十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐用國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼板08MnNiVR的冬季施工問(wèn)題探討

錢(qián)媛

摘要：十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐罐體由多種材質(zhì)組成，主要材料為高強(qiáng)鋼，其焊接工藝比較復(fù)雜，當(dāng)施工過(guò)程貫穿冬季，需要在氣溫較低的冬季進(jìn)行高強(qiáng)鋼的焊接施工，則必須采用一系列有效的技術(shù)措施方可施焊，才能保證儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量。針對(duì)08MnNiVR鋼板的特點(diǎn)，我們采取了如下焊接工藝措施：焊前預(yù)熱，嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù);焊后保溫緩冷等。實(shí)踐證明，儲(chǔ)罐X射線(xiàn)檢測(cè)合格率達(dá)97%以上，保證了儲(chǔ)罐的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐;高強(qiáng)鋼;08MnNiVR;冬季施工;焊接

一、前言

隨著國(guó)內(nèi)外形勢(shì)的發(fā)展和變化，原油儲(chǔ)備勢(shì)在必行，原油儲(chǔ)罐規(guī)模向大型化方向發(fā)展。以前十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐用高強(qiáng)鋼板依賴(lài)進(jìn)口，目前，國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼板08MnNiVR在十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐上已廣泛使用。

大連國(guó)際儲(chǔ)備庫(kù)北區(qū)工程42座十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐，18座高強(qiáng)鋼板采用08MnNiVR，儲(chǔ)罐規(guī)格為φ80×21.97m。罐壁第一圈至第六圈和罐底邊緣板采用國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼板08MnNiVR，本工程從2009年5月1日開(kāi)工，計(jì)劃2010年5月30日達(dá)到投產(chǎn)條件，由于工期緊，冬季停工不可能按計(jì)劃完成任務(wù)，所以需要在冬季進(jìn)行焊接施工，高強(qiáng)鋼焊接包括罐壁縱焊縫的氣電立焊，環(huán)焊縫的埋弧自動(dòng)焊及罐底邊緣板的手工電弧焊。大連地區(qū)每年12月下旬至下一年2月中旬的平均氣溫低于5℃，最低氣溫低于0℃，施工現(xiàn)場(chǎng)靠近海邊，濕度和風(fēng)速都較大，以上幾種環(huán)境因素對(duì)高強(qiáng)鋼焊接極為不利。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我們進(jìn)行了連續(xù)的環(huán)境溫度測(cè)試，模擬工況焊接試驗(yàn)，根據(jù)測(cè)試和試驗(yàn)數(shù)據(jù)請(qǐng)專(zhuān)家分析論證，施焊前認(rèn)真編制焊接工藝指導(dǎo)書(shū)，選擇合理的焊接工藝參數(shù)，同時(shí)采取有效的技術(shù)措施，并在施焊過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行，如焊前預(yù)熱;焊后保溫緩冷等，較好的控制了焊接質(zhì)量，儲(chǔ)罐焊縫X射線(xiàn)檢測(cè)一次合格率平均達(dá)97.2%，一系列技術(shù)措施的采用達(dá)到了滿(mǎn)意的效果，為十萬(wàn)立方原油儲(chǔ)罐冬季施工提供技術(shù)指導(dǎo)和依據(jù)。

二、高強(qiáng)鋼板08MnNiVR的性能分析

針對(duì)高強(qiáng)鋼板焊接工作量包括罐壁縱焊縫、罐壁環(huán)焊縫和罐底邊緣板的對(duì)接焊縫，其焊接方法罐壁縱焊縫為氣電立焊，環(huán)焊縫為埋弧自動(dòng)焊，罐底邊緣板為手工電弧焊。

1.高強(qiáng)鋼板08MnNiVR的化學(xué)成分及性能分析

高強(qiáng)鋼板08MnNiVR是寶鋼為國(guó)內(nèi)大型儲(chǔ)罐國(guó)產(chǎn)化而研制開(kāi)發(fā)的低合金高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，其化學(xué)成分穩(wěn)定，淬硬傾向小，具有高強(qiáng)度的同時(shí)，具有較好的延展性。良好的塑性、韌性和良好的焊接性能。

2.熱裂紋

熱裂紋產(chǎn)生的原因主要是母材和焊材化學(xué)成分中碳及其它易產(chǎn)生熱裂紋的有害合金成分偏上限或超過(guò)規(guī)定含量上限時(shí)易產(chǎn)生。從表1看08MnNiVR鋼板含碳量較低，且S、P含量也較低所選焊材與母材化學(xué)成分相近，所以產(chǎn)生熱裂紋的傾向較小。

