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LNG儲罐的焊接方法及要求

201910-1708:49:05

LNG儲罐無論是罐體的結(jié)構(gòu)類型、施工材料還是施工工藝,對于國內(nèi)施工企業(yè)都是全新的。9%Ni鋼的焊接是內(nèi)罐建造的難點,為安裝技術(shù)難題,其施工技術(shù)在上也少數(shù)幾家公司掌握。但隨著國內(nèi)廣東大鵬LNG、福建LNG項目的相繼完工投產(chǎn),對于9%Ni鋼焊接技術(shù)的掌握有了質(zhì)的飛躍。

較常用的LNG儲罐焊接方法是手工電弧焊(SMAW)和埋弧自動焊(SAW)。儲罐的環(huán)縫采取埋弧自動焊,立縫采取手工電弧焊。埋弧自動焊和手工電弧焊各有特點,手工電弧焊可適用于各種位置焊接,但效率較低;埋弧自動焊具有很高的熔敷效率,但只適用于平焊及橫焊位置。采用合適的焊接方法和焊接材料以及正確的焊接規(guī)范參數(shù),可以獲得滿意的焊接結(jié)果。罐壁的對接立焊縫采用背襯的手工電弧焊工藝,對接環(huán)焊縫采用埋弧自動焊工藝,而罐底板的焊縫采用手工電弧焊工藝。

LNG儲罐內(nèi)罐罐壁有10層,鋼板高度3.5m左右,每層22塊,現(xiàn)場焊接,內(nèi)罐壁板呈圓筒形結(jié)構(gòu),直徑為80m,高度為35.43m。內(nèi)罐壁板為變截面厚度,壁厚12一24.9mm,底層厚度24.9mm,上部逐層減薄,較上4層為12mm,總質(zhì)量為1113.9t。底板較外圈為環(huán)板。板的卷制、坡口準備已加工完成,施工時由下逐層安裝、焊接。吊裝采用吊車及罐頂電動絞車。

安裝過程如下:第 一帶的內(nèi)罐直徑比理論值大21mm,通過楔子和螺母頂起罐壁板,在罐壁和罐底弧板間加厚6mm薄墊片,既方便焊工對罐壁立縫底部的施焊,又對大角焊縫起到保護作用,這對應(yīng)力集中的大角焊縫為重要。用厚3mm的薄墊片固定,以環(huán)縫間焊縫的根部間距。由于環(huán)縫采用埋弧自動焊完成,在T形焊縫處與手工電弧焊處容易形成夾渣、未熔合等缺陷,因此在手工施焊前對坡口進行打磨、清理異物尤為重要。

罐壁的立縫可使用倒鏈和夾具組對。應(yīng)對立縫進行背部清根。立縫的根部焊縫應(yīng)從底部之上1m加背襯向上施焊,以焊縫的間隙不會在焊接過程中收縮變小。焊接參數(shù)應(yīng)按照焊接工藝評定進行控制。安裝完第 一帶后按照圖紙組對帶壁板。吊裝組對3張鋼板后,用夾具、點焊調(diào)節(jié)立縫,在正式焊接前檢查帶的垂直度。先施焊立縫,再組對第 一個環(huán)縫,點焊,去除3mm的薄墊片,隨后焊接第 一個環(huán)縫。應(yīng)盡快進行無損檢測,及早確認焊縫質(zhì)量。4張壁板的環(huán)縫完成之后,即可開始下一帶罐壁的組對和立縫的施焊,以加快施工進度。臨時支架去除后,對罐壁做滲透試驗。

焊接直接決定了內(nèi)罐的質(zhì)量

(1)焊接工作量大。一臺16萬m3的低溫LNG儲罐,內(nèi)徑80000mm,結(jié)構(gòu)總質(zhì)量約1800t,焊縫總長度約10000m,需相應(yīng)的焊條18t、埋弧焊絲6t/焊劑7t,X射線片26000張(雙片)。

(2)焊接環(huán)境差的應(yīng)對措施。外罐與內(nèi)罐間距僅lm,在焊接內(nèi)罐時預應(yīng)力混凝土外壁已經(jīng)完成,并且9%Ni鋼板的板幅寬超過3.5m,因此對焊接設(shè)備的規(guī)格、性能以及焊接工藝提出了高的要求。為了焊接質(zhì)量,在焊接前,選擇合格并富有經(jīng)驗的焊接人員,進行現(xiàn)場培訓,考試合格,取證上崗作業(yè);焊接時嚴格執(zhí)行相應(yīng)的焊接程序,并有專人進行焊接參數(shù)測量,程序的嚴格執(zhí)行。

(3)焊接材料的匹配。如選用與9%Ni鋼化學成分相近的焊縫金屬合金系統(tǒng),焊縫金屬的低溫韌性會比母材低得多。選用鎳基合金焊接材料,焊縫組織為奧氏體,但強度較低,焊接時對熱裂紋敏感性高,熔深較淺,控制不當易產(chǎn)生未焊透及熔合不良等缺陷。我國第 一座大型LNG儲罐9%Ni鋼板(ASTMA553MTYPEI)的焊接在采用手工電弧焊時,選用直徑3.2mm的ENiCrMo6焊條;采用埋弧自動焊時,選用ThyssenMarathon104熔劑和ERNiCrMo-4φ2.4mm焊條。

(4)直流焊接時磁偏吹現(xiàn)象的預防。9%Ni鋼屬強磁性材料,用直流電源焊接時會產(chǎn)生磁偏吹現(xiàn)象。預防措施是:焊接母材從鋼廠運到工地的過程中,要避免磁化,不允許用磁力起重機。焊接過程中合理連接地線和焊接電纜,注意電纜的走向和布線方式,同時電纜線不要和工件表面接觸,可采用絕緣支架的形式架離表面;在焊完一層焊道后,測量焊縫的各點剩磁強度,若超標則應(yīng)采取去磁措施。