大型原油儲(chǔ)罐浮船底板焊接工藝及檢測(cè)方法的探討

崔冬梅

（北京興油工程項(xiàng)目管理有限公司吉林省分公司，吉林 吉林 132021）

0 引 言

大型原油儲(chǔ)罐浮船由于其自重大、底板受力面廣、焊縫長(zhǎng)，制作過程中若產(chǎn)生較大應(yīng)力，將直接影響焊縫質(zhì)量，造成焊道處滲漏，甚至開裂。大型原油儲(chǔ)罐由于長(zhǎng)期容納易燃物質(zhì)，其安全性至關(guān)重要。浮船底板一旦出現(xiàn)滲漏，原油將直接與空氣接觸，極易釀成火災(zāi)，危害國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民的生命安全，并且嚴(yán)重污染環(huán)境，對(duì)生態(tài)造成破壞作用。另外，浮船滲漏后，原油中的腐蝕性化學(xué)介質(zhì)會(huì)進(jìn)一步與滲漏處的焊道及母材反應(yīng)，使?jié)B漏情況加劇，影響儲(chǔ)罐的正常使用。因此，如何保證大型原油儲(chǔ)罐浮船底板的焊接質(zhì)量，一直是相關(guān)部門十分重視的問題。

在 T102、T107 浮船底板焊接時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用了傳統(tǒng)的搭接 30 mm、雙面滿焊工藝，本以為該工藝可以使底板強(qiáng)度更大、焊接質(zhì)量更好。但是檢測(cè)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)浮船底板存在氣孔缺陷，并且波浪變形嚴(yán)重。針對(duì)這些問題，筆者提出三點(diǎn)方法和措施。該方法在中國(guó)石油四川石化原油儲(chǔ)備庫(kù)工程其他儲(chǔ)罐浮船焊接中收到了良好的效果，改進(jìn)后施工的浮船底板變形小、缺陷少，且大大提高了施工效率，改善了焊接工作環(huán)境。

1 儲(chǔ)罐浮船試水滲漏情況及原因分析

1.1 儲(chǔ)罐浮船試水滲漏情況

中國(guó)石油四川石化原油儲(chǔ)備庫(kù) 10 臺(tái) 10萬 m3儲(chǔ)罐經(jīng)過試水實(shí)驗(yàn)后，浮船滲漏情況如表1所示。表1中 T101 為1號(hào)罐內(nèi)浮船，依此類推。10 臺(tái)罐浮船滲漏點(diǎn)共計(jì) 35 處，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷均為氣孔。由表1可見，在浮船底板先施工完成的T102 及 T107 儲(chǔ)罐中，滲漏點(diǎn)最多；而采用新的措施之后的其他儲(chǔ)罐(即除了 2號(hào)罐、7號(hào)罐)，情況均有所改善。

表1 10臺(tái)10萬m3儲(chǔ)罐滲漏情況表

1.2 浮船滲漏原因分析

1.2.1 雙面密封焊工藝

浮船底板厚度 5 mm。采用上下板搭接形式，搭接長(zhǎng)度為30 mm；按設(shè)計(jì)圖紙要求，對(duì)浮船底板進(jìn)行上下表面雙面滿焊。在現(xiàn)場(chǎng)的浮船焊接施工順序?yàn)椋合卤砻嫦葦嗬m(xù)焊，即焊50 mm 間隔 300 mm，從第 1 環(huán)開始向外環(huán)焊接；待第 1 環(huán)的下表面跳焊焊完后，進(jìn)行第 1 環(huán)上表面的滿焊；而后，再繼續(xù)施焊下表面的連續(xù)焊。以此類推，一直焊至第 6 環(huán)(最后 1環(huán))(如圖1所示，圖中中心為第 1 環(huán))。每環(huán)的上下表面密封焊之后，根據(jù) GB 50128～2005 第 6.2.6條規(guī)定，浮船底板焊縫做真空試壓檢測(cè)，負(fù)壓值不低于53 kPa。

圖1 浮船焊接順序示意圖

實(shí)質(zhì)上，當(dāng)上下表面密封焊之后，浮船底板焊縫處就形成了近30 mm 寬的密閉狹長(zhǎng)通道。真空試漏初始，此通道內(nèi)的氣壓值等于大氣壓值；但當(dāng)浮船漏點(diǎn)較多時(shí)(而缺陷一般都很微小)，隨著焊縫上的真空試漏次數(shù)增多，被真空抽出的空氣量大于自然供給的空氣量，即狹長(zhǎng)通道內(nèi)的壓力值小于大氣壓。若仍用 53 kPa 負(fù)壓值做真空試壓，此時(shí)的試壓值實(shí)際上是減小了，就難以再查出微小缺陷。于是造成了真空試壓失效。

另外，采用雙面密封焊還存在一個(gè)缺點(diǎn)，即若浮船底板下表面的滲漏點(diǎn)與上表面不在同一個(gè)位置，那么就需要長(zhǎng)時(shí)間地試水浸泡，才能發(fā)現(xiàn)上表面的漏點(diǎn)。這就給試水計(jì)劃帶來一定困難。