3.冷裂紋

產(chǎn)生冷裂紋的3大要素：淬硬傾向，氫含量及其分布，焊接接頭的拘束應(yīng)力。08MnNiVR鋼板本身淬硬傾向小，但由于本工程十萬(wàn)立方儲(chǔ)罐鋼板厚度較厚，剛性較大，在冬季施工，焊接接頭冷卻速度較快，易于硬化。從而增加了產(chǎn)生冷裂紋的傾向，因此，冬季進(jìn)行剛強(qiáng)鋼焊接主要控制冷裂紋產(chǎn)生。

三、防止焊接冷裂紋產(chǎn)生的措施

1、合理選擇焊接材料

根據(jù)國(guó)際焊接協(xié)會(huì)（IIW）的推薦，焊縫金屬中的擴(kuò)散氫含量劃分為4個(gè)等級(jí)，I級(jí)為超低氫級(jí)含量（0～5ml/100g），本工程高強(qiáng)鋼08MnNiVR氣電立焊、埋弧自動(dòng)焊、手工電弧焊使用的焊材擴(kuò)散氫含量均小于I級(jí)為超低氫級(jí)含量，罐壁采用全自動(dòng)焊接方法進(jìn)行焊接，不僅對(duì)預(yù)熱溫度和層間溫度進(jìn)行有效地控制，也大大降低了焊縫中擴(kuò)散氫的含量，從而避免了低溫環(huán)境下冷裂紋的產(chǎn)生。

2、嚴(yán)格控制焊接工藝

對(duì)于低溫環(huán)境下高強(qiáng)鋼08MnNiVR的焊接施工，焊接工藝控制主要包括焊接熱輸入、預(yù)熱溫度、層間溫度和焊后保溫的控制。嚴(yán)格控制焊接工藝的主要目的在于改善焊縫熱影響區(qū)和焊縫的組織，促進(jìn)氫的逸出以及減少焊接拘束力。

由此可見(jiàn)，合理選擇焊接材料和正確的焊接工藝能有效地控制焊接冷裂紋的產(chǎn)生。

四、焊接施工

1、焊前準(zhǔn)備

施工單位根據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝指導(dǎo)書(shū)，并對(duì)焊工進(jìn)行培訓(xùn);按技術(shù)文件和標(biāo)注規(guī)定對(duì)焊材進(jìn)行管理;認(rèn)真清理坡口及兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等雜質(zhì)。

2、預(yù)熱方式

罐底邊緣板的焊接采用搭建移動(dòng)保溫棚，內(nèi)部設(shè)置電暖氣，焊道附近用液化氣火焰進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到101～150℃時(shí)進(jìn)行焊接。

罐壁縱焊縫預(yù)熱，先將自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行封閉，另一側(cè)保溫，內(nèi)部用電暖氣進(jìn)行加熱，焊道附近用液化氣火焰進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到101～150℃時(shí)進(jìn)行焊接。

罐壁環(huán)焊縫預(yù)熱，將橫焊機(jī)進(jìn)行封閉，另一側(cè)保溫，內(nèi)部用電暖氣進(jìn)行加熱。焊槍前有預(yù)熱槍頭隨焊機(jī)同步給焊道加熱當(dāng)溫度達(dá)到101～150℃時(shí)進(jìn)行焊接。

3、焊接熱輸入的控制

焊接熱輸入由電弧電壓、焊接電流、焊接速度來(lái)確定，焊接熱輸入的大小對(duì)熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響。本工程在儲(chǔ)罐施工前按JB/T4708-2000完成了所有焊接工藝評(píng)定，明確了焊接工藝參數(shù)控制范圍，并對(duì)進(jìn)場(chǎng)焊工進(jìn)行培訓(xùn)，還進(jìn)行了實(shí)際操作考試和理論知識(shí)考試，各施工單位根據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝指導(dǎo)書(shū)，正確的選擇焊接工藝參數(shù)，保證焊接熱輸入合理。合理的焊接參數(shù)不僅能使焊縫成形好還能保證焊縫質(zhì)量。

五、結(jié)論

大連國(guó)際儲(chǔ)備庫(kù)工程有12臺(tái)十萬(wàn)立原油儲(chǔ)罐進(jìn)行了冬季施工，通過(guò)選擇合理的焊接材料，嚴(yán)格控制焊接過(guò)程的預(yù)熱溫度、層間溫度和焊接熱輸入，并對(duì)焊縫采取后熱和保溫等技術(shù)措施，有效地避免了低溫環(huán)境下焊接冷裂紋的產(chǎn)生，X射線(xiàn)檢測(cè)焊接一次合格率平均達(dá)97.2%，保證了施工工期，滿(mǎn)足了質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》

[2] GB 50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工規(guī)范》

[3]徐英，楊一凡，朱萍 等.《球罐和大型儲(chǔ)罐》

作者簡(jiǎn)介：

錢(qián)媛（1980-）女，漢，遼寧盤(pán)錦人，中油遼河工程有限公司，工程師，本科學(xué)歷，現(xiàn)從事化工設(shè)備與機(jī)械設(shè)計(jì)工作。