CN109108507A - 一种大型储罐底板换新的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型储罐底板换新的焊接方法，包括焊接方法以及焊接材料的选择，根据相应的焊接方法选择对应的焊机，焊前清理，去除焊缝两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、水污物杂质，焊前防变形工装的设计安装，在焊缝的一侧200mm处装上25号槽钢并用龙门卡压实，底板对接下面加衬板，采用多层焊接的方式进行焊接，焊后检查，完成焊接；其根据不同母材的性能要求，选用不同的焊接方法和焊接材料，通过选用合理的焊接参数来减少溶液在高温的停留时间，避免强力组对，以减小焊接残余应力；其次，合理采用反变形手段和设置防变形工装技术，有效保证了底板换新没有损伤和变形的现象，延长大型储罐使用寿命。

Description

一种大型储罐底板换新的焊接方法

技术领域

本发明涉及大型储罐底板更换技术领域，具体为一种大型储罐底板换新的焊接方法。

背景技术

大型常压立式储罐在石油化工行业使用普遍，这类储罐一般采用平底结构,放置于黄砂垫层、细石沥青盖面的软基础上，而且储罐在长时间使用中会使储罐基础局部下陷，形成冷凝水的局部聚集，造成底板与基础之间长期处于潮湿不通风的环境之下，形成储罐平底下面的面腐蚀和点腐蚀，故储罐在使用当中底板被腐蚀烂穿的情况也很普遍。底板渗漏，储罐将被迫停用影响生产，重新制作安装新罐代价过高且制造周期长。底板腐蚀烂穿的原因主要包括：

（1）硝酸及其产品本身具有较大的腐蚀性。

（2）硝酸储罐在长时间使用中会使储罐底部的沥青基础下陷，在物料重量作用下造成底板有局部凹陷，形成腐蚀点，钢板在此区域就容易腐烂。

（3）底板在焊接时焊缝中存在残余应力，在使用中钢板随着物料的增减，不停受力上下运动，焊缝及其热影响区中的焊接残余应力会造成焊缝区的应力腐蚀，使焊缝及其热影响成为底板的腐蚀重灾区。

现有某一化工厂几台大型储罐的底板更换的施工任务，该储罐单台容积3000 m³、直径18m、高13m,平底、锥顶结构置于软基础上，材质为06Cr19Ni10，按用户要求将罐底更换成厚度14mm，材质为06Cr19Ni10不锈钢罐底，这样大型常压立式储罐更换底板，现有方法折除储罐上所有管道及附件，罐体整体移动，这样费用大，时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型储罐底板换新的焊接方法，根据不同母材的性能要求，选用不同的焊接方法和焊接材料，合理采用反变形手段和设置防变形工装技术，有效保证了底板换新没有损伤和变形的现象，延长大型储罐使用寿命，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大型储罐底板换新的焊接方法，包括以下步骤：

S1：焊接方法以及焊接材料的选择；

S2：焊机的选择，根据S1中相应的焊接方法选择对应的焊机；

S3：焊前清理，去除焊缝两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、水污物杂质；

S4：焊前防变形工装的设计安装，在焊缝的一侧200mm处装上25号槽钢并用龙门卡压实；

S5：底板对接下面加衬板，采用多层焊接的方式进行焊接；

S6：焊后检查，完成焊接。

优选的，所述S1中的焊接方法选用焊接热输入较小的CO₂气体保护焊，焊材选用杂质含量低并经过脱氢处理的06Cr19Ni10，根据焊材选用焊丝直径为1.2mm的ER308，气体纯度≥99.99%的CO₂。

优选的，所述S2中的焊机选用SB-10-500型熔化极半自动CO₂气体保护焊机，焊机有提前送气和滞后断气装置，配套CO₂气体加热表。

优选的，所述步骤S5具体包括以下工序：

S5.1：底板焊接时遵守分区施焊、装配定位、点一块焊一块、短焊缝先点先焊、长焊缝后焊后点以及不焊不点的原则；其中，分区用于将每行中幅板分为几个单元，每个单元由2-4块板组成；先按单元进行焊接，各单元焊接完毕后，再焊接单元间的焊缝，即完成各行中幅板的焊接，最后,完成各行中幅板间的长焊缝的焊接；

S5.2：施焊时为了防止变形，整个底板的焊接趋势采取半径中心向外辐射，施焊人员均匀分布，长焊缝采用中心向两边对称分段退焊的施焊方法，每段焊缝长度为1.5-2m，分区施焊时以每个区为一个整体；

S5.3：长焊缝焊接时在整条长焊缝一侧加设纵向加强直排板，加强直排板用30号槽钢制作，安装时用龙门卡进行固定，每条焊缝在焊完后在热态下锤击焊缝以减小焊接变形和释放焊接内应力，锤击时应采用垫板，待焊缝完全冷却后再拆除防变形工装。

