動力廠不銹鋼污水處理罐罐底邊緣板對接焊縫未熔合原因分析及返修

孟慶波 李佳庭

摘要：某公司動力廠3000立方不銹鋼立式圓筒形污水處理罐，罐底板設計時采用了帶墊板的對接焊縫。焊后邊緣板對接焊縫外側300mm出現了未熔合缺陷，通過分析未熔合缺陷產生原因及制定返修措施，焊接一次性成功，檢測未發現不允許的缺陷。保證了不銹鋼污水處理罐的順利投用和之后的安全運行。

Abstract： The 3000 cubic stainless steel vertical cylindrical sewage treatment tank of a company's power plant was designed with butt welds with backing plates. After welding， a non-fusion defect appeared on the outer side 300mm of the butt weld of the edge plate. By analyzing the cause of the non-fusion defect and formulating repair measures， the welding was successful at one time， and the detection did not find any impermissible defects， ensuring the smooth operation of the stainless steel sewage treatment tank and safe operation afterwards.

關鍵詞：不銹鋼;立式圓筒形儲罐;邊緣板對接焊縫;墊板;未熔合;檢測

Key words： stainless steel;vertical cylindrical storage tank;edge plate butt weld;backing plate;unfused;inspection

中圖分類號：TG441.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）31-0105-02

0? 引言

S30408材質屬于常用的奧氏體不銹鋼，此種鋼材以其良好的力學性能、耐高低溫性能以及耐腐蝕性能，廣泛的應用在石油、石化、電力、機械等特種行業。但是此種鋼材電阻率大，線膨脹系數大，導熱性能差，液態高溫金屬流動性能差，現場焊接時極易產生比較大的焊接變形和焊接應力，常常因此導致焊接缺陷產生。本處的3000立奧氏體不銹鋼立式圓筒形鋼制污水處理罐，采用的即是材質為S30408的奧氏體不銹鋼。

1? 焊接缺陷描述

某公司動力廠3000立不銹鋼立式圓筒形污水處理罐，罐底板設計時采用了帶墊板的對接焊縫。罐底板材質為S30408，板厚為10mm，長度為1170mm。墊板材質為S30408，厚度為5mm，寬度為60mm，長度為與罐底板等長。罐底弓形邊緣板對接焊縫及組對間隙如圖1所示。

2020年8月7日，該不銹鋼立式圓筒形污水處理罐，罐底弓形邊緣板焊縫組對完成。罐底弓形邊緣板對接焊縫，組對時間隙設置為8mm[1]，經甲乙雙方檢查確認組對質量合格。弓形邊緣板對接焊縫，焊縫總數量為10條。

2020年8月19日，10條弓形邊緣板對接焊縫全部焊接完成，外觀經甲乙雙方檢查確認全部合格。具體焊接完成的弓形邊緣板對接焊縫（只取其中一條焊縫）的圖片，如圖2所示。

2020年8月21日，在對焊接完成的10條弓形邊緣板對接焊縫外側300mm焊縫進行射線檢測時，發現了10張底片上均出現了未熔合及條形缺陷。未熔合出現在墊板與罐底板結合位置（熔合線附近），與未熔合同時出現的，還有少數的條形以及圓形缺陷。具體缺陷影像如圖3所示。

2? 焊接缺陷產生原因分析

①因S30408奧氏體不銹鋼電阻率大，線膨脹系數大，導熱性能差，焊接時熱量集中導致較薄的墊板產生了較大的縱向變形彎曲。在罐底弓形邊緣板厚度方向上，罐底弓形邊緣板與墊板之間發生了分離，使得罐底弓形邊緣板與墊板之間不再貼合緊密。

②罐底弓形邊緣板寬度方向上，因弓形邊緣板對接焊縫冷卻時焊縫產生了收縮，導致弓形邊緣板對接焊縫的組對間隙變小，越靠近內側，組對間隙越小。焊接時產生了焊接位置死角，電弧無法同時熔化坡口鈍邊位置以及墊板，導致因為電弧熔化不到，液態金屬流動填充不到位，罐底弓形邊緣板坡口位置與墊板結合處未能完全熔合，從而產生了未熔合缺陷。

③焊工焊接手法不熟練，不熟悉不銹鋼儲罐焊接注意事項。本批不銹鋼污水處理罐焊工之前實際為管道焊接焊工，從未進行過不銹鋼儲罐焊接，缺乏不銹鋼儲罐焊接施工經驗。且焊接時麻痹大意，未能完全按照施工方案和技術交底施工，僅憑經驗和感覺進行焊接，從而導致了本次焊接缺陷的產生。

