低温储罐板材焊接1次合格率低的解决措施

杨建庭，黄礼琼，余 洋

（中国石油兰州石化公司榆林化工有限公司，陕西 榆林 719000）

某施工单位承担的某3×104m3低温乙烷储罐项目由内外2层罐体组成。外罐由11带板组成，罐内径为Φ43 500；内罐由10带板组成，罐内径为Φ41 500，罐体高度H34364，设计温度-102℃，设计压力-0.5~20 kPa，与低温乙烷接触的内罐壁板、内罐底板（包括罐底边缘板）、内罐壁加强圈及内罐附件等材料选用奥氏体不锈钢，牌号为S30408。

1 焊接原理

针对该罐的特殊性，采用规格为E308-16（A102R）Φ3.2/4.0的焊条对壁板进行多层道焊接，多层道焊接见图1。

图1 多层道焊接示意

储罐外壁板合理的坡口形式和坡口角度是保证焊缝和熔透的前提［1］，外壁板板材厚达23 mm，组对预留间隙困难，所以罐体纵、环焊缝均选择开X形坡口［2］。见图2。

图2 罐体焊缝坡口

为了有效控制环缝外侧的收缩变形和降低焊接接头的残余应力，采取环缝内侧多焊，外侧少焊及双面焊的措施。焊接方法为手工电弧焊，焊条牌号为A102R，焊接极性为直流反接，层间温度控制在150℃以内。焊接顺序为先纵缝后环缝，先大坡口后小坡口，1面焊接成形后在焊接另1面，焊接工艺参数见表1。

表1 壁板的焊接工艺参数

乙烷罐外罐每焊完1带板，就对纵、环焊缝进行100%RT检测，须达到Ⅱ级合格，100%PT检测，Ⅰ级合格。

2 焊接过程出现的缺陷

由某家无损检测公司对壁板焊缝进行100%RT检测，统计发现，外罐第2圈壁板焊接1次合格率为80%，低于焊接要求，对此就造成乙烷罐焊接1次合格率低的原因进行查找分析。RT检测射线底片显示，焊缝中心出现1条连续较宽黑线，是典型的未焊透缺陷，而在不合格底片中，这样的未焊透缺陷底片占到95%以上。

3 焊接1次合格率低的原因分析

通过总包、监理、业主和施工单位多方面讨论发现，造成焊接1次合格率低，大量出现未焊透缺陷的原因主要有以下几方面：

（1）清根不彻底。焊工在对壁板纵、环焊缝焊接前，对焊缝用砂磨机进行打磨，因壁板厚，焊缝间隙小，焊缝局部小角落未能进行打磨，焊缝根部表面存在氧化皮等杂物，影响焊缝的焊接质量；

（2）焊缝层间清理不完全。厚壁板S30408采用多层道焊接，特别是在每层焊接收弧时，焊肉较别处大，且下1层焊接时，前1层焊接氧化皮存在局部清理不完全，影响焊缝的焊接质量；

（3）焊接纪律不严格。壁板焊接过程中，存在防风棚未能起到有效作用，焊接电流不稳定现象，存在影响焊接质量的隐患。

4 焊接1次合格率低的应对措施

（1）开坡口采用机械方式进行加工，严格进行坡口质量把关；

（2）壁板进行焊接时清除坡口2侧油污，并涂抹防飞溅涂料，严格监督焊工师傅们要将焊缝中的缺陷彻底清除干净，并用钢丝刷打磨光亮，沟槽中不能存在一点渗碳、渗铜和氧化物；

（3）加强对焊接纪律的监督，焊条焊接前按要求300℃烘干，保温1 h，放在100℃保温箱内随用随取，做好焊条发放及回收记录。对防风措施的监督力度加强，确保焊接质量；

（4）奥氏体不锈钢焊前不需要进行预热，但鉴于乙烷罐壁板较厚，加之施焊环境温度低，致使钢板的焊接初始温度较低，在焊前对施焊坡口2侧100 mm进行预热至50℃左右；

（5）严格控制层间温度不高于150℃，减少焊缝过热；

（6）对焊接技师做好焊接工艺技术交底，强调不锈钢焊接的小电流、快速度、不摆动和快冷却4大要素。

5 结束语

大型低温储罐一旦接入物料后，再发现有渗漏迹象，修复难度大，不仅影响装置的正常生产运行，还带来了一系列安全环保、经济损失等问题。通过采取上述焊接措施，对焊接工艺进行优化、对焊缝坡口加工严格按图纸检查、对焊缝层间清理和北部清根全程管控、对焊工进行再次培训后，乙烷罐外罐壁板焊接一次合格率提高至97%以上，保证了焊接质量。