优选的，所述步骤S6焊后检查具体分为以下工序：

S6.1：底板变形检查，对整个底板进行了平整度的检查，经检查底板焊接后局部凹凸变形的深度最大只有22mm；

S6.2：无损检测，对所有焊缝采用真空箱法进行严密性试验，试验负压值为53000Pa，以无泄漏为合格；其次，对底板焊接接头，进行渗透探伤及磁粉探伤，均未发现缺陷；

S6.3：焊缝的返修，在真空箱严密性试验中，发现了3个漏点，用碳弧气刨清除和角向砂轮磨光机打磨至缺陷底部后进行修补，补焊长度大于缺陷长度5倍且不小50mm，补焊完毕，对该段焊缝再次进行严密性试验，经检查3个点全部一次性返修合格。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本大型储罐底板换新的焊接方法，根据不同母材的性能要求，选用不同的焊接方法和焊接材料，母材及焊材中的杂质含量，控制在技术条件允许的范围内，通过选用合理的焊接参数来减少溶液在高温的停留时间，避免强力组对，以减小焊接残余应力；其次，合理采用反变形手段和设置防变形工装技术，有效保证了底板换新没有损伤和变形的现象，延长大型储罐使用寿命。

附图说明

图1为本发明底板剖面结构示意图；

图2为本发明底板排版顺序示意图；

图3为本发明实施例二支撑装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-2，一种大型储罐底板换新的焊接方法，包括以下步骤：

第一步：焊接方法以及焊接材料的选择，焊接方法的不同直接关系到焊接变形的大小，而焊接材料的选用更直接关系到焊缝质量和底板的使用寿命；本实施例底板材质选用杂质含量低并经过脱氢处理的06Cr19Ni10，整个底板直径为18.25ｍ，高13m，钢板厚度为14mm，选用焊接热输入较小的焊接方法，对接下面加衬板，选用CO₂气体保护焊，它不仅能减小变形还能提高焊接效率，以使焊接接头的塑性优于母材或相当，因为母材是06Cr19Ni10，根据焊材选用焊丝直径为1.2mm的ER308，气体纯度≥99.99%的CO₂；

第二步：焊机的选择，根据S1中相应的焊接方法选择对应的焊机，选用SB-10-500型熔化极半自动CO₂气体保护焊机，焊机有提前送气和滞后断气装置，配套CO₂气体加热表；

第三步：焊前清理，由于CO₂气体保护焊对油、水、锈比较敏感，故在焊缝装配好，焊接前应去除焊缝两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、水等污物杂质；

第四步：焊前防变形工装的设计安装，为更有效的防止焊接变形，采用刚性固定法即焊接前在焊缝的一侧200mm处装上25号槽钢并用龙门卡压实，其工装要到焊缝焊接以后完全冷却后才可以拆除；

第五步：底板对接下面加衬板，采用多层焊接的方式进行焊接，用快速焊接的方法减小焊接热输入以减小变形，采用多层焊接同时也更能保证焊接质量；底板焊接时遵守分区施焊、装配定位、点一块焊一块、短焊缝先点先焊、长焊缝后焊后点以及不焊不点的原则；其中，分区用于将每行中幅板分为几个单元，每个单元由2-4块板组成；先按单元进行焊接，各单元焊接完毕后，再焊接单元间的焊缝，即完成各行中幅板的焊接，最后,完成各行中幅板间的长焊缝的焊接；施焊时为了防止变形，整个底板的焊接趋势采取半径中心向外辐射，施焊人员均匀分布，长焊缝采用中心向两边对称分段退焊的施焊方法，每段焊缝长度为1.5-2m，分区施焊时以每个区为一个整体；同时，长焊缝焊接时在整条长焊缝一侧加设纵向加强直排板，加强直排板用30号槽钢制作，安装时用龙门卡进行固定，每条焊缝在焊完后在热态下锤击焊缝以减小焊接变形和释放焊接内应力，锤击时应采用垫板，不可直接敲打焊缝，待焊缝完全冷却后再拆除防变形工装；焊接参数如下表所示：

层次	材料厚度/mm	焊丝直径/mm	焊丝干伸长/mm	电流/A	电压/V	喷嘴直径/mm	气体流量/L·min<sup>-1</sup>
								1	14	1.2	10-15	210	21	16	15
2	14	1.2	10-15	200	21	16	15

第六步：焊后检查，包括底板变形检查、无损检测和焊缝的返修；其中，底板变形检查，对整个底板进行了平整度的检查，经检查底板焊接后局部凹凸变形的深度最大只有22mm；无损检测，对所有焊缝采用真空箱法进行严密性试验，试验负压值为53000Pa，以无泄漏为合格，共发现4处泄漏点，缺陷多为针状气孔；其次，对底板焊接接头，进行渗透探伤及磁粉探伤，均未发现缺陷；焊缝的返修，在真空箱严密性试验中，发现了3个漏点，用碳弧气刨清除和角向砂轮磨光机打磨至缺陷底部后进行修补，补焊长度大于缺陷长度5倍且不小50mm，补焊完毕，对该段焊缝再次进行严密性试验，经检查3个点全部一次性返修合格，完成底板换新焊接。

