液化石油气贮罐埋弧自动焊焊接工艺浅析

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　　摘要：液化石油气贮罐由于设计坡口选用的不同，埋弧焊的工艺参数发生变化，其焊缝最终检验也有不同的结果，进行比较评价。
　　主题词：坡口，工艺参数，比较
　　在压力容器制造行业中，液化石油气贮罐是最常生产的一种三类压力容器，由于该容器用以盛装液化石油气，故其主要受压元件的焊缝均要求采用全焊透焊缝．而要选择合理的焊接工艺必须了解该贮罐的技术参数，如：设计温度、设计压力、工作压力、焊缝系数、检测要求、图纸技术要求以及相关国家、行业技术标准等。在编制焊接工艺前，根据母材的种类，板厚依据评定合格的焊接工艺评定，正确的选择相匹配的焊接材料，制定有效合理的焊接工艺卡，下发到施焊作业小组，进行技术交底后方可施焊．并做如下跟踪检查工作。
　　
　　例1：生产制造的5台100m3液化石油气贮罐，其母材厚度22mm，材质为16MnR的钢板其坡口设计型式如右图1
　　
　　焊接层数电源极性焊接电流(A)焊接电压(v)焊接速度(cm／min)预热及层间温度(℃)
　　1正面反极380~42032~3428~32151
　　2正而反极400~45034~3628~32147
　　3正面反极400~45034~3628~32145
　　4正面反极500~60036~3828~34149
　　5背面反极500~55034~3630~40153
　　6背面反极500~60036~3828~34145
　　
　　由于该贮罐设计温度在-40℃~+48℃之间，故施焊前对焊道进行小于150℃预热，施焊过程中，注意控制层间温度不大于150℃，背面施焊前应用碳弧气刨清根，经着检查合格后方可施焊，若不是同一天施焊，也应先预热后施焊。焊后进行100％射线检测，其结果如下：　　
　　容器编号拍片数量I级片II级片返修片焊缝一次合格率
　　0063511411397179.8%
　　0073601551574886.7%
　　0083601491288376.9%
　　009399308811097.5%
　　0104422571533292.8%
　　合计1912100065823587.7%　　
　　例2：生产制造50立方米液化气贮罐，设计压力1.76MPa，设计温度-40℃~+50℃，母材板厚为18mm，材质为16MnR，其坡口型式如下图2所示：坡口角度65±5，对口间隙0+l，钝边2±1，选用的焊接材料：E5015/H10Mn2+HJ250G，焊丝规格Φ4mm。
　　
　　其埋弧焊工艺参数如下：　　
　　焊接层数电源极性焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(cm／min)
　　1正面反极400~45032~34`28~32
　　2正面反极500~55036~3828~32
　　3背面反极400~45032~3426~30
　　4背面反极500~55036~3826~30　　
　　在进行背面施焊前，用碳弧气刨清根，经着色检查合格后方可施焊焊后进行，100％射线检查，其结果如下：容器编号拍片数量I级片Ⅱ级片返修片焊缝一次合格率
　　001271123777173.8％
　　002271609211956.1％
　　合计54218314919065.0%　　
　　主要由于坡口形式选用不合理，背面清根后，其深度超过母材厚度的一半形成指状，焊道，施焊后熔渣不易浮出，形成条状夹渣，而且焊工施焊时操作不方便，加之焊缝组对时，间隙控制不当，造成一次合格率偏低，焊缝返修量加大，反而加大了焊工的劳动强度，并且对埋弧焊来讲，开坡口和不开坡口的熔深不一样，，开坡口时层间清渣比较困难，也是造成返修量加大的原因之一。　通过两年的摸索总结，在生产制造150m3液化石气，贮罐时，调整了坡口角度及钝边大小。、母材材质为16MnR，板厚为20mm其坡口形式如下图3所示：坡口角度为70±5。钝边为6±1，对口间隙0+1。焊接材料选用：E5015H08MnA+HJ431，焊丝规格为5mm，坡口朝外，其埋弧焊工艺参数如下：
　　
　　焊接层数电源极性焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(c皿／min)
　　1正面反极640-66032-3444-48
　　2正面反极720-75032-3434-38
　　3正面反极720-75036-3840-44
　　4背面反极640-70036-3848-50
　　
　　焊后进行无损检测结果如下：
　　
　　容器编号拍片数量I级片Ⅱ级片返修片焊缝一次合格率
　　007491418403393.3％
　　008500435372894．4％
　　009502428324291．6％
　　010491417403493.1％
　　合计1984169814913793.1％
　　
　　综上所述3个例子可以看出：选择不同的坡口型式，其生产效率、焊缝质量是不相同的。例1中虽然也选择了单边V型坡口，但焊丝直径选择偏小，且背面清根，没有体现出埋弧自动焊熔深大的优势，故既浪费工时又消耗材料，也没有减轻焊工的劳动强度。例2在选择坡口型式时，虽然考虑到了使焊缝金属填充量减少，用不对称的X型坡口，由于母材板厚仅为18mm，在坡口加工时，不仅要刨两个面，在施焊时，正面坡口角度相应比例1的坡口角度要小，层间清理更不容易．且背面施焊时又开坡口，埋弧自动焊的熔深也有所降低，为确保焊缝质量，背面施焊前也需清根，清根后不仅破坏了小面坡口的尺寸，且深度也超过母材板厚的一半，一般为9~11mm，加大了背面施焊的难度，也给清渣带来了困难。通过例1、2比较，选用例3的坡口型式，不仅层间清渣容易，同时也发挥了埋弧自动焊熔深大、生产率高、焊缝质量好的特点。而由于熔深较大，埋弧自动焊背面不开坡口，减少了焊缝中焊丝的填充量，这样既节约了焊丝和电能，也节省了由于加工坡口而消耗掉的金属，同时由于焊剂的保护，金属的烧损和飞溅明显减少，加之埋弧焊的热能集中，焊接速度快，则焊缝热影响区减小，焊件的变形也就减小。
　　由此可见，好的设备也需选择相对应的焊接工艺，才能确保焊缝质量，提高劳动生产率，改善焊工的劳动强度，减少有害烟尘对焊工的危害。
　　