大型儲罐罐壁開孔焊后熱處理方法探討

1、摘要大型油罐開孔壁板在制作過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外引進。中國石化工程建設(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、施工等有關(guān)單位，并邀請科研、建設(shè)單位聯(lián)合攻關(guān)研制。在油罐開孔壁板制作過程中，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，工件由臥置改為立置。試驗研制獲得成功，開孔壁板幾何尺寸和材料性能符合有關(guān)標(biāo)準的要求。關(guān)鍵詞油罐開

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，我國建造了許多大型原油罐。由于油罐開孔壁板制作時的變形控制和焊后消除應(yīng)力熱處理有一定難度，所以都是花費大量的外匯由國外制作，并經(jīng)焊后消除應(yīng)力熱處理后運回國內(nèi)安裝。為了發(fā)揮自己的技術(shù)專長、保證工期、節(jié)省費用和提高質(zhì)量，中國石化工程建設(shè)公司將原油罐開孔壁板的制作和焊后消除應(yīng)力熱處理“國產(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，進行試驗研究，取得了成功。這個成果有很大的推廣價值，今后可以不再依賴國外進口，由國內(nèi)同行自行完成此項工作。大連西太平洋石化公司新增原油罐區(qū)工程由中國石化工程建設(shè)公司總承包，洛陽石化設(shè)計院設(shè)計。需要進行熱處理的油罐開孔壁板共20塊，其中5104m3罐8塊，10104m3罐12塊，采用日本進口SPV490Q高強鋼制作。為了開展研制工作，由中國石化工程建設(shè)公司組織科研、設(shè)計和施工單位成立了研制小組，編制、評審、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施。研制小組成立后，調(diào)查了北京燕山石化公司機械廠為日本出口配套制作的開孔壁板熱處理情況；調(diào)研了日本為上海高橋石化公司10104m3油罐制作的開孔壁板熱處理報告；進行了焊接工藝試驗。然后，編制了制作、焊接和熱處理研制方案。在此基礎(chǔ)上，中國石化工程建設(shè)公司組織召開了專家論證會，對研制組提出的研制方案進行了認真、細致的研討，并確定了方案的可行性。通過對國內(nèi)外情況的調(diào)研了解到，油罐開孔壁板制作及焊后熱處理須解決3個技術(shù)關(guān)

5、鍵問題：a.控制焊接變形；先用吊車將壁板兩端輕輕吊起，用2m長樣板檢查開孔邊緣的曲率，使樣板中部與壁板間留出適當(dāng)間隙——板厚32.5mm時為3mm，板厚22mm時為6mm(不允許樣板兩端留有間隙)。此時，進行接管組對和焊接變形加固板的組對焊接，加固板焊接完畢后，再進行接管、補強圈的焊接。3開孔壁板的焊接接管與開孔板壁板的焊接，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、壁板與補強圈等。SPV490Q為低合金高強鋼，其

6、碳當(dāng)量為0.45，可焊性稍差，有一定的裂紋傾向。因此，在實施控制焊接變形措施時，應(yīng)考慮防止裂紋產(chǎn)生的措施。控制焊接變形需在兩個階段進行，壁板與接管焊接過程和熱處理過程。焊接過程的關(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。熱處理過程應(yīng)考慮在消除應(yīng)力熱處理后，殘余應(yīng)力對壁板變形的影響。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，此時應(yīng)考慮壁板自重和固定架受熱變形對壁板變形的影響。接管與開孔壁板的焊縫結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖１焊縫結(jié)構(gòu)其中，壁板與補強圈材料為SPV490Q，其余材料為16mnR，20號，Q235等。為了減少焊接時的熱輸入量，采用二氧化碳氣體保護焊，以便減少焊接變形。焊接時選用mG60(JIS)1.2焊絲，這種焊絲的化學(xué)成分見表3。表3熔敷金屬的化學(xué)成分%圖１焊縫結(jié)構(gòu)