实施例二：

请参阅图3，一种大型储罐底板换新的焊接方法，针对底板更换的前期准备，包括以下步骤：

第一步：为了旧板拆除后能便运出以及更换用新板顺利运进去，在储罐底圈外壁板园周1/2处沿设备外壁先将10个支撑装置与设备外壁焊接，底板固定在可以承载的底面上，确保10个支撑装置均匀受力，支撑装置见附图；

第二步：将设备筒体沿底板向上割去700-800mm，将筒体和底板进行分割，将底板从设备底部移出；

第三步：参考底板排版图进行下料，底板可以分片在设备外部进行拼接，拼接幅面大小应满足底板可以顺利进入设备底部；

第四步：由于底板的面积较大，焊缝纵横交错，故底板焊接过程中最主要的是焊接变形的问题，单条短焊缝的焊接主要是角变形，而长焊缝以及焊缝与焊缝连接后还会产生波浪变形；

第五步：为了防止变形的产生，对于底板的焊接必须做好事先的排版工作和防变形工装的设计安装，焊接过程中采用较小的焊接热输入，并且严格按照顺序进行焊接，焊后采取一定的消除应力措施以消除焊缝中残存的应力；

第六步：底板在设备内部进行拼接组焊，焊接完毕检验合格后，再将设备原来割去的筒体与原上部筒体及底板进行焊接，焊接时，应先清除筒体和底板附近油污、杂质等影响焊接的缺陷。

综上所述：本大型储罐底板换新的焊接方法，根据不同母材的性能要求，选用不同的焊接方法和焊接材料，母材及焊材中的杂质含量，控制在技术条件允许的范围内，通过选用合理的焊接参数来减少溶液在高温的停留时间，避免强力组对，以减小焊接残余应力；其次，合理采用反变形手段和设置防变形工装技术，有效保证了底板换新没有损伤和变形的现象，延长大型储罐使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大型储罐底板换新的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：焊接方法以及焊接材料的选择；

S2：焊机的选择，根据S1中相应的焊接方法选择对应的焊机；

S3：焊前清理，去除焊缝两侧20mm范围内的泥沙、铁锈、油污、水污物杂质；

S4：焊前防变形工装的设计安装，在焊缝的一侧200mm处装上25号槽钢并用龙门卡压实；

S5：底板对接下面加衬板，采用多层焊接的方式进行焊接；

S6：焊后检查，完成焊接。

2.根据权利要求1所述的一种大型储罐底板换新的焊接方法，其特征在于，所述S1中的焊接方法选用焊接热输入较小的CO₂气体保护焊，焊材选用杂质含量低并经过脱氢处理的06Cr19Ni10，根据焊材选用焊丝直径为1.2mm的ER308，气体纯度≥99.99%的CO₂。

3.根据权利要求1所述的一种大型储罐底板换新的焊接方法，其特征在于，所述S2中的焊机选用SB-10-500型熔化极半自动CO₂气体保护焊机，焊机有提前送气和滞后断气装置，配套CO₂气体加热表。

4.根据权利要求1所述的一种大型储罐底板换新的焊接方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下工序：

S5.1：底板焊接时遵守分区施焊、装配定位、点一块焊一块、短焊缝先点先焊、长焊缝后焊后点以及不焊不点的原则；其中，分区用于将每行中幅板分为几个单元，每个单元由2-4块板组成；先按单元进行焊接，各单元焊接完毕后，再焊接单元间的焊缝，即完成各行中幅板的焊接，最后,完成各行中幅板间的长焊缝的焊接；

S5.2：施焊时为了防止变形，整个底板的焊接趋势采取半径中心向外辐射，施焊人员均匀分布，长焊缝采用中心向两边对称分段退焊的施焊方法，每段焊缝长度为1.5-2m，分区施焊时以每个区为一个整体；

S5.3：长焊缝焊接时在整条长焊缝一侧加设纵向加强直排板，加强直排板用30号槽钢制作，安装时用龙门卡进行固定，每条焊缝在焊完后在热态下锤击焊缝以减小焊接变形和释放焊接内应力，锤击时应采用垫板，待焊缝完全冷却后再拆除防变形工装。

5.根据权利要求1所述的一种大型储罐底板换新的焊接方法，其特征在于，所述步骤S6焊后检查具体分为以下工序：

S6.1：底板变形检查，对整个底板进行了平整度的检查，经检查底板焊接后局部凹凸变形的深度最大只有22mm；

S6.2：无损检测，对所有焊缝采用真空箱法进行严密性试验，试验负压值为53000Pa，以无泄漏为合格；其次，对底板焊接接头，进行渗透探伤及磁粉探伤，均未发现缺陷；

S6.3：焊缝的返修，在真空箱严密性试验中，发现了3个漏点，用碳弧气刨清除和角向砂轮磨光机打磨至缺陷底部后进行修补，补焊长度大于缺陷长度5倍且不小50mm，补焊完毕，对该段焊缝再次进行严密性试验，经检查3个点全部一次性返修合格。