大型储罐陶瓷衬垫焊接施工研究.pdf
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1、rquipment&Installation装置与安装大型储罐陶瓷衬垫焊接施工研究于建水中国化学工程第十三建设有限公司河北沧州061000摘要结合专用罐区项目3 7 罐组4台15 0 0 0 m储罐工程,研究陶瓷衬垫焊接在储罐施工中的应用。实践证明,陶瓷衬垫焊接与传统焊接相比质量高、经济环保、节省时间,可以进一步提高施工进度,值得推广。关键词焊接陶瓷衬垫储罐中图分类号TG47文献标识码B文章编号16 7 2-9 3 2 3(2 0 2 3)0 4-0 0 2 9-0 5焊接技术是金属加工的重要方法,是现代工业中不可取代的加工手段。陶瓷衬垫是目前广泛应用的单面焊衬垫材料,陶瓷衬垫配合氩弧焊打底焊
2、无需背面碳弧气刨清根,解决工件背面清根费时费力、碳弧气刨后槽道增碳(针对不锈钢材料尤为明显)、焊缝韧性差等难题。与双面焊相比,该施工工艺可提高焊接生产效率3 5 倍,节省材料10%,节约电能5 0%,并且操作简单,使用方便,可简化装配工序。该施工工艺现应用于天津渤化化工发展有限公司两化搬迁改造项目专用罐区项目3 7 罐组4台15 0 0 0 m3储罐。其设备特点是体积大、重量重,罐体的钢板种类多,材料为S31608,焊接质量要求高。焊缝经外观检查合格后,按NB/T47013.2-2015标准进行射线探伤检测,发现采用传统的双面手工电弧焊等传统焊接工艺,焊缝存在缺陷(未融合、气孔、夹渣)多的问题
3、;而采用陶瓷衬垫单面焊双面成型的工艺后,不仅焊接质量全部符合标准要求,而且提高了生产效率,降低了制造成本。1工法特点1.1适用范围广陶瓷衬垫单面焊双面成型工艺可以焊接薄板,也可以焊接中等厚度和大厚度的板材,适合长焊缝的焊接,如储罐焊接等,且更容易实现自动化焊接。1.2生产效率高、焊接变形小熔化及氩弧焊使用焊丝做电极,允许使用的电流密度较高,因此熔深大,熔敷速度快,生产效率比TIG焊高,厚大焊件变形比TIG小。陶瓷衬垫配合熔化及氩弧焊焊接,无论是焊接效率,还是焊接质量都有更显著的提高。1.3焊接过程易于实现自动化熔化极氩弧焊的电弧是明弧,焊接过程参数稳定,易于检测及控制,因此更容易实现自动化。本
4、方法适用于储罐等非标设备(焊接条件单一、焊接量大)的焊接工程。2工艺原理陶瓷衬垫焊接是以特殊陶质材料为衬托,使焊缝强制成形的高效、优质、低成本的焊接方式。这种焊接形式避免了清根、仰焊及狭窄封闭的环境内作业,配合本身焊接效率高、焊接合格率高的熔化极氩弧焊,使焊接生产效率成倍提高,同时减轻了焊工劳动强度,焊接质量得到保障。双面焊焊另一面时,一般需要清根,或刨或磨掉夹渣,但是本方法恰恰免除了双面焊接清根这一道工序。油化工建设 2 3.4 2 9rquipment&Installation装置与安装3施工工艺流程及操作要点陶瓷衬垫焊接的施工工艺流程示意图如图1所示。审查熟悉图纸及设计文件材料检验与管理
