CN105397241A - 一种用于610u2l材质球罐的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于610U2L材质球罐的焊接方法，包括步骤：1)对球罐的球壳板的焊接边缘内外侧进行坡口处理；2)根据焊缝的分布走向选择纵缝焊接法或横缝焊接法；3)按照电焊条选择标准选取电焊条，并对电焊条进行烘干处理；4)按照焊接工艺和选择的焊接法进行焊接；其中，焊接工艺要求包括焊接环境要求、焊前预热和层间温度的控制和后热消氢处理。该焊接方法能够实现对610U2L材质球罐的焊接，具有较好的应用前景。

Description

一种用于610U2L材质球罐的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种用于610U2L材质球罐的焊接方法。

背景技术

随着石油化工行业的发展，化工装置大型化，盛装低温介质的球罐越来越多。选择适宜的材质是保证球罐安全的基础。球壳板用材的选用原则是既要满足高强度，又可保证良好地成型性、优良的焊接性能、足够的缺口韧性值和长期可靠的使用性能。

近年来国内引进了一种日本生产的JFE-HITEN610U2L钢材用于制造使用工况较苛刻的球形储罐。该钢种不仅具有优良的低温韧性，且可焊性良好，焊接接头的力学性能较高。2003年该钢种首次应用于扬子石化-巴斯夫有限责任公司设计温度-48℃的2500m³丙烯球罐。该钢种良好的性能得到了各方的青睐，近年来多地采用此钢种制作盛装乙烯、丙烯等介质的高压低温球罐。

然而，目前还没有针对610U2L材质球罐的焊接方法，以解决610U2L材质在焊接过程中遇到的焊接问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于610U2L材质球罐的焊接方法。

技术方案：本发明所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1，对球罐的球壳板的焊接边缘内外侧进行坡口处理；

步骤2，根据焊缝的分布走向选择纵缝焊接法或横缝焊接法；

步骤3，按照电焊条选择标准选取电焊条，并对电焊条进行烘干处理；

步骤4，按照焊接工艺和选择的焊接法进行焊接；

其中，所述焊接工艺要求包括：

a.焊接环境要求：天气要求非雨雪天气；风速要求低于5m/s；环境温度要求在0℃以上；相对湿度要求在80％以下；

b.焊前预热和层间温度的控制：焊前预热采用电加热，预热宽度为焊缝中心两侧各距150mm，预热温度为≥125℃，用测温笔在焊缝中心两侧对称测量，每条焊缝测点不少于三对，在焊接过程中每条焊缝必须预热，以保证预热温度均匀，焊接时的层间温度应控制在180～200℃；

c.后热消氢处理：焊后应进行消氢处理，采用电加热，后热温度为180～230℃，保温时间1小时；

所述纵缝焊接法的要求包括：

d.按照从上往下分段焊接，采用多名焊工同时施焊时，焊接速度保持一致，同一时间焊接长度之差不得超过300mm；

e.采用三角形运条方法，将电焊条在焊缝两侧作停留和短弧操作，根据焊接层数确定相应的焊接参数；

f.每层的焊缝表面填平呈月牙形，第一层均采用φ3.2mm的电焊条，由下逆上焊接第一层，从第二层开始逐层加厚焊层，且每层的焊肉应在3～4mm以内，填充要均匀且整齐，最后盖面层需一次性完成，不得咬边；

g.外侧坡口焊接成形后，在内侧坡口处进行碳弧气刨清根，将第一层的焊肉清掉，采用砂轮磨除渗碳层、修整刨槽，槽底半径应大于5mm，完毕后坡口表面进行100％磁粉检查，合格后再进行内侧坡口焊接；

所述横缝焊接法的要求包括：

h.在对焊件上缝焊接时，由两头往中间焊，在对焊件下缝焊接时，由中间往两头焊，两台焊机同时焊一条缝；

i.在对赤道大环缝焊接时，采用多名焊工同时施焊，等分圆周长，逆时针方向等速施焊，同一时间第一层和第二层焊接长度相差不得超过300mm，在每个人分段范围内采用分段退焊法，多层多道焊；

j.打底焊采用椭圆形运条法，电焊条前进方向与焊缝切线方向呈30～45°的倾角；

k.第二层以上采用压道焊，且每层必须彻底清渣。

采用a、b和c三项焊接工艺要求对球罐的焊接工艺进行限定，能够有效确保610U2L材质球罐的焊接质量，避免焊接返工，提高施工效率；采用d、e、f和g四项焊接要求对纵缝焊接法进行限定，有效提高了纵缝的焊接质量；采用每层的焊缝表面填平呈月牙形，能够便于清渣更方便下一层的焊接；采用由下逆上焊接第一层，有利于内清根，将气孔清掉；采用h、i、j和k四项焊接要求对横缝焊接法进行限定，能够有效提高横缝焊接质量。