1.2.2 采用J427焊條焊接浮船底板搭接縫

J427 焊條(E4315，直徑為φ3.2)的藥皮為低氫鈉型，其特點(diǎn)是焊縫金屬的力學(xué)性能和抗裂性能都較酸性焊條要好。但是，堿性焊條的工藝性能不如酸性焊條，飛濺較大、焊道較高、熔池溫度高、表面成形粗糙、脫渣性較差；焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒的氟化物煙塵，對(duì)工人的健康有害，必須加強(qiáng)焊接場(chǎng)所的通風(fēng)排氣。另外，J427 焊條對(duì)鐵銹、油污、水分較敏感，焊接時(shí)對(duì)坡口清理的要求高，清理不好極容易產(chǎn)生氣孔等缺陷。

四川地區(qū)常年天氣潮濕、時(shí)常下雨，而浮船底板為搭接焊縫。一旦下雨，雨水易進(jìn)入搭接層空間而無法排除，在焊接底板上表面時(shí)，焊道下的水分受熱而蒸發(fā)，大量氣體自熔池中溢出。此時(shí)使用 J427 焊條，焊道更易產(chǎn)生氣孔。除 4號(hào)罐、6號(hào)罐和9號(hào)罐以外，均用 J427 焊條焊接；浮船在試水期間，滲漏點(diǎn)均為收弧氣孔和接頭氣孔。而且，由于焊條J427的熔池溫度高，浮船底板的厚度只有 5 mm，外加雙面密封焊，必然產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，進(jìn)而影響浮船的凹凸變形。焊接浮船時(shí)，是一個(gè)受限空間。如此大的工作量，當(dāng)焊工對(duì)浮船底板進(jìn)行仰焊時(shí)，J427 產(chǎn)生的大量有害煙塵，給焊接環(huán)境造成了不利影響。

2 減少浮船滲漏點(diǎn)的三點(diǎn)措施

2.1 浮船上表面滿焊，下表面斷續(xù)焊

經(jīng)過在現(xiàn)場(chǎng)召開關(guān)于浮船底板焊接及檢測(cè)的專題會(huì)議，建設(shè)單位、監(jiān)理單位及設(shè)計(jì)單位確定采用上表面連續(xù)滿焊、下表面斷續(xù)焊施工的焊接工藝，焊接 100 mm、間隔200 mm；并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各儲(chǔ)罐未施工完的浮船底板及尚未施工的其他罐(如 4號(hào)罐、6號(hào)罐、9號(hào)罐)浮船，也采取此種方法進(jìn)行焊接，以保證真空試漏 53 kPa的負(fù)壓值不會(huì)失效。對(duì)采用這種焊接工藝焊接的浮船進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，滲漏情況得到較大改善；同時(shí)，焊接工作量大大減小，成本也相應(yīng)降低。

2.2 浮船底板采用J422焊條

采用飛濺小、熔深淺、產(chǎn)生的有害氣體少、對(duì)水分不是十分敏感的J422 酸性焊條(型號(hào) E4303，直徑為φ2.5)焊接浮船底板上表面。焊接過程中使用較小的焊接線能量，兩層成型?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施焊發(fā)現(xiàn)，采用 J422 焊條不僅焊縫成型美觀，并且 J422 形成的熔池溫度比 J427 低，底板的波浪變形量得到了有效的控制。后施工的T104、T106、T109 罐浮船底板的變形量均在規(guī)范之內(nèi)。另外，焊工的工作環(huán)境也有了一定的改觀。

2.3 浮船檢漏方法的改進(jìn)

通過檢漏方法及檢漏工藝的改進(jìn)提高焊接質(zhì)量。首先，對(duì)真空試漏的檢測(cè)時(shí)間做了明確的規(guī)定。當(dāng)浮船焊縫進(jìn)行真空試壓時(shí)，負(fù)壓值達(dá)到 53 kPa 以后，穩(wěn)壓時(shí)間要在 1 min 以上。另外，由于煤油的滲透性比水好，在浮船底板焊縫試漏試驗(yàn)中，增加煤油試漏試驗(yàn)，即在對(duì)浮船焊縫做完真空試漏后，再做一次煤油試漏。具體方法為：先在浮船底板上表面焊縫上刷白灰，再將噴壺裝滿煤油后，從浮船下表面間斷焊的搭接縫隙處噴射煤油；若有滲漏點(diǎn)，可在浮船底板上表面焊縫的石灰表面顯現(xiàn)出來，并對(duì)不合格焊縫進(jìn)行修補(bǔ)；修補(bǔ)后再做真空箱負(fù)壓檢驗(yàn)和煤油滲漏檢驗(yàn)，直到合格為止。

3 結(jié) 語

通過多次試驗(yàn)和實(shí)踐證明，以上闡述的減少浮船滲漏點(diǎn)的三點(diǎn)措施在實(shí)際應(yīng)用中切實(shí)可行。若能得到普及推廣，將大大提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化施工質(zhì)量、改善施工環(huán)境，對(duì)于本行業(yè)的焊接生產(chǎn)和檢驗(yàn)具有一定的指導(dǎo)意義。