5、焊接工艺评定进厂抽检编制焊接施工WPS入库储存坡口准备与组对焊条烘干发放使用记录回收4053241焊工培训考试10签发合格证(a)施工示意图焊接设备准备现场施焊陶瓷衬垫不合格(b)陶瓷衬垫粘贴图3 立缝坡口形式返修图1陶瓷衬垫焊接的施工工艺流程图3.1焊前准备焊接前应彻底清除工件表面的油污、金属屑、氧化膜及其他污物,尤其是板材边缘3 0 mm范围内的待焊部位,必须彻底清理干净,防止焊接时产生焊接缺陷。焊接原理图如图2 所示。无损检查进入下道工序焊丝4052112(a)施工示意图陶瓷衬垫图2 焊接原理图3.2组对坡口形式组对坡口包括立缝坡口形式和环缝坡口形式,分别见图3 和图4。3.3焊接参数焊
6、接参数如表1、表2 所示。3.4衬垫粘贴陶瓷衬垫的安装必须与钢板贴合紧密,衬垫与衬垫接茬处应相互推紧无间隙。现场采用的陶瓷衬垫是SCA3陶瓷衬垫,其成形槽宽度为10 mm,深度为1.2 mm。陶瓷30石油化工建设2 0 2 3.0 4陶瓷衬垫4110(b)陶瓷衬垫粘贴图4环缝坡口形式块使用前经12 0 左右烘培11.5 h,随烘随用。施工时应注意将陶瓷衬垫中心线反到两头,以确保与焊缝找正对中,撕开背胶,贴好陶瓷衬垫。详见图5。图6 焊接成果焊接时,先调好焊接参数,然后在试板下端引燃电弧,使焊枪在焊缝中心处做月牙形横向摆动。当电弧超过定位焊缝时产生熔孔,焊接过程中始终保持熔孔边缘比下坡口边缘大0
7、.5 1mm较合适。电弧摆动时,电弧的位置始终低于熔孔最低点0.5 1mm,以月牙的形式进行摆动,摆动超过上坡口边的12 mm并注意摆动的速度和适当的停留时间,保证坡口内金属填充饱满。停弧或打底焊结束时,焊丝不要马上离开弧坑,以防止产生缩孔及气孔。3.7焊后背面焊缝处理rquipment&Installation装置与安装表1单面焊立缝焊接参数图示焊丝直径/mm焊丝型号焊道焊接电流/AJQ.TG316L195100焊丝2.5JQ.TG316LJQ.TG316L3105110表2 单面焊环缝焊接参数图示焊丝直径/mm焊丝型号焊道焊接电流/AJQ.TG316L1100105JQ.TG316L210
8、5110焊丝2.5JQ.TG316LJQ.TG316L(a)陶瓷衬垫正面(b)陶瓷衬垫背面图5 陶瓷衬垫3.5焊接过程(1)氩弧单面焊打底层焊接时,焊接电流按焊接参数严格控制,以防止产生裂纹。(2)打底层焊接中,坡口两根趾应完全熔透,对于坡口间隙较大时,可进行适当的手势摆动,两根趾处略作停顿,以确保焊缝背面成型良好。(3)在打底层焊接中,由于各种原因需停顿时,重新引弧应采用热接法接头,即前一次熄弧后,待熔池尚未冷却,随即引弧开始正常焊接。如熔池已完全冷却,需重新引弧前,必须用砂轮对弧坑进行修整,使弧坑形成圆滑过渡状,然后再引弧进行正常焊接。焊接过程中,任何一层或一道的焊接必须从引弧板的坡口起点
9、焊接,焊缝的终点收弧需焊至熄弧板的坡口终止。焊接成果见图6。3.6焊接方法该工艺采用打底盖面一次成形技术,焊接时焊丝的位置、摆动方法和焊接速度都是影响焊接质量的关键。210511031051104105110焊接结束后,焊工需去除焊缝背面衬垫,并检查背面焊缝是否符合要求。修补标准如表3 所示。表3 修补标准缺陷种类修补标准焊缝不成型不成型部分修补焊缝成型余高 5 mm需修补焊瘤5 除去咬边深度选用碳刨或砂轮修磨;咬边部分选焊瘤咬边缩孔修补4施工过程中应注意的问题通过现场积累经验发现,为了获得优质的反面焊缝成形,必须注意下列问题:4.1坡口的根部间隙坡口根部间隙的大小直接影响反面焊缝的宽窄和余高
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