作为本发明的进一步限定方案，所述纵缝焊接法和横缝焊接法的要求中，采用多名焊工同时施焊时，焊接接头处应与焊缝丁字缝错开，且两个焊工汇集交接处应错开50～100mm。该设计能够防止焊接接头集中在同一断面上，从而有效提高焊接接头处的结构强度。

作为本发明的进一步限定方案，步骤1)中，坡口处理要求根据球壳体的厚度确定坡口的角度，且需要清理在坡口表面和两侧50mm范围内的有害杂质。清除有害杂质能够确保焊接质量。

作为本发明的进一步限定方案，有害杂质包括铁锈和油污。

作为本发明的进一步限定方案，步骤3)中，电焊条选择标准要求电焊条中扩散氢含量小于5.0ml/100g。

作为本发明的进一步限定方案，步骤3)中，烘干处理要求在2小时内温度上升至350～400℃，并维持该温度1～2小时，在降温时要求在1小时内温度下降至100～150℃，并维持该温度至少3个小时。烘干处理能够有效提高电焊条在焊接时的焊接质量。

作为本发明的进一步限定方案，焊接层数与焊接参数的对应关系参见表1：

表1

采用分层设定不同的焊接参数，能够有效增强焊接后的结构强度。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：(1)采用a、b和c三项焊接工艺要求对球罐的焊接工艺进行限定，能够有效确保610U2L材质球罐的焊接质量，避免焊接返工，提高施工效率；(2)采用d、e、f和g四项焊接要求对纵缝焊接法进行限定，有效提高了纵缝的焊接质量；(3)采用每层的焊缝表面填平呈月牙形，能够便于清渣更方便下一层的焊接；(4)采用由下逆上焊接第一层，有利于内清根，将气孔清掉；(5)采用h、i、j和k四项焊接要求对横缝焊接法进行限定，能够有效提高横缝焊接质量。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的烘干处理温度控制曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1所示，本发明提供的一种用于610U2L材质球罐的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1，对球罐的球壳板的焊接边缘内外侧进行坡口处理；

步骤2，根据焊缝的分布走向选择纵缝焊接法或横缝焊接法；

步骤3，按照电焊条选择标准选取电焊条，并对电焊条进行烘干处理；

步骤4，按照焊接工艺和选择的焊接法进行焊接；

其中，焊接工艺要求包括：

a.焊接环境要求：天气要求非雨雪天气；风速要求低于5m/s；环境温度要求在0℃以上；相对湿度要求在80％以下；

b.焊前预热和层间温度的控制：焊前预热采用电加热，预热宽度为焊缝中心两侧各距150mm，预热温度为≥125℃，用测温笔在焊缝中心两侧对称测量，每条焊缝测点不少于三对，在焊接过程中每条焊缝必须预热，以保证预热温度均匀，焊接时的层间温度应控制在180～200℃；

c.后热消氢处理：焊后应进行消氢处理，采用电加热，后热温度为180～230℃，保温时间1小时；

纵缝焊接法的要求包括：

d.按照从上往下分段焊接，采用多名焊工同时施焊时，焊接速度保持一致，同一时间焊接长度之差不得超过300mm；

e.采用三角形运条方法，将电焊条在焊缝两侧作停留和短弧操作，根据焊接层数确定相应的焊接参数；

f.每层的焊缝表面填平呈月牙形，便于清渣更方便下一层的焊接，第一层均采用φ3.2mm的电焊条，由下逆上焊接第一层，这样有利于内清根，把气孔清掉，从第二层开始逐层加厚焊层，且每层的焊肉应在3～4mm以内，填充要均匀且整齐，最后盖面层需一次性完成，不得咬边；

g.外侧坡口焊接成形后，在内侧坡口处进行碳弧气刨清根，将第一层的焊肉清掉，采用砂轮磨除渗碳层、修整刨槽，槽底半径应大于5mm，完毕后坡口表面进行100％磁粉检查，合格后再进行内侧坡口焊接；

