十萬立方原油儲罐用國產高強鋼板08MnNiVR的冬季施工問題探討

錢媛

摘要：十萬立方原油儲罐罐體由多種材質組成，主要材料為高強鋼，其焊接工藝比較復雜，當施工過程貫穿冬季，需要在氣溫較低的冬季進行高強鋼的焊接施工，則必須采用一系列有效的技術措施方可施焊，才能保證儲罐的焊接質量。針對08MnNiVR鋼板的特點，我們采取了如下焊接工藝措施：焊前預熱，嚴格控制焊接工藝參數;焊后保溫緩冷等。實踐證明，儲罐X射線檢測合格率達97%以上，保證了儲罐的焊接質量。

關鍵詞：十萬立方原油儲罐;高強鋼;08MnNiVR;冬季施工;焊接

一、前言

隨著國內外形勢的發展和變化，原油儲備勢在必行，原油儲罐規模向大型化方向發展。以前十萬立方原油儲罐用高強鋼板依賴進口，目前，國產高強鋼板08MnNiVR在十萬立方原油儲罐上已廣泛使用。

大連國際儲備庫北區工程42座十萬立方原油儲罐，18座高強鋼板采用08MnNiVR，儲罐規格為φ80×21.97m。罐壁第一圈至第六圈和罐底邊緣板采用國產高強鋼板08MnNiVR，本工程從2009年5月1日開工，計劃2010年5月30日達到投產條件，由于工期緊，冬季停工不可能按計劃完成任務，所以需要在冬季進行焊接施工，高強鋼焊接包括罐壁縱焊縫的氣電立焊，環焊縫的埋弧自動焊及罐底邊緣板的手工電弧焊。大連地區每年12月下旬至下一年2月中旬的平均氣溫低于5℃，最低氣溫低于0℃，施工現場靠近海邊，濕度和風速都較大，以上幾種環境因素對高強鋼焊接極為不利。針對現場的實際情況，我們進行了連續的環境溫度測試，模擬工況焊接試驗，根據測試和試驗數據請專家分析論證，施焊前認真編制焊接工藝指導書，選擇合理的焊接工藝參數，同時采取有效的技術措施，并在施焊過程嚴格執行，如焊前預熱;焊后保溫緩冷等，較好的控制了焊接質量，儲罐焊縫X射線檢測一次合格率平均達97.2%，一系列技術措施的采用達到了滿意的效果，為十萬立方原油儲罐冬季施工提供技術指導和依據。

二、高強鋼板08MnNiVR的性能分析

針對高強鋼板焊接工作量包括罐壁縱焊縫、罐壁環焊縫和罐底邊緣板的對接焊縫，其焊接方法罐壁縱焊縫為氣電立焊，環焊縫為埋弧自動焊，罐底邊緣板為手工電弧焊。

1.高強鋼板08MnNiVR的化學成分及性能分析

高強鋼板08MnNiVR是寶鋼為國內大型儲罐國產化而研制開發的低合金高強度調質鋼，其化學成分穩定，淬硬傾向小，具有高強度的同時，具有較好的延展性。良好的塑性、韌性和良好的焊接性能。

2.熱裂紋

熱裂紋產生的原因主要是母材和焊材化學成分中碳及其它易產生熱裂紋的有害合金成分偏上限或超過規定含量上限時易產生。從表1看08MnNiVR鋼板含碳量較低，且S、P含量也較低所選焊材與母材化學成分相近，所以產生熱裂紋的傾向較小。

3.冷裂紋

產生冷裂紋的3大要素：淬硬傾向，氫含量及其分布，焊接接頭的拘束應力。08MnNiVR鋼板本身淬硬傾向小，但由于本工程十萬立方儲罐鋼板厚度較厚，剛性較大，在冬季施工，焊接接頭冷卻速度較快，易于硬化。從而增加了產生冷裂紋的傾向，因此，冬季進行剛強鋼焊接主要控制冷裂紋產生。

三、防止焊接冷裂紋產生的措施

1、合理選擇焊接材料

根據國際焊接協會（IIW）的推薦，焊縫金屬中的擴散氫含量劃分為4個等級，I級為超低氫級含量（0～5ml/100g），本工程高強鋼08MnNiVR氣電立焊、埋弧自動焊、手工電弧焊使用的焊材擴散氫含量均小于I級為超低氫級含量，罐壁采用全自動焊接方法進行焊接，不僅對預熱溫度和層間溫度進行有效地控制，也大大降低了焊縫中擴散氫的含量，從而避免了低溫環境下冷裂紋的產生。

2、嚴格控制焊接工藝

對于低溫環境下高強鋼08MnNiVR的焊接施工，焊接工藝控制主要包括焊接熱輸入、預熱溫度、層間溫度和焊后保溫的控制。嚴格控制焊接工藝的主要目的在于改善焊縫熱影響區和焊縫的組織，促進氫的逸出以及減少焊接拘束力。

由此可見，合理選擇焊接材料和正確的焊接工藝能有效地控制焊接冷裂紋的產生。

四、焊接施工

1、焊前準備

施工單位根據焊接工藝評定編制焊接工藝指導書，并對焊工進行培訓;按技術文件和標注規定對焊材進行管理;認真清理坡口及兩側20mm范圍內的鐵銹、油污等雜質。

2、預熱方式

罐底邊緣板的焊接采用搭建移動保溫棚，內部設置電暖氣，焊道附近用液化氣火焰進行加熱，當溫度達到101～150℃時進行焊接。

罐壁縱焊縫預熱，先將自動焊機進行封閉，另一側保溫，內部用電暖氣進行加熱，焊道附近用液化氣火焰進行加熱，當溫度達到101～150℃時進行焊接。

罐壁環焊縫預熱，將橫焊機進行封閉，另一側保溫，內部用電暖氣進行加熱。焊槍前有預熱槍頭隨焊機同步給焊道加熱當溫度達到101～150℃時進行焊接。

3、焊接熱輸入的控制

焊接熱輸入由電弧電壓、焊接電流、焊接速度來確定，焊接熱輸入的大小對熱影響區的大小和性能有很大的影響。本工程在儲罐施工前按JB/T4708-2000完成了所有焊接工藝評定，明確了焊接工藝參數控制范圍，并對進場焊工進行培訓，還進行了實際操作考試和理論知識考試，各施工單位根據焊接工藝評定編制焊接工藝指導書，正確的選擇焊接工藝參數，保證焊接熱輸入合理。合理的焊接參數不僅能使焊縫成形好還能保證焊縫質量。

五、結論

大連國際儲備庫工程有12臺十萬立原油儲罐進行了冬季施工，通過選擇合理的焊接材料，嚴格控制焊接過程的預熱溫度、層間溫度和焊接熱輸入，并對焊縫采取后熱和保溫等技術措施，有效地避免了低溫環境下焊接冷裂紋的產生，X射線檢測焊接一次合格率平均達97.2%，保證了施工工期，滿足了質量要求。

參考文獻：

[1]GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》

[2] GB 50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工規范》

[3]徐英，楊一凡，朱萍 等.《球罐和大型儲罐》

作者簡介：

錢媛（1980-）女，漢，遼寧盤錦人，中油遼河工程有限公司，工程師，本科學歷，現從事化工設備與機械設計工作。