黃鹿

1 引言

近幾年我國鋼產(chǎn)量年均超億噸，鋼制容器儲罐與鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的發(fā)展達(dá)到了一個較好的發(fā)展時期。焊接作為連接鋼材的主要方法，在鋼結(jié)構(gòu)及鋼制容器中發(fā)揮了重要作用。據(jù)統(tǒng)計，約50%以上的鋼材在投入使用前需要經(jīng)過焊接加工處理。因此，提高焊接質(zhì)量與水平是實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。水泥儲罐的建造則是鋼結(jié)構(gòu)建筑與鋼制壓力容器儲罐的有機結(jié)合體。由于水泥儲罐存放介質(zhì)的特殊性，水泥罐雖不等同于傳統(tǒng)意義上的壓力容器或儲罐，但承建水泥儲罐筒體下端及錐體受到很大的壓強，所以整個生產(chǎn)過程節(jié)點中的焊接質(zhì)量控制尤為重要。本文以兩臺?11000mm×32000mm大型立式水泥儲罐為例，具體介紹焊接質(zhì)量的控制與管理。

2 焊前準(zhǔn)備各節(jié)點的控制與管理

2.1 母材的檢驗

工程中所用材料的質(zhì)量是決定工程質(zhì)量的關(guān)鍵，其中包括對儲罐所用的鋼板、鋼管以及其他型鋼、附件、設(shè)備等供應(yīng)廠商的資質(zhì)審核。材料必須具有相應(yīng)的合格證明書，當(dāng)無質(zhì)量證明書或?qū)|(zhì)量證明書有疑問時，應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗，檢查所用母材是否進(jìn)行過外觀處理，其表面質(zhì)量、表面銹蝕減薄量、劃痕深度是否符合GBJ128-90的有關(guān)規(guī)定。

2.2 焊材的驗收

焊接材料應(yīng)具有質(zhì)量合格證明書，根據(jù)焊接工藝選用正確的焊條、焊絲和氣體，其中焊條與焊絲合格證明書內(nèi)容應(yīng)包括熔覆金屬的化學(xué)成分和機械性能。

2.3 設(shè)備的管理

現(xiàn)場設(shè)備主要包括焊機（接線、焊鉗及焊槍）、碳弧氣刨機、磨光機、焊條烘箱及保溫筒等。應(yīng)確保財產(chǎn)安全，合理擺放與保養(yǎng)焊機，正確使用焊接設(shè)備，定期進(jìn)行除塵與點檢。

2.4 焊工培訓(xùn)與管理

參加本項目施焊的電焊工需要通過水泥儲罐的焊接工藝、施焊安全培訓(xùn)與焊接操作考試，取得相應(yīng)的項目合格證書，才能上崗進(jìn)行焊接操作。對所在的施焊班組進(jìn)行焊接技術(shù)交底，對現(xiàn)場焊接施工實行工序報檢制，加強質(zhì)量巡檢力度，確保焊接施工一次成功。

只有對“人、機、料、法、環(huán)”做出以上保障，焊接質(zhì)量的控制才有據(jù)可施。

3 施焊過程各節(jié)點的控制與管理

節(jié)點控制是指在建設(shè)工程與制造過程中，對各項工序的交接點、時間控制點，用一定有效的方式，對照原制定的進(jìn)度計劃與質(zhì)量目標(biāo)，對進(jìn)度與質(zhì)量進(jìn)行控制與檢測。該項目所設(shè)計的鋼結(jié)構(gòu)立柱高近13m，罐身高約18m，整體的結(jié)構(gòu)跨度大，所以抗震性能設(shè)計對主要鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量要求很高。項目主要制作節(jié)點包括罐頂、罐身、裙座、錐體、鋼結(jié)構(gòu)支撐的制作以及梯子平臺與接管設(shè)備的安裝，水泥儲罐簡圖及各節(jié)點標(biāo)識如圖1。

