球罐焊接质量的全面控制分析
中图分类号：p755文献标识码： a 文章编号：
由于相比其他类型的储罐，球罐具有：同样的储存容积下，球罐使用的板材最少，而且同样壁厚的材料，当做成球罐后，其耐压能力相对增大之优点，所以球罐的应用领域非常广泛，例如，在石油、化工、冶金、城市煤气等工业中，被用于储存液化石油气、液氧、液氮、液氢、液氨、氧气、氮气、天然气、城市煤气、压缩空气等易燃、易爆、有毒物料等。

我们在越来越多的使用球罐的同时，球罐开裂、爆炸事故也相伴而来。

我们对历年来50起（84台）球罐开裂、爆炸事故导致原因做了分析：焊接原因有41台，占总数的48%。

由此可见，球罐现场焊接质量的控制极其重要。

我把影响焊缝质量的因素系统的总结为：人、机、料、法、环；下面我们从这五个方面展开，对焊缝质量进行全面控制。

1、人的控制：主要指焊工管理
1.1、从事球罐焊接的焊工，必须经过严格的培训和考核，并取得省质量技术监督局颁发的锅炉压力容器焊工考试合格证书（证书在有效期内），施焊的钢材种类、焊接方法和焊接位置均与焊工本人考试合格的项目相符。

进入施工现场前，监理工程师、施工方技术负责人应对所有焊工技术交底，并组织对所有施焊焊工（包括自动焊工）现场考试，不合格焊工不得进场施焊。

2、机的控制：焊机的使用管理
2.1、施焊前，仔细检查焊接电源、送丝机构是否完好，气体预热器、气压表、气流表是否正常，输气软管、焊接电缆有无破损泄露，控制电缆接头是否接触良好。

一旦发现问题应及时修复后再进行焊接，不得带故障运行。

焊接电源应放在通风、干燥、洁净的环境中，三台焊接电源配备一个焊接房。

焊接电源的供电应单独配给，不得与其他载荷并网合用，防止电压波动和偏相而影响焊接质量。

为提高对焊接参数控制的准确性，减少电流损失和电压降，焊接电源应尽量靠近球罐。

3、料的控制：主要指焊材、保护气使用控制
3.1、焊材：1）必须有供应部门出具的焊丝、焊条的质保书，焊材上有明显的焊丝、焊条牌号、规格等标记，手弧焊焊条和药芯焊丝质量证明书应包括熔敷金属的化学成分，机械性能扩散氢含量等各项指标，并满足gb12337-2010或gb50094-2011相关标准的有关规定。

2）焊材必须有专人、专库保管，库房内应有湿度和温度调节设备，库房内适度不得大于60%，温度不应低于10℃。

焊条使用前必须在350~400℃的温度下烘烤1小时，然后置于保温箱内100~150℃温度下保温，随用随取。

烘烤员要认真做好入库与烘烤记录。

3）焊工领回焊丝后，应对焊丝外观进行仔细检查，发现材质不对、有锈蚀现象不得使用，如有水分或污垢，应进行烘烤或擦拭干净，每盘焊丝打开包装后，尽量当电用完，如未用完，应退回烘烤员放进库房保管，不许露天放置。

焊工领用焊条要是用保温桶，焊条在保温桶内存放时间不得超过4小时，否则重新烘烤，重复使
用次数不得超过2次。

4）球壳的对接焊缝以及直接与球壳焊接的焊缝必须选用低氢型药皮焊条，焊条和药芯焊丝应按批号进行扩散氢复验，扩散氢试验方法应按现行国家标准gbt3965规定进行，烘干后的实际扩散氢含量应符合下表要求：e4315和e4316≤
8ml/100g；e5015和e5016≤8ml/100g；e5515-x和e5516-x≤
6ml/100g；e6015-x和e6016-x≤4ml/100g；药芯焊丝≤6ml/100g；
3.2、保护气：1）供应部门应对所使用的co2定点购货，并定期抽查，严格保证能够co2气体纯度在99.5%以上，气体进场后应倒置48小时，打开阀门进行放空，确认没有存水后方可使用，否则不得使用。

保护气ar气符合gb4842的规定。

2）现场焊接时，应使用气体预热器对co2气体进行预热，预热温度在60℃左右，并设专人监看气体流量和瓶内压力，当瓶底低于2mpa时停止使用，并立即更换新瓶，如发现预热器不热，造成瓶口结霜现象，必须立即停止焊接，及时处理好后才能重新施焊。

