电力行业罐体焊接工艺探讨

电力行业罐体焊接工艺探讨

张彦旺

（中国能源建设集团天津电力建设公司天津市300012）

摘要：首先介绍电力行业内的储罐类的种类，传统的焊接工艺和较为前沿的焊接工艺对比。新工艺的展望和问题。

关键词：罐体自动焊

0引言

随着我国工业的发展，储罐制作安装应用越来越广泛，尤其在电力行业内。如油罐、除盐水罐、脱硫吸收塔等。由于大型储罐体积巨大，不利于运输，只能现场制作。而焊接工作量大、易变形等问题也是行业的难题。不合适的方法，会对罐体的强度、刚度、稳定性、加工精度以及耐久性等产生影响。因此，寻找合适的焊接方法，能够保证质量、提高效率，降低成本显得尤为关键。

1大型储罐的组成

电力行业内储罐材质一般为Q235B，钢板厚度为8-14mm。另一种则为奥氏体不锈钢0Cr18Ni9,此种罐体具有足够的强度、极好的塑性和耐腐蚀性。底板和壁板一般采用对接方式，顶板采用搭接接头形式的固定顶。支撑梁和加强筋为角焊缝。其中主要焊接工作量为钢板的对接和结构的角焊缝。

2罐底板焊接工艺

罐底板由多块中腹板和边缘板焊接而成，底板厚度小，焊缝布置密集、产生波浪变形的倾向较大。传统采用V型坡口，手工电弧焊。制定合理的焊接顺序。一般原则为先焊短焊缝，后焊中长焊缝；2名焊工对称焊接；分段跳焊的原则。比较传统的施工主要为焊条电弧焊施工。现在随着二氧化碳保护焊技术的成熟，越来越多项目在此项施工中应用。它的优点是焊接速度快，效率高。综合成本是手工焊条电弧焊的1/2。二氧化碳保护焊电弧热量集中，加热面积小，二氧化碳气流有冷却作用，因此焊后变形小。但是定位焊还是以焊条电弧焊为主，因为它的灵活性。

3储罐璧板焊接工艺

储罐壁板的焊接变形主要表现在罐体的椭圆度、垂直段和局部凹凸度超标。影响椭圆度、垂直度的原因，除制作安装过程中下料尺寸精度差，工艺、工序不合理外，主要是焊接因素。纵焊缝、环焊缝的纵向收缩（沿焊缝长度方向的收缩）和横向收缩（沿焊缝宽度方向的收缩）均能造成应力变形。为减少壁板在焊接过程中德收缩变形，现有条件下，最有效的措施是刚性固定法和合理的焊接工艺。

壁板一般是由几块预制钢板组成，在现场拼装。刚性固定即是用槽钢卷制成的膨胀圈，用正反T型螺母及丝杠。在罐体内部使其与内壁接触，通过旋转丝杠调整其与壁板的贴合程度。同时还使用限位挡板，在环焊缝内侧，每隔1米焊接1块限位挡板，对壁板变形进行控制，环焊缝焊完后去除。焊缝的对口间隙和坡口角度对焊接脚变形也有较大影响，这和金属的填充量有一定关系。因此，坡口加工及最对要严格按照设计要求执行。

当然，合理的焊接工艺是至关重要的。纵焊缝需要先点焊壁板外侧大面积坡口侧，然后用角磨机清根，再焊小面坡口侧，最后焊壁板外侧。现在新式工艺，现场有使用气电立焊技术。但这应用于10mm以上中厚度板，较薄板不适用。气电立焊是一种全自动控制上升系统配用专门的药芯焊丝、以CO2气体保护进行立向对接焊焊接垂直或接近垂直位置的焊接接头。电弧轴线方向与焊缝熔深方向垂直，焊接时在焊缝的正面采用水冷铜滑块，焊缝的背面采用水冷档排(或衬垫)，药芯焊丝送入焊件和档块形成的凹槽中，熔池四面受到约束，实现单面焊双面一次成形，是一种高效焊接技术及设备。

环向焊缝必须在上下两侧的纵焊缝全部焊接完后进行。进行焊接时，要准备8名焊工，均匀分部，对称焊接。同时，采用分段跳焊法进行施焊。等外部一层焊道结束后，用角磨机清根再进行里侧焊接。当然部分现场的横向埋弧焊也逐步在应用。打底完成后，利用横向埋弧焊进行填充盖面。但在操作时，要注意行走轨道的适应性和焊枪的角度。

4储罐顶板焊接工艺

储罐顶板变形较底板和壁板的变形比较容易控制。焊接时，严格按照每隔200mm焊200mm的要求进行，由中心向外依次施焊，焊工均匀分部。主要是角焊缝，因此按要求执行，均能很好控制。焊条电弧焊和二氧化碳保护焊居多。

5不锈钢罐体焊接方法

如果采用传统的焊条电弧焊焊接罐体焊缝，不仅余高较大，而且焊渣不易清理，造成工作量较大。另外，焊条电弧焊的熔敷速率低，焊接速度慢，生产效率低。如果采用埋弧焊，则热出入量很大，而且冷却速度很慢，严重影响焊接质量。于是采用其他保护焊，用钨极氩弧焊打底焊，用熔化极混合气体保护焊焊接外侧。钨极氩弧焊，在焊前要注意将工件接头两侧30-50mm范围内的油污、灰尘、氧化膜清理掉。

6几种焊接工艺的注意事项

奥氏体焊接工艺要点：奥氏体不锈钢导热系数小而热膨胀系数大，焊接时易于产生较大的变形和焊接应力，因此尽可能选择焊接能量集中的焊接方法。由于奥氏体不锈钢导热系数小，在同样的电流下，可比低合金钢得到更大的熔深。因此，应选择较小的焊接电流。为提高焊缝的抗热裂性能和耐蚀性能，焊接时要特别注意焊接区的清洁，避免有害元素渗入焊缝。奥氏体不锈钢焊接时一般不需要预热。为了防止焊缝和热影响区的晶粒长大及碳化物的析出，保证焊接接头的塑、韧性和耐腐蚀性，应控制较低的层间温度，一般不超过150℃。

单面焊双面成型工艺对板材的直线度和被焊工件的清洁度要求较高，必须严格执行工艺规范。具体应注意以下几点：a.焊前应彻底清除工件表面的铁锈和油污，尤其是板材边缘20mm范围内的待焊部位必须彻底除锈清理，防止焊接时产生气孔。b.焊剂必须按规定要求烘干，焊丝应保持清洁、光滑，不得有油污和锈蚀。c.板材的直线度误差不能大于1.5mm，装配间隙不能大于2.5mm，防止焊穿而烧伤铜垫。d.铜垫板成型槽的尺寸应符合要求，否则会影响焊缝反面的成型效果。e.铜垫板成形槽的表面应光滑平整，若有粘渣、焊瘤等异物，必须及时清理防止焊接时工件与铜垫粘接。f.为了避免焊缝在起弧和收弧处产生焊接缺陷，焊前需在焊缝两端放置100mm×100mm的引弧板、收弧板。其材质和厚度应与工件相同。

7结论

储罐类的焊接工艺较为复杂，但在过程中严格执行工艺，通过合理的焊缝设计与选材、焊接方法的选择、焊接施工过程控制、焊中应力消除等控制错，仍可保证罐体的制作质量。同时，新型焊接设备的应用，在提高生产效率和确保质量方面又有新的保证。相信，随着科技的发展，新型的设备工艺的应用，一定能够推动建造的进步。

参考文献

[1]中国机械工程学会焊接学会《焊接手册》（1-3卷）（第3版）机械工业出版社2009.