底的长焊缝焊接按底板横向中心线对称布置焊工，同时同速对称施焊，先请４名焊工在１位置上对称施焊，当每名焊工焊约2m长的焊缝后，另外请４名焊工在２位置上进行对称施焊，等2位置每名焊工焊约２m长的焊缝后，再请另外４名焊工在３位置上进行对称施焊,依此类推。

因为先焊的焊接变形大于后焊的焊接变形，若不同时对焊缝进行对称焊接，会引起偏心应力而产生变形，对称的变形就不能最大限度地抵消,同时也不符合由内向外的焊接顺序。

（5）中幅板应采用多层焊，一般采用底层和面的双层焊。

焊缝的收缩变形总是与焊缝的截面面积、线能量成正比，且面层的焊接变形受到底层焊缝的限制，变形收缩小，采用多层焊，线能量小，应力和变形比单层焊小。

（6）用刚性固定法（如加马、碾压等）对焊缝两侧进行加固，待冷却后再拆除，增强焊缝刚度，减少焊缝的横向变形和角变形，但会增加焊接应力。

10弓形边缘板的焊接

（1）边缘板的焊接顺序：

先由外向内对外侧300mm长的径向焊缝进行焊接，待底层壁板与边缘板的大角焊缝焊接后再由外向内焊内侧剩下部份。

外侧先焊为满足工序需要，以免大角焊缝底下的边缘板对接后而无法进行焊接，内侧部分后焊是给大角焊缝和边缘板的外侧焊缝所引起的变形留一定自由空间，防止内侧板受到约束翘起，产生变形，消除应力。

（2）边缘板采用外侧小（6～8mm）、内侧大（8～12mm）的不等间隙且带垫板的V形对接焊缝。

边缘板面积虽小，但焊接量大，是应力和收缩集中的部位，受到大角焊缝和外侧边缘板的焊缝双重应力的作用而引起内侧收缩量比外侧大，因此内侧间隙大。

（3）边缘板的径向焊接采用2N名焊工同时对称由外到内进行隔缝跳焊，第一条焊缝的第一层焊完后跳到第二条焊缝上焊，而不是在一条焊缝上各层焊完后再焊另一条，同一条焊缝采用分段退焊。

（4）采用反变形法拼接边缘板的对接焊缝。

在垫板下安装楔铁的办法，使反变形角控制在5°～8°的范围内，当环境温度高，厚度大，反变形角小，反之，反变形角大。

这种方法的目的是补偿焊缝的角向收缩，使焊接后边缘板平整，便于壁板与边缘板的拼装。

弓形边缘板对接焊缝的垫板，应与两块底板紧贴，间隙应小于1mm。

弓形边缘板的对接焊缝，应由外向里分段退焊。

弓形边缘板的对接焊缝采用多名焊工均匀分布,对称施焊。

弓形边缘板的对接焊缝焊接时，也应采用隔缝跳焊。

11罐顶的焊接

采用从中心向外分段跳焊（焊两根焊条,隔两根焊条）。

采用倒流法焊接（即从上往下顺坡焊接）。

先罐顶内侧的断续焊缝，后焊外部的连续焊缝。

连续焊缝应先焊环向短焊缝，再焊径向长焊缝。

罐顶板和包边角钢的环角缝，应由几名焊工对称均匀地分布，沿同一方向采用分段退焊。

（包边角钢自身连接必须采用全焊透的对接形式）。

12罐壁板立缝、环缝的焊接

在每条立焊缝内侧用四对马鞍板、楔形铁刚性固定。

在环焊缝的两侧壁板上加设整圈的胀圈（弧形槽钢）。

坡口组对时间隙不可太小，若过小，清根太深，将造成焊接变形的不均匀性，这样待焊侧产生的变形将不能抵消已经焊完一侧的变形量从而造成焊接变形的不可恢复性。

在焊接时立缝采用分段退焊的方法，打底层3—4根焊条一段，填充层可以分为两段，盖面层可由底端焊接到顶端。

立缝、环缝焊接时，几名焊工在各自位置同时施焊，电流、电压、焊接速度保持基本一致。

只有当焊缝彻底冷却后，才可撤出马板、胀圈。

13底层壁板与弓形边缘板环角缝的焊接

底层壁板与弓形边缘板环角缝的焊接时，应由6-8名焊工均匀分布在罐四周，沿同一方向分段退焊，焊接规范基本保持一致。

第一、二层400—500mm为一段，盖面层可以从头至尾焊接完。

采用内外交错焊法，即外部一层，内部一层。

14中幅板与弓形边缘板的焊接

（1）底层壁板与罐底边板的角焊缝焊接完工后，再焊边缘板的内侧焊缝，最后焊边板与中板的连接缝。

底层壁板与边板连接角焊缝的纵向收缩造成罐底周围边长的缩短而引起罐底边缘板径向收缩，该焊缝又是双面角焊缝，焊接截面大，焊缝长，焊接收缩变形大，通常收缩量为5～15mm，为了罐底边缘板自由收缩，中幅板不受限制，须按上述方法施焊，有效地控制了焊接应力及焊接的波浪变形，是底板施工中及其重要的一个环节。

（2）中幅板与边缘板的对接采用带垫板V型对接焊，采用较大的对口间隙，这样利用较大的焊接收缩力来增加边缘板对中幅板的拉伸作用，能有效地平衡中幅板的焊接收缩力，使不利因素转为有利因素。