4、法的控制：主要指过程工艺、方法参数等控制
4.1、焊前资料方面，施工单位必须具备同材料球罐焊接工艺评定、焊接专项方案等。

由于球罐焊缝多，焊缝中的残余应力就很大，因此焊接前还要做好组焊排版图审批。

4.2、焊接顺序应按照先纵缝后环缝、先焊大坡口后焊小坡口的原则安排。

焊工位置应均匀，并同步焊接；环缝焊接时，焊工位置应对称，并沿同一旋转方向焊接。

如焊接顺序不合理，球罐整体尺寸就不容易保证；焊缝内部产生较大的残余应力，如果应力没有消
除或消除不好的话，球罐在随后的制造或使用过程中，焊缝表面或内部在应力作用下就可能产生缺陷。

除采用对称焊控制应力外，还要依靠焊前预热、层温控制管理，参照gb50094-2011规定。

4.2.1、球罐组装完成后，应首先搭设防护棚，且每次施焊之前，焊工必须认真清理坡口及底层焊道，降低焊缝中氢元素。

4.2.2、焊接线能量是影响焊接接头质量的重要因素，过大的线能量会使热影响区加宽，导致焊缝和熔合线缺口韧性降低，过低的线能量可能造成高硬度，低韧性的热影响区组织，而且可能产程氢致裂纹。

现场施焊时，线能量易控制在12~50kj/cm。

线能量
(j/cm)=[60*焊接电流(a)*焊接电压(v)]/焊接速度（cm/min）。

根据线能量的范围，选择正确的焊接电流、焊接电压、焊接速度进行控制（详见焊接工艺卡）。

当球壳材料标准抗拉强度大于540mpa及厚度大于38mm的碳素钢或是厚度大于25mm的低合金钢的焊接，线能量必须进行测定和严格控制。

4.3、焊后：焊工自检，对于焊缝表面的裂纹、夹渣、气孔、弧坑等缺陷，可以在预热下打磨，清除干净后，用半自动焊或手工焊及时补焊，补焊工艺与正式焊接相同。

焊缝外部需要修补时，如需预热，应以修补处为中心在半径为150mm的范围内预热，预热温度应取上限焊接线能量，应在规定的范围内焊接短焊缝时线能量不应取下限值，焊接修补后有后热处理要求的应立即进行。

4.3.1、无损检测是检查焊缝内部焊接质量的最重要的工作。

它贯穿在球罐焊前、中间、焊后多道工序。

无损检测工作是由具有相
应检测资质的独立法人单位施工，对检测出的焊缝内部缺陷下达返修通知单，球罐安装单位按照通知单返修处理，返修焊缝应根据产生缺陷的原因，选用适用的焊接方法并制定修补工艺；修补前宜采用超声检测确定缺陷的位置和深度确定修补侧；当内部缺陷的清除采用碳弧气刨时，应采用砂轮清除渗碳层，打磨成圆滑过渡，并经渗透检测或磁粉检测合格后方可进行焊接修补，气刨深度不应超过板厚的2/3，当缺陷仍未清除时，应焊接修补。

补焊前均要求预热到150-200℃，焊后进行200-250℃*1.5h的后热消氢处理。

4.3.2、整体热处理是消除焊接残余应力，防止延迟裂纹产生的最重要工序。

通常设计说明中会写明是否需要热处理，入未写明按照gb50094-2011规定执行。

球罐常用钢种整体热处理温度：20r：600--650℃；16mnr：600--650℃；5mnvr：550--595℃；15mnvnr：550--580℃；07mncrmovr：545--585℃；
热处理时，最少恒温时间应按最厚球壳板对接焊缝厚度的每25mm 保持lh计算，且不应少于lh；加热时，在30o℃及以下可不控制升温速度，在300℃以上升温速度宜控制在50-80℃/ h的范围内；降温时，从热处理温度到300 ℃的降温速度宜控制在30-50℃/h范围内 300℃以下可在空气中自然冷却；在300℃以上阶段，球壳表面上任意两测温点的温差不得大于130℃。

4.3.3、水压、气密试验主要检查球罐的耐压能力和穿透性缺陷。

试压气密工序严格按照《试压气密方案》进行，发现有缺陷时，严禁焊接、敲击带压球罐，必须在泄压后处理。

5、环的控制：主要指对施焊环境的管理
施工现场焊接环境当出现：下雪、下雨、下雾；环境温度低于-5℃；手工焊时风速≥8m/s，气保焊时风速≥2m/s；相对湿度≥90%。

这些情况时，焊缝中最易带入夹渣、氢元素等，造成各种焊接缺陷，因此当发生这些情况时，必须采取具体有效的防护措施后方能焊接。

球罐组装完成焊接前做全封闭防护棚是保证焊接质量的绝好措施。

通过对上述5个方面的控制，我们就做到了对球罐焊接的全面控制，也只有将这5方面做好、做细，我们才能保证球罐的焊接质量。