横缝焊接法的要求包括：

h.在对球壳体上缝焊接时，由两头往中间焊，在对球壳体下缝焊接时，由中间往两头焊，两台焊机同时焊一条缝；

i.在对赤道大环缝焊接时，采用多名焊工同时施焊，等分圆周长，逆时针方向等速施焊，同一时间第一层和第二层焊接长度相差不得超过300mm，在每个人分段范围内采用分段退焊法，多层多道焊；

j.打底焊采用椭圆形运条法，电焊条前进方向与焊缝切线方向呈30～45°的倾角；

h.第二层以上采用压道焊，且每层必须彻底清渣。

其中，所述纵缝焊接法和横缝焊接法的要求中，采用多名焊工同时施焊时，焊接接头处应与焊缝丁字缝错开，且两个焊工汇集交接处应错开50～100mm；在步骤1)中，坡口处理要求根据焊件的厚度确定坡口的角度，且需要清理在坡口表面和两侧50mm范围内的有害杂质，有害杂质一般为铁锈和油污；在步骤3)中，电焊条选择标准要求电焊条中扩散氢含量小于5.0ml/100g；在步骤3)中，烘干处理要求在2小时内温度上升至350～400℃，并维持该温度1～2小时，在降温时要求在1小时内温度下降至100～150℃，并维持该温度至少3个小时，如图2所示；焊接层数与焊接参数的对应关系参见表1：

表1

在对求罐体的各个球壳板进行焊接时，外侧焊接顺序依次为：赤道带纵缝外、上极边板纵缝外、上极中板拼缝外、上极边板月牙缝外、下极边板纵缝外、下极中板拼缝外、下极边板月牙缝外以及赤道带上下大环缝外。在外侧焊接完成后，需要进行内侧气刨清根，在按照上面的顺序进行内侧焊接。

焊接时的注意事项包括：

(1)单面焊缝一次焊接成形，如果中途停止焊接，则一条焊缝最少焊两层以上，在下一次焊接时需预热后再焊；

(2)每道焊缝均应连续地从始端焊到终端，更换焊条的动作要快，必须在5秒钟内完成，不论任何冷接头都要修磨再施焊；

(3)纵向焊道的焊肉焊到环向焊缝的中心，在环缝焊接前磨掉；

(4)严禁在坡口外引弧，引弧采用回焊焊道引弧法，即在焊接前方10～15mm处引弧，然后拉回接头处焊接，始端将弧坑填满。

在焊接完成后，需要对焊缝进行清根和打磨，当大坡口一侧焊接完后，在小坡口内侧清根。碳弧气刨采用φ8mm的碳棒，电焊机直流正接法，清根后的坡口形状宽窄均匀一致，然后用砂轮机打磨氧化层，直至呈现金属光泽为止，打磨后的坡口应进行100％的磁粉检查，如发现缺陷立即消除再进行焊接。

在对焊接完成后的焊缝进行检查时，需要注意：

a.焊缝和热影响区表面不得有裂纹；

b.焊缝表面不得有咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷，不得有熔渣飞溅物；

c.焊缝宽度比坡口每边应增宽2±1mm。

依据《3000m3LPG球罐制造安装技术条件》及焊缝焊后几何尺寸质量要求符合下表2：

表2

序号	检查项目	允许偏差(mm)
			1	焊后角变形	≤5
2	球罐焊接后最大直径与最小直径	＜65
			3	外表面焊缝余高	0～1
5	内表面焊缝余高	0～1
			6	支柱垂直度	≤12

在对焊接完成后的焊缝的表面缺陷进行修补时：用砂轮机修磨，修磨范围内斜度至少为3:1，工卡具气刨后，当表面缺陷深度超过1.3mm时应补焊，补焊工艺同正式焊接工艺相同；补焊后修磨圆滑过度，修补后做MT检查。

在对焊接完成后的焊缝的内部缺陷进行修补时要求：

a.焊缝内部缺陷修补前，用超声波检测缺陷深度，确定缺陷性质，消除与补焊缺陷深度，不得超过球壳板厚的2/3，超过时在背面进行消除缺陷、补焊，焊补长度大于50mm；

b.采用碳弧气刨消除缺陷时，缺陷消除后用砂轮机整修，磨去氧化层再补焊；

c.补焊工艺与球罐正式焊接工艺相同，补焊后进行外观检查和无损检测，补焊的次数和补焊的工艺应做好详细记录；

d.同一部位的返修不得超过两次，如超过两次必须采取可靠有效的工艺措施，并经单位技术负责人批准后方可进行。

在球罐内、外焊接成形后，经外观检查合格进行检测，检测项目包括：

(1)无损检测

无损检测在焊后经外观检查合格36小时后进行。球壳的对接焊缝(包括人孔补强件与人孔法兰的焊缝)，应采用100％TOFD检测，并进行20％射线复测,执行标准JB/T4730-2005Ⅱ级为合格；