3.1 板材的控制選擇

考慮到水泥儲罐的用途與性能，故而采用焊接性較好的Q235B低碳鋼板材。從車間內(nèi)的卷板完成到施工現(xiàn)場的裝卸運輸，應(yīng)盡量避免加工好的板材變形與磨損，保證板材精度良好。罐身的圍板厚度為10mm與12mm，裙座的上下平臺厚度為32mm，中間的筋板厚度為12mm，錐體的圍板厚度為16mm。

3.2 坡口和組對選擇

根據(jù)鋼板厚度不同，鋼板坡口可采用不同的坡口形式：V型坡口。去除坡口內(nèi)部及兩側(cè)20mm內(nèi)的油、水、銹及污物，需要進(jìn)行無損探傷的焊縫應(yīng)采用磨光機將坡口及兩側(cè)打磨出金屬光澤。

3.3 焊接方法的選擇

此水泥儲罐項目采用的焊接方法為CO2焊與焊條電弧焊。CO2焊焊接效率高、成型好，裙座的厚板焊接選用該方法；罐身的環(huán)縱焊縫焊接則采用焊條電弧焊。

3.4 保證焊接環(huán)境

CO2焊接屬于熔化極氣體保護(hù)焊接，對風(fēng)力特別敏感，因此要做好防風(fēng)措施。當(dāng)CO2焊遇到施焊周圍風(fēng)速＞2m/s、焊條電弧焊遇到施焊周圍風(fēng)速＞10m/s時，在無防風(fēng)措施環(huán)境下禁止施焊；另外，遇到雨雪天氣、焊件溫度＜-20℃時，禁止施焊。每個焊工都必須遵循“明火十不燒”的要求。

3.5 焊前預(yù)熱與烘干保溫

考慮到室外作業(yè)氣溫低下，厚板在焊接過程中容易產(chǎn)生淬硬組織或氣孔裂紋等缺陷，所以在焊前必須采取預(yù)熱措施。預(yù)熱的范圍，不得小于焊縫中心線兩側(cè)各三倍板厚，且不小于100mm。鋼板預(yù)熱溫度見表1。

將J422焊條放進(jìn)烘箱進(jìn)行150～200℃的烘焙，保溫0.5～1h后置于保溫筒內(nèi)，隨用隨取，焊條重復(fù)烘干不超過三次。

3.6 控制焊接線能量

焊接過程中，必須把兩種焊接方法的線能量平均限制在40kJ/cm以內(nèi)，包括焊接操作過程中電弧的擺幅、焊接的層間溫度控制、電流電壓的調(diào)節(jié)以及速度的控制等。

3.7 確定焊接步驟

正確確定焊接步驟，可有效縮短施工周期、控制焊接變形，幾大焊接節(jié)點的焊接步驟確定如下：

（1）罐身的焊接

將圍板裝配固定好，先進(jìn)行縱縫的立焊，再進(jìn)行環(huán)縫的橫焊，最后進(jìn)行罐身周圍加強圈的間斷焊（間距為150mm、焊縫長度為200mm的平角焊與仰角焊）。

（2）裙座的焊接

考慮到整體翻轉(zhuǎn)錐體與裙座的可能性較小，對于裙座上下平臺中壁厚δ＝32mm的對接焊縫，采用背面帶襯墊的單面焊雙面成型方式，坡口角度為45°±5°的V型坡口，裝配間隙為7±1mm進(jìn)行施焊。

（3）錐體的焊接

將加工好的錐體裝配固定好，先進(jìn)行外部縱縫的立焊，再進(jìn)行外部環(huán)縫的橫焊，翻轉(zhuǎn)吊裝后，用碳弧氣刨進(jìn)行背面清根磨光，再進(jìn)行內(nèi)部的立橫焊接。

3.8 焊接材料及工藝參數(shù)的選擇

焊接工藝調(diào)節(jié)要根據(jù)實際生產(chǎn)情況而定，根據(jù)不同的焊接位置、焊接條件選擇符合產(chǎn)品質(zhì)量的工藝參數(shù)與焊接操作方法（如焊槍/焊條行進(jìn)角度、焊絲干伸長、擺弧方式等），焊接工藝參數(shù)見表2，裙座的上下平臺對接焊接工藝參數(shù)見表3，錐體的焊接工藝參數(shù)見表4。

