球罐焊接方案1.概述本方案是为新疆库车塔河稠油技改工程石油液化气罐区三台1000m3液化石油气罐编制的。
该球罐容积为1000 m3，公称直径为12300mm，板材为20R，壁厚为48mm，结构型式为混合三带式。
1.1：工程地点：新疆库车1.2球罐结构型式及参数：结构型式见图1：设计技术参数见表1：球罐设计技术参数：表1球罐主要实物构成（单台）表2球罐本体焊缝分布及焊接工作量：表32.编制依据2.1技术文件；2.2球罐建筑施工合同；2.3行业有关标准规范：GB12337-98《钢制球形储罐》GB50094-98《球形储罐施工及验收规范》GB150-98《钢制压力容器》1999年版《压力容器安全技术监察规程》3.材质分析3.1母材：该三台球罐壳体材料为国产优质低碳钢20R。
该材料综合机械性能良好，含碳量与碳当量低，具有良好的加工性能和焊接性能。
球壳用20R钢板化学成分及机械性能：表43.2.1球罐本体平、立、横焊缝使用台湾广泰生产的KFX-712C，仰脸焊缝采用手工电弧焊，焊材采用四川自贡产的大西洋J427焊条。
KFX-712C是以纯CO2作为保护气体的钛型微合金的全位置药芯焊丝，该焊丝用于低碳钢及低合金的焊接，主要应用于造船、桥梁、建筑、机械、车辆、石油化工、压力容器等金属结构的焊接。
焊接时焊丝成型美观，电弧柔和稳定，飞溅少，脱渣性好，焊接熔敷率高，烟雾少。
具有出色的冲击韧性和优良的综合性能（见表5）：KFX-712C熔敷金属化学成分及机械性能：表5条。
该焊条为低氢钠型药皮焊条，具有良好的塑性、冲击韧性和抗裂性能，并具有良好的工艺性能，但药皮易吸水，对工种要求严，焊接前必须清洁焊件焊接区并将焊条按规定烘焙干燥。
J427焊条熔敷金属化学成分及机械性能：表64.焊接工艺评定4.1球罐焊接前应按国家现行标准《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000和设计图纸的要求进行焊接工艺评定，并做-19℃低温冲击试验，以确定合适的球罐焊接工艺规程；4.2由于球罐采用材料为20R，属于JB4708-2000标准规定之类别为I类的材料，根据JB4708、GB12337、GB50094的有关规定，角焊缝的焊接工艺评定可用对接焊缝代替。
此时实际角焊缝的焊接工艺应与球壳板对接焊缝工艺相同。
4.3人孔的锻制凸缘材质为20R，与球壳板钢材同属于JB4708类别为I的材料。
依据JB4708、GB50094的相关规定，可用球壳板的焊接工艺评定而不必重新评定。
5.焊工的培训与考试从事球罐焊接的焊工，应经相应位置及材料的操作技能的培训，《按锅炉压力容器焊工考试规则》考试合格，并取得质量监督部门颁发的有效的合格证书方可上岗施焊。
焊工施焊钢材种类、焊接方法和焊接位置等均应与本人考试合格的项目相符。
6.焊材的使用与管理6.1用与球罐焊接的焊材应符合国家现行现行标准GB/T-5117、GB/T-5118、GB10045的规定，并具有合格的质量证名书，质量证明书应包括熔敷金属的化学成分、力学性能等。
6.2用于球罐的焊接材料应是低氢型焊材，并按批号进行扩散氢含量的复验。
扩散氢试验方法按国家现行标准GB/T3965《电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法》的规定进行。
烘干后的实际扩散氢含量为药芯焊丝≤6ml/mg；低氢药皮焊条J427≤8 ml/mg。
6.3保护用二氧化碳气体应符合现行国家标准《焊接用二氧化碳》HG/T2537的规定。
且在二氧化碳气体使用前应将气瓶倒置24h，并放水处理。