(2)磁粉检测

磁粉检测在热处理前、热处理后及水压试验后进行。球罐对接焊缝的内外表面(包括定位块、卡具、球皮修补等处)，补强圈或支柱角焊缝的外表面，进行100％焊缝长度的磁粉检测，按JB/T4730-2005Ⅰ级为合格；

(3)缺陷经修、补后的检测

焊缝内部存在超标缺陷，在缺陷清除后补焊，外观检查合格后，按原检测工艺实施检测。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对球罐的球壳板的焊接边缘内外侧进行坡口处理；

步骤2，根据焊缝的分布走向选择纵缝焊接法或横缝焊接法；

步骤3，按照电焊条选择标准选取电焊条，并对电焊条进行烘干处理；

步骤4，按照焊接工艺和选择的焊接法进行焊接；

其中，所述焊接工艺要求包括：

a.焊接环境要求：天气要求非雨雪天气；风速要求低于5m/s；环境温度要求在0℃以上；相对湿度要求在80％以下；

b.焊前预热和层间温度的控制：焊前预热采用电加热，预热宽度为焊缝中心两侧各距150mm，预热温度为≥125℃，用测温笔在焊缝中心两侧对称测量，每条焊缝测点不少于三对，在焊接过程中每条焊缝必须预热，以保证预热温度均匀，焊接时的层间温度应控制在180～200℃；

c.后热消氢处理：焊后应进行消氢处理，采用电加热，后热温度为180～230℃，保温时间1小时；

所述纵缝焊接法的要求包括：

d.按照从上往下分段焊接，采用多名焊工同时施焊时，焊接速度保持一致，同一时间焊接长度之差不得超过300mm；

e.采用三角形运条方法，将电焊条在焊缝两侧作停留和短弧操作，根据焊接层数确定相应的焊接参数；

f.每层的焊缝表面填平呈月牙形，第一层均采用φ3.2mm的电焊条，由下逆上焊接第一层，从第二层开始逐层加厚焊层，且每层的焊肉应在3～4mm以内，填充要均匀且整齐，最后盖面层需一次性完成，不得咬边；

g.外侧坡口焊接成形后，在内侧坡口处进行碳弧气刨清根，将第一层的焊肉清掉，采用砂轮磨除渗碳层、修整刨槽，槽底半径应大于5mm，完毕后坡口表面进行100％磁粉检查，合格后再进行内侧坡口焊接；

所述横缝焊接法的要求包括：

h.在对球壳板上缝焊接时，由两头往中间焊，在对球壳板下缝焊接时，由中间往两头焊，两台焊机同时焊一条缝；

i.在对赤道大环缝焊接时，采用多名焊工同时施焊，等分圆周长，逆时针方向等速施焊，同一时间第一层和第二层焊接长度相差不得超过300mm，在每个人分段范围内采用分段退焊法，多层多道焊；

j.打底焊采用椭圆形运条法，电焊条前进方向与焊缝切线方向呈30～45°的倾角；

k.第二层以上采用压道焊，且每层必须彻底清渣。

2.根据权利要求1所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，所述纵缝焊接法和横缝焊接法的要求中，采用多名焊工同时施焊时，焊接接头处应与焊缝丁字缝错开，且两个焊工汇集交接处应错开50～100mm。

3.根据权利要求1或2所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，步骤1)中，坡口处理要求根据球壳板的厚度确定坡口的角度，且需要清理在坡口表面和两侧50mm范围内的有害杂质。

4.根据权利要求3所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，有害杂质包括铁锈和油污。

5.根据权利要求1或2所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，步骤3)中，电焊条选择标准要求电焊条中扩散氢含量小于5.0ml/100g。

6.根据权利要求1或2所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，步骤3)中，烘干处理要求在2小时内温度上升至350～400℃，并维持该温度1～2小时，在降温时要求在1小时内温度下降至100～150℃，并维持该温度至少3个小时。

7.根据权利要求1或2所述的用于610U2L材质球罐的焊接方法，其特征在于，焊接层数与焊接参数的对应关系参见表1：

表1