（3）中幅板与边缘板的对接缝按圆周均分N区，由N名焊工同时同向对称施焊，各区域内的焊缝采用分段退焊法或分段跳焊法施焊。

（4）中幅板与边缘板的对接缝焊接前，应除原有的固焊点和壁板与边缘板的刚性支撑，切除多余的中幅板，以便中幅板与边缘板能自由收缩。

（5）焊接前，应将边缘板与中幅板之间的夹具松开和铲除定位焊点。

15盘管焊接

由于盘管管径小，厚度簿宜采用氩气保护焊，以保证焊接质量。

16其它的焊接工艺措施

（1）在保证焊接质量的前提下，尽量采用较低的焊接电流，较小的坡口间隙和角度，较快的焊接速度。

减少焊接截面积，降低焊接线能量，从而减少变形和应力。

（2）焊接后采用缓慢的冷却速度，使组织较均匀且细化，焊缝及热影响区产生较多塑性和韧性较好的组织，而减少淬硬组织，降低脆性，提高焊缝的机械性能，同时减少焊接应力和变形。

17焊接要求

焊接坡口应根据图样要求进行加工。

焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷，尺寸应符合图样规定。

罐体焊缝组对尺寸偏差应符合规范要求。

焊条按照规定烘干、保温。

定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。

避免强行组对，组装后接头需经检验合格，方可施焊。

焊接时应严格控制焊接线能量。

板厚大于或等于6mm的搭接角焊缝，至少焊接两遍。

施焊前须将坡口表面和两侧至少20mm范围的油污,水份、铁锈及其它有害杂质清除干净。

焊接时应采用后退引弧法，焊接弧坑应填满，多层焊的层间接头要错开，距离不低于100mm。

层间清理要仔细，发现有可疑缺陷，必须清除干净方能进入下一层焊接。

应在坡口内引弧，禁止在非焊接部位引弧。

防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

电弧擦伤处的弧坑须经打磨，使其均匀过渡到母材表面，若打磨后的母材厚度小于规定值时，则须补焊。

需焊透的角焊缝，根部应焊透。

接弧处应保证熔合良好。

每条焊缝应尽可能一次焊接完。

焊接环境

焊接环境出现下列任一情况时，须采取有效防护措施，否则不得施焊

a.风速：

大于8m/s；

b.相对湿度大于90%；

c.雨、雪环境；

d.环境温度低于-20℃；

注：

当气温高于30℃，且相对湿度超过85%时，不宜进行现场焊接。

18焊接检验

1）外观检验

储罐罐壁内侧焊缝的余高，不得大于1mm，其它罐壁对接焊缝的余高：

当δ≤12mm，纵向≤2.0mm，环向≤2.5mm；当12mm＜δ≤18mm，纵向≤3.0，环向≤3.5mm。

罐底对接焊缝的余高≤2.0mm。

焊缝宽度，应按坡口宽度两侧各增加1—2mm。

焊缝表面必须清渣。

焊缝外观及尺寸偏差应符合图纸或GB9856---986《焊接接头的基本形式与尺寸要求》。

焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。

焊缝咬肉深度不得大于0.5mm，其连续长度不得大100mm，每条焊缝咬边总长度（焊缝两侧之和）不得超过该焊缝长度的10%。

搭接角焊缝的焊脚尺寸应符合设计规定，外形应平滑过渡，咬边深度不得大于0.5mm。

对接接头的错变量应按规范要求。

2）内部检验

从事储罐无损探伤的人员，必须具有国家有关部门颁发的并与其工作相适应的资格证书。

根据JB/T4735--1997的规定，分别对罐底、罐壁、罐顶进行检测。

边缘板的每条对接焊缝外端300mm范围内应100%X射线探伤，并应符合GB3323--87中Ⅲ级规定。

罐底焊缝应采用真空箱法进行严密性试验，试验负压值不得小于0.053Mpa，无渗漏为合格。

19焊缝返修

对需要焊接返修的缺陷，应当分析产生原因，按焊接工艺评定及返修工艺卡返修。

焊缝同一部位返修次数不宜超过2次。

返修前须将缺陷清除干净，必要时可用探伤检验确定。

待补焊部位应开宽度均匀、表面平整、便于施焊的凹槽，且两端有一定的坡度。

返修焊缝性能和质量要求与原焊缝相同。

20焊接管理资料

焊缝排版图，并记录焊工代号

焊材质量证明书抄件

焊工合格证抄件

焊条保管记录

焊条烘干、发放、回收记录

焊条恒温记录

气象记录

焊缝表面质检记录

无损探伤报告

21焊接变形的矫正

虽然采取设计和工艺的预防措施可减少焊接变形，但焊接变形是不可避免的，为了更有效地控制焊接变形，在焊接后可采用机械矫正法和火焰矫正法进行矫正。

1）机械矫正法

机械矫正法控制罐底变形的原理：

利用外使受力部位产生冷塑性拉伸变形，将尺寸较短部位加以伸展，使之与尺寸较长部位相适应,从而恢复所要求的形状。

罐底机械矫正的方法主要有沿着焊缝及其热影响区锻打的锤击法，锤击方向由外向内，锤击点由外到内逐渐减少，这样有利于伸长，反之，伸长受阻碍，底板越受锤击其变形越大。

但在施工时要注意防冷脆而引起焊缝断裂。

2）火焰矫正法

火焰矫正法是对罐底的不均匀加热，产生热塑性压缩变形，使受热部位冷却后收缩，以抵消焊接变形。

罐底火焰矫正方法主要有点状加热法和线状加热法，加热顺序由内向外，加热量应逐渐减少，有利于收缩，且符合外圈收缩量小内圈收缩量大的机理；加热温度控制在相变温度以上30℃～50℃，使收缩量最大，但过高的温度会钢材组织晶粒粗大，产生较大的残余应力，大大降低底板的力学性能和承载能力。

22安全措施

电、气焊必须遵守相应的安全技术操作规程。

钢储罐内施工，照明电压不得超过36V，灯具要有灯罩。

加强现场安全防火教育制度。

现场必须具备防火、灭火设施。

超过2米高空作业必须系安全带。