6.4焊材的保管、烘干、发放程序应严格按照《焊材一级库管理规定》，焊材的烘烤、发放及使用规定》等有关规范的规定进行，并认真做好记录，保证良好的追踪性。
7.焊接环境7.1当施焊环境出现下列情况之一时，必须采取有效措施，方可进行焊接施工：1）雨雪环境；2）相对湿度在90%以上；3）风速手弧焊时大于8m/s，药芯焊丝气体保护焊时2 m/s；4）焊接环境温度在-5℃及以下。
7.2焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐0.5~1m处测量；7.3球罐焊接时应搭设防风棚，以减少天气对焊接工作的影响。
8.焊前准备8.1焊接方法与设备：8.1.1焊接方法：根据工期质量要求及我公司焊接工艺、设备的状况和条件，球罐焊接采用以药芯焊丝二氧化碳保护半自动焊为主，手工电弧为辅的方法进行；8.1.2焊接设备：药芯焊丝CO2保护半自动焊采用NBC-500CL型CO2焊机正接极；手工电弧焊Z×5-630型硅态流焊反接极。
8.2球壳板坡口及组对间隙、错边量和棱角度应符合设计图和有关标准规范的规定（如图2示），具体要求如下：3 mm；棱角度≤7 mm；组测量一点。
8.3焊前应检查坡口并认真清理母材坡口及两侧20mm范围内的铁锈、水分、油污和灰尘。
8.4焊接开始前应确认预热温度符合要求并加热均匀。
还应确认焊机工作正常、气路畅通、且CO2气体经过倒置放水处理。
9.点固焊9.1点固焊采用手工电弧焊，焊条采用J427φ3.2mm，并按正式焊接工艺规程进行；9.2点固焊应在小坡口侧（后焊侧）进行，点焊时应注意尽量不破坏球壳坡口钝边，且在正式焊接清根时将点焊层完全刨削去除；9.3点焊层长度不小于80mm，点焊两层、焊点间隔300mm，如图3所示。
点焊时应注意引弧、熄弧均应在坡口内进行，严禁划伤球壳表面，与正式施焊一9.4点固焊的质量要求应与球壳正式焊缝相同，当出现裂纹等缺陷时必须清除；9.5点固焊时应与正式施焊采用同样的预热措施。
预热方法可采用氧—乙炔焰加热，温度100~150℃，加热范围为焊点周围至少150mm，且预热应在大坡口侧进行，小坡口侧测温。
10.焊接顺序10.1焊缝编号：球罐各带板编号以英文字母表示，如图4。
同带的纵缝以球罐的零度方向为零点，沿0°~90°~180°~270°~360°方向，用阿拉伯数字按顺序依次标注，如赤道带焊缝依次为C1、C2、……、C16；环缝则以相邻两带板的字母符号来表示，如BC、CD等。
10.1.1球罐焊缝编号的表示方法：T-2306-01/02/03-x x x焊缝顺序号焊缝所在带板编号球罐工艺编号10.2球罐本体对接焊缝焊接原则：球罐本体对接焊缝的焊接采用对称等速，同步施焊的方法进行，每台球罐均应由双数焊工对称均布施焊，先焊纵缝，再焊环缝；先焊大坡口侧，气刨清根，砂轮打磨并经检验确认无缺陷后方可进行另一侧（小坡口侧）的焊接施工。
10.3球罐总体焊接顺序：赤道带纵缝外侧——下极侧板纵缝外侧——下极板纵缝外侧——赤道带纵缝内侧——下极侧板纵缝内侧——下极板纵缝内侧——赤道带下环缝外侧——下极板环缝内侧——上极中间板组对——上极侧板纵缝外侧——上极板纵缝外侧——上极侧板纵缝内侧——上极板纵缝内侧——赤道带上环缝外侧——上极板环缝外侧——赤道带上环缝内侧——上极板环缝内侧10.4纵焊缝焊接顺序：纵缝焊接采用对称焊法，双数焊工对称均布同时施焊。
如图5a示，焊接采用分段焊法，分段长度以当天焊完为宜。
10.4.1赤道带纵缝焊接顺序：采用分段法施焊，焊工（焊机）对称分布，分段方法如图5b示，每段焊缝必须一次焊完，除不可抗力因素外，中间不得停止施焊，焊接时应注意层间接头错开至少30mm。
如图5c所示。
10.4.2极板侧板纵缝焊接应由4名焊工对称均布同时施焊。
