球罐的焊接制造

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。

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