3.9 對質(zhì)量管理人員的要求

圖1 水泥儲罐簡圖及各節(jié)點標(biāo)識

表1 鋼板預(yù)熱溫度表

表2 罐身的焊接工藝

表3 裙座的上下平臺焊接工藝

在QC工作過程中焊接檢驗員應(yīng)嚴(yán)格遵守職業(yè)道德規(guī)范，監(jiān)督檢驗每一道焊縫；學(xué)會配以焊角尺、卷尺以及防爆強光手電等檢測工具；把關(guān)每一道焊縫的目測質(zhì)量的同時，將每一道重要焊縫編號記入檢驗記錄；加強對現(xiàn)場質(zhì)量的巡檢力度，及時接受現(xiàn)場管理人員的節(jié)點報檢驗收；遇到對質(zhì)量不負(fù)責(zé)、野蠻施工的現(xiàn)象應(yīng)及時制止并責(zé)令整改，情節(jié)嚴(yán)重者將采取罰款措施進(jìn)行有效管理。

4 焊縫檢查與檢測

4.1 外觀檢查要求

根據(jù)水泥儲罐施工要求及工藝規(guī)范，焊縫的外觀檢查主要包括以下幾個方面：

（1）焊縫周圍熔渣、飛濺需清理干凈，焊縫表面不得有裂紋、氣孔、夾渣和弧坑等缺陷。

（2）焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm。

（3）焊縫兩側(cè)咬邊的總長度不得超過該焊縫的10%。

表4 錐體的焊接工藝

表5 焊縫的余高要求

圖2 罐體制作

圖3 裙座制作

圖4 錐體制作

圖5 總體預(yù)制完成

（4）罐壁縱向?qū)雍缚p不得有低于母材表面的凹陷。

（5）水泥儲罐在進(jìn)料過程中對內(nèi)壁焊縫的摩擦阻力較大，焊縫余高要求見表5。

4.2 無損檢測要求

外觀檢查合格后，根據(jù)JB/T4730-2008Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)檢測立縫及橫縫第9～12圈壁板的焊縫，對1～12圈環(huán)縫及12圈縱縫進(jìn)行40%煤油滲透檢測，T字縫要求100%的UT-Ⅱ合格，并進(jìn)行10%的RT抽檢；裙座上下平臺32mm板材對接焊縫根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)60%RT-Ⅱ合格的檢測要求，最后出具相關(guān)檢測報告，完善后一并列入最終的竣工資料。

4.3 檢驗結(jié)果

通過對每道焊縫的檢查與驗收，外部檢測與內(nèi)部探傷均應(yīng)符合要求，焊縫總體質(zhì)量良好。對不合格的焊縫根據(jù)PDCA—戴明法則的工作要點，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范制定出檢驗計劃，檢驗每個項目，得出檢驗結(jié)果并作出整改，整改記錄記入工作檔案。

預(yù)制完成后等待翻身吊裝，罐體制作節(jié)點見圖2，裙座制作見圖3，錐體制作見圖4，總體預(yù)制完成見圖5。

5 結(jié)語

目前我國大型立式水泥儲罐正在向大容積和相關(guān)產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，因此確保大型儲罐的質(zhì)量尤為重要。從大型儲罐的選材組裝到焊接的每個環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格控制。在焊接質(zhì)量控制中，焊前準(zhǔn)備、焊接過程及焊后的控制是提高大型儲罐建造質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，大型儲罐的施工必須做好重大節(jié)點的控制，從質(zhì)量控制的重點出發(fā)，做到輕重并舉、因材施檢、因材施控。

[1]張善誨.質(zhì)量管理方法及應(yīng)用[M].北京：中國計量出版社,2007,1:1-3.

[2]李亞江.焊接質(zhì)量控制與檢驗（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008,4:1-2.

[3]承壓設(shè)備無損檢測JB4730-2005[S].