10.4.310.5环缝应有双数焊工对称均布、同向等速追尾的方法施焊，焊接过程中应注意使层间接头铺开，尤其是两焊工相邻部位，尤应注意互相配合，错开接头，防止漏焊。
如图7示。
10.6特型焊缝“T”及“Y”型焊缝的焊接：10.6.1“T”型焊缝的焊接：“T”型焊缝处纵缝的焊接应在其下部的环缝处起弧，在其上部的环缝处收弧（如图8示）。
并应在环缝开始焊接前将起、收弧处的焊缝用气刨（砂轮）去除，修磨坡口。
并经检查确认无缺陷后方可进行环缝的焊接施工。
10.6.2“Y”型焊缝的焊接：处各有4只。
“Y”9示的11.11.1必须采取预热措施。
预热规范为：温度100~150℃；预热范围为焊缝两侧各不少于150mm；11.2预热方法与控制：长焊缝的预热应采用电加热法，且应在焊接侧的背面进行，温度应均匀。
可采用测温棒或接触式表面温度计在焊接的一侧距焊缝中心50mm处对称测量。
每条焊缝的测量点数应不小于3对。
对定位焊，临时工卡具等焊接时的局部预热可采用氧-乙炔焰预热，测温同样在焊接侧距焊接中心50mm处进行；11.3层间温度：要求预热的焊道，层间温度应不低于预热温度，本球罐焊接时因壁厚较大，控制在100~180℃为宜，层温的测温方法及要求与预热相同，焊工在焊接过程中应有专人对层温进行测量和控制；11.4预热及层温控制应有专人进行，管理人员应认真负责，工作及时并作好记录。
12.焊接操作工艺要求：12.1焊接应采用窄焊道，短弧及多层多道焊，多层焊时应使层间接头错开；12.2焊接过程中应始终注意起弧和熄弧的质量，起弧时应采用后退引弧法，使起弧部位在焊接过程中重熔，以减少引弧缺陷。
熄弧时应将弧坑填满。
起、熄弧均应在焊道坡口内进行，严禁在坡口外起、熄弧，严禁划伤球罐及焊件表面；12.3开始焊接前，应认真清理坡口及两侧20mm范围内水、油、锈等污物，并确认预热温度满足要求。
焊接过程中应注意进行层间清理，焊渣及飞溅应用砂轮机打磨清除。
并目视检查无缺陷时方可进行下层焊接。
且焊接过程中应注意控制层间温度不低于预热温度；12.4施焊中无特殊情况不得中断焊接施工。
如遇不可抗力因素必须停止焊接时，防止裂纹。
再焊时必须对原焊道进行认真清理、检查，确认无缺陷后，方可接原工艺继续施焊；12.5 CO2药芯焊丝半自动焊和手工焊单侧焊缝焊完后，应进行背面清根处理。
清根采用碳弧气刨进行，应将定位焊缝完全清除，气刨清根后，用砂轮机修整刨槽，磨去渗碳层。
修整后刨槽的形状应平直光滑，其形状和尺寸如图10示，CO2气体是12.7焊接过程中应严格按焊接工艺文件的规定执行；12.8焊工焊接过程中，焊接记录人员，预热和层温管理人员，应认真作好焊接工艺规范参数，预热、层温等参数的测量和记录工作，并负责在参数变化时提醒焊工和监督焊工，严格执行焊接工艺规范的责任，在焊工不听劝告时，及时向有关人员反映；12.9在整个球罐的焊接施工过程中，应有专人做好焊接环境的监测工作，并做好记录；12.10焊缝表面应圆滑过渡至母材，由于采用多层多道焊，尤其注意各道焊缝1/3为宜，如图1112.11自检合规定对外观缺陷进行返修，打磨处理。
在此过程中，应保持焊缝温度不低于预热温度。
12.12焊缝焊接完成后，焊工应在焊缝附近打上焊工钢印标识，焊接记录员应在球罐排版图认真做焊工焊工钢印号标识。
标识部位为：立焊在焊缝右侧中部，距焊缝100mm处；环缝在焊缝上方分段中部，距焊缝100mm处，并用记号笔作长标记12.13焊接工艺参数及线能量见表7：表7-2 球罐本体焊缝焊接工艺参数手工电弧焊注：焊接线能量的控制方法为：a：CO2气体保护焊接式为：Q=IU/V×60式中：Q—焊接线能量（J/cm）；I—焊接电流（A）；U—电弧电压（V）；V—焊接速度（cm/min）。