④焊接環境濕度過大。焊接當天剛下完雨，底板與墊板結合位置存在雨水，雖然采取了壓縮空氣吹掃的方式進行了處理，但個別區域因位置存在死角的原因未能吹凈，仍然存在積水，加之空氣濕度過大，綜合導致焊接時產生了缺陷。

3? 返修焊接方案

①檢測公司及時下發了返修通知單，施工單位接到返修通知單后將10條不合格的罐底弓形邊緣板對接焊縫缺陷位置全部用手砂輪挑開，并進行了100%滲透檢測[2]。確認缺陷完全進行了清除后，然后對挑開位置進行了補焊。

②保證罐底板和墊板貼合緊密，施工單位重新對罐底弓形邊緣板對接焊縫進行了調整。對于罐底板和墊板之間貼合時間隙大于1mm的部位，采用在罐底板上方焊接背杠以及卡具進行下壓的方式確保罐底弓形邊緣板和墊板之間貼合緊密。罐底弓形邊緣板和墊板之間的間隙不大于1mm，然后將罐底弓形邊緣板和墊板進行了點焊固定牢固。

③適當的加大組對間隙，比標準值8mm增加2～3mm。針對S30408奧氏體不銹鋼焊接變形量大的特點，適當的加大了組對間隙。由標準值8mm增加到10～11mm，留夠足夠的收縮余量。焊工焊接時仔細進行檢查，當發現焊縫在寬度方向上收縮變窄，導致焊道寬度低于10mm時使用手砂輪打磨的方式對焊道進行了擴充。防止因為組對間隙不足，導致焊接時產生缺陷。

④改變坡口形式，由“V”型坡口改變為“U”型坡口，減小鈍邊值。防止因為鈍邊值過大，焊接時焊縫冷卻收縮，產生焊接位置死角，電弧熔化不到，液態金屬填充流動不到位，熔渣不能夠及時溢出，導致焊接時產生缺陷。

⑤保證坡口位置的清潔度，焊接之前使用壓縮空氣吹掃的方式對焊道進行了吹掃。清除焊道內的水分、藥皮、砂土、砂輪碎屑等雜質。焊接前設置停檢點，經甲乙雙方檢查確認合格后，方可進行施焊。

⑥采用3.2mm小直徑焊條，嚴禁采用4.0mm及以上直徑焊條。并采用多層多道焊，焊接時焊條沿著焊道縱向進行擺動。防止因為焊條直徑過大，焊接時焊條無法伸入焊道，焊接位置存在死角，導致焊接時再次產生缺陷。

⑦重新選用焊接技能較高，且有過不銹鋼儲罐焊接經驗的熟練焊工進行焊接。焊前按照焊接施工方案和焊接工藝規程對焊工進行焊接技術交底，焊接時在焊接工程師的監督下嚴格按照合格的焊接工藝施焊。

⑧焊前使用火焰對焊縫進行了烘烤，防止雨后罐底板下積水，對焊接質量造成不利影響。烘烤時采取多點烘烤，并使用測溫槍對烘烤點處焊縫的溫度進行測量，溫度不超過400℃[3]。防止烘烤時焊縫溫度過高，處于敏化區間，從而產生晶間腐蝕。

4? 返修結果

返修焊接一次性完成，焊后按照國家標準NB/T47013.2-2015《承壓設備無損檢測》對10條罐底弓形邊緣板對接焊縫進行了射線檢測，經檢測合格，達到了本次對罐底板進行返修焊接的目的。返修后合格焊縫底片如圖4所示。

5? 結論

罐底板組組對間隙不足、坡口形式設置不合理及墊板與罐底板之間貼合不緊密，導致焊接時存在焊接位置死角;焊工焊接手法不熟練，不熟悉不銹鋼儲罐焊接注意要點，缺乏不銹鋼儲罐焊接經驗以及底板與墊板結合位置存在積水，是造成本次不銹鋼污水處理罐罐底板焊接時出現缺陷的主要原因。

通過針對性的采取有效措施，使得返修焊接全部合格，保證了返修后污水處理罐的順利投用和安全運行。為以后不銹鋼材質的立式圓筒形鋼制儲罐，現場焊接施工以及焊縫返修工作提供了參考和依據。

參考文獻：

[1]中國人民共和國住房和城鄉建設部和中國人民共和國國家質量監督檢驗檢疫局.GB50128-2014，立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工規范[S].北京：中國計劃出版社，2014：10-16.

[2]國家能源局.NB/T47013.2-2015，承壓設備無損檢測[S].北京：新華出版社，2015：42-44.

[3]農琪，鄧開豪，趙永東，韋孟州，張晶瑩.奧氏體不銹鋼焊接接頭晶間腐蝕性能的研究[S].輕工科技，2013：1-2.