大型儲(chǔ)罐罐壁開(kāi)孔焊后熱處理方法探討

1、摘要大型油罐開(kāi)孔壁板在制作過(guò)程中由于焊縫比較集中，焊接變形不宜控制且很難矯形，因此以前主要是從國(guó)外引進(jìn)。中國(guó)石化工程建設(shè)公司在大連西太平洋石油化工有限公司原油罐區(qū)總承包工程中，組織設(shè)計(jì)、施工等有關(guān)單位，并邀請(qǐng)科研、建設(shè)單位聯(lián)合攻關(guān)研制。在油罐開(kāi)孔壁板制作過(guò)程中，采取預(yù)變形措施、合理的焊接順序、適宜的焊接方法和焊接規(guī)范及加固措施；焊后熱處理時(shí)，工件由臥置改為立置。試驗(yàn)研制獲得成功，開(kāi)孔壁板幾何尺寸和材料性能符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。關(guān)鍵詞油罐開(kāi)

2、孔壁板預(yù)變形焊接順序焊接規(guī)范消除應(yīng)力熱處理1前言近年來(lái)，我國(guó)建造了許多大型原油罐。由于油罐開(kāi)孔壁板制作時(shí)的變形控制和焊后消除應(yīng)力熱處理有一定難度，所以都是花費(fèi)大量的外匯由國(guó)外制作，并經(jīng)焊后消除應(yīng)力熱處理后運(yùn)回國(guó)內(nèi)安裝。為了發(fā)揮自己的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)、保證工期、節(jié)省費(fèi)用和提高質(zhì)量，中國(guó)石化工程建設(shè)公司將原油罐開(kāi)孔壁板的制作和焊后消除應(yīng)力熱處理“國(guó)產(chǎn)化”。在大連西太平洋石油化工有限公司新增原油罐(容積為5104m3和10104m3各兩具)制作安裝的

3、同時(shí)，進(jìn)行試驗(yàn)研究，取得了成功。這個(gè)成果有很大的推廣價(jià)值，今后可以不再依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口，由國(guó)內(nèi)同行自行完成此項(xiàng)工作。大連西太平洋石化公司新增原油罐區(qū)工程由中國(guó)石化工程建設(shè)公司總承包，洛陽(yáng)石化設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。需要進(jìn)行熱處理的油罐開(kāi)孔壁板共20塊，其中5104m3罐8塊，10104m3罐12塊，采用日本進(jìn)口SPV490Q高強(qiáng)鋼制作。為了開(kāi)展研制工作，由中國(guó)石化工程建設(shè)公司組織科研、設(shè)計(jì)和施工單位成立了研制小組，編制、評(píng)審、修改技術(shù)方案，并委托北京燕

4、化公司建筑安裝工程公司實(shí)施。研制小組成立后，調(diào)查了北京燕山石化公司機(jī)械廠為日本出口配套制作的開(kāi)孔壁板熱處理情況；調(diào)研了日本為上海高橋石化公司10104m3油罐制作的開(kāi)孔壁板熱處理報(bào)告；進(jìn)行了焊接工藝試驗(yàn)。然后，編制了制作、焊接和熱處理研制方案。在此基礎(chǔ)上，中國(guó)石化工程建設(shè)公司組織召開(kāi)了專(zhuān)家論證會(huì)，對(duì)研制組提出的研制方案進(jìn)行了認(rèn)真、細(xì)致的研討，并確定了方案的可行性。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外情況的調(diào)研了解到，油罐開(kāi)孔壁板制作及焊后熱處理須解決3個(gè)技術(shù)關(guān)

5、鍵問(wèn)題：a.控制焊接變形；先用吊車(chē)將壁板兩端輕輕吊起，用2m長(zhǎng)樣板檢查開(kāi)孔邊緣的曲率，使樣板中部與壁板間留出適當(dāng)間隙——板厚32.5mm時(shí)為3mm，板厚22mm時(shí)為6mm(不允許樣板兩端留有間隙)。此時(shí)，進(jìn)行接管組對(duì)和焊接變形加固板的組對(duì)焊接，加固板焊接完畢后，再進(jìn)行接管、補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接。3開(kāi)孔壁板的焊接接管與開(kāi)孔板壁板的焊接，應(yīng)考慮保證焊接質(zhì)量(全焊透工藝)和控制焊接變形，包括壁板與接管、壁板與補(bǔ)強(qiáng)圈等。SPV490Q為低合金高強(qiáng)鋼，其

6、碳當(dāng)量為0.45，可焊性稍差，有一定的裂紋傾向。因此，在實(shí)施控制焊接變形措施時(shí)，應(yīng)考慮防止裂紋產(chǎn)生的措施?？刂坪附幼冃涡柙趦蓚€(gè)階段進(jìn)行，壁板與接管焊接過(guò)程和熱處理過(guò)程。焊接過(guò)程的關(guān)鍵在于熱輸入量和焊接順序。減少熱輸入量(例如采用小規(guī)范的氣體保護(hù)焊)可以減少焊接應(yīng)力，從而減少壁板變形；合理的焊接順序，可以利用焊接順序調(diào)整焊接變形的大小和方向，從而控制焊接的總變形量和方向。熱處理過(guò)程應(yīng)考慮在消除應(yīng)力熱處理后，殘余應(yīng)力對(duì)壁板變形的影響。殘余應(yīng)

7、力的大小，除了與熱處理規(guī)范的實(shí)施工藝有關(guān)外，還受壁板在爐內(nèi)放置方式(臥置或豎置)的影響，此時(shí)應(yīng)考慮壁板自重和固定架受熱變形對(duì)壁板變形的影響。接管與開(kāi)孔壁板的焊縫結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖１焊縫結(jié)構(gòu)其中，壁板與補(bǔ)強(qiáng)圈材料為SPV490Q，其余材料為16mnR，20號(hào)，Q235等。為了減少焊接時(shí)的熱輸入量，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，以便減少焊接變形。焊接時(shí)選用mG60(JIS)1.2焊絲，這種焊絲的化學(xué)成分見(jiàn)表3。表3熔敷金屬的化學(xué)成分%圖１焊縫結(jié)構(gòu)