大型储油罐焊接技术探析

胡海龙

胡海龙

永升建设集团有限公司新疆克拉玛依834000

摘要：焊接是油罐制造的主要工序，对油罐的施工质量具有决定性意义。本文介绍了大型储油罐的结构特点和安装方法，并分析了大型储罐焊接技术的现状和发展趋势。

关键词：大型储油罐；焊接技术；现状；发展趋势

随着我国焊接材料生产工艺的成熟，施工技术水平的不断提高，使各种不同的高效率、高质量焊接方法在大型储罐施工中得到合理应用，降低了劳动强度，提高了生产率和经济效益。另外，石油是国家重要的战略物资，直接关系到我国的经济发展、社会稳定和国家安全。我国大型原油储罐建设进入一个高速发展期，而储罐焊接对储罐的施工质量具有决定性意义。

一、大型储油罐概述

大型储油罐是指容量为100立方米以上、由罐壁、罐顶、罐底及油罐附件组成的储存原油或其他石油产品的大型容器。大型储油罐是储存油品的容器，它是石油库的主要设备，主要用在炼油厂、油田、油库及其他工业中。

二、储罐的结构特点与安装方法

1、储罐的结构特点。浮顶储罐是由浮在罐内液体介质表面的浮顶和立式圆筒形罐壁、罐底及附件所构成。

1）罐底：由多块薄板组装而成，其排列方式一般由设计给定。罐底中部钢板称为中幅板，边缘板为弓形板，采用带垫板的埋弧自动焊连接的对接焊缝形式。

2）罐壁：由多圈钢板组对焊接连接而成，钢板厚度沿罐壁的高度自下而上逐渐减少，最小厚度为12mm。罐壁内焊接采用CO2半自动气体保护焊的对接焊缝形式，且内表面要打磨光滑，防止划损浮顶密封装置。罐壁底部与罐底采用角接焊缝形式，双面连续焊接。

3）浮顶：常见的结构形式是单盘式和双盘式，单盘式浮顶是由环形船舱和圆形单盘顶板所构成；双盘式浮顶是由浮舱顶板、浮舱底板和环形船舱组成，均由钢板拼焊而成。

2、储罐的安装方法。大型储罐主体安装方法有正装法和倒装法两种，正装法是指以罐底为基准平面，罐壁板从底层第一带开始，逐层向上安装。当前，我国大型储罐大部分采用正装法，其优点是可以充分利用大型吊装设备、加大预制深度、易于掌握、便于推广自动焊接技术。

三、储罐的焊接工艺程序

1、罐底板的焊接

1）罐底中幅板为对接带垫板结构形式，采用CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊盖面的焊接方法。先焊短焊缝，后焊长焊缝，同时在焊接长焊缝时，从中心开始向两侧分段倒退均匀焊接。

2）边缘板焊接，采用手工电弧焊打底，埋弧自动焊盖面的焊接方法。先焊外边缘300mm部位的焊缝，外端加引弧板，由罐内向外施焊，焊工均匀分布，采用隔缝对称焊接法，手工焊打底后，由埋弧自动焊完成焊接连接成型。

3）焊接顺序为：边缘板外300mm焊接（第一圈壁板安装前焊完）→罐底中幅板焊接→大角缝焊接→边缘板焊接→龟甲缝（罐底边缘板与中幅板之间的焊缝）焊接。

2、罐壁板对接焊缝焊接。先焊纵焊缝，后焊环焊缝。当焊完相邻两圈壁板的纵焊缝后，纵缝采用气电立焊工艺，自下向上焊，再焊接其间的环焊缝。焊接环焊缝时，先焊接外侧焊缝，后焊内侧焊缝。在焊接内侧焊缝前，应对焊缝进行清根（可使用碳弧气刨+砂轮打磨或直接用砂轮打磨）。

3、大角缝焊接。大角缝焊接可在第三、四圈壁板焊接完成后进行，先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝。采用手工电弧焊+埋弧自动焊工艺，手工电弧焊时，采用分段退焊法，焊工对称均匀分布，沿同一方向施焊；埋弧自动焊时，多台焊机沿罐底圆周均布，沿同一方向施焊。

4、浮顶焊接。浮顶板为条形带板结构，依据设计要求排版，为搭接接头形式，可根据设计要求采用手工电弧焊或CO2气体保护焊，焊接顺序同罐底中幅板基本相同。

四、储罐焊接技术现状

在大型浮顶储罐的建造中，罐体普遍采用自动焊工艺，该技术已相当成熟。我国在上世纪80年代初就引进了大型储罐自动焊接技术及设备，部分技术装备也实现了国产化。但在拱顶储罐的施工中，主要采用焊条电弧焊，自动焊应用较少。目前，储罐施工应用最多的焊接方法是焊条电弧焊和埋弧自动焊（包括横焊、平焊、角焊），其次是CO2气电立焊。此外，实芯或药芯焊丝的CO2/MAG?气体保护自动焊和半自动焊也得到应用，但应用范围较窄。

1我国拱顶储罐的焊接目前仍以焊条电弧焊为主，尤其是?、储罐的焊条电弧焊。1万m3对大型浮顶储罐的焊接施工，焊条电弧焊仍占有很大的比例，尤其浮顶焊缝、壁板的点固及附件的焊接等，自动焊还不能代替焊条电弧焊。?及以下储罐的焊接，各施工单位普遍采用。其主要原因是：这类储罐钢板相对较薄，且多采用倒装法组装，采用焊条电弧焊不仅施工方便、灵活，而且焊接变形小，焊接设备成本投入低，辅助工作量小。与自动焊相比，总体经济效益较好，但人员投入多，劳动强度大，人员成本高。

2、储罐的埋弧自动焊。埋弧自动焊是大型储罐建造中应用最早的自动焊方法。主要应用在正装法施工的浮顶储罐的罐壁环焊缝、罐底对接焊缝和大角缝等方面。目前，气电立焊在大型立式浮顶储罐建造中被广泛应用，其主要焊接壁板的纵缝。

3、储罐的二氧化碳半自动焊。熔化极二氧化碳气体保护焊在20世纪70年代末期就开始应用于大型储罐的焊接，最初主要应用在角焊缝上。近年来，我国一些施工单位将二氧化碳半自动焊应用到储罐的罐底板、壁板、罐顶板、浮顶和附件等部位的焊接施工中，均取得了较好效果。不仅焊缝美观，质量好，变形小，而且减少了打磨量，效率高，在储罐施工中应进一步推广。

4、药芯焊丝MAG气体保护焊。药芯焊丝富氩保护焊可用在焊接工作温度-33℃～-60℃左右的大型低温储罐，由于受焊接材料及热输入的限制，尚未有采用该方法进行低于该温度工况储罐的焊接资料。对工作在-60℃以下的储罐，如采用9Ni钢建造的储罐，自动焊的方法首选MIG焊或自动TIG焊。

五、储罐焊接技术发展趋势

大型储罐建设的经济性已成为人们日益重视的课题，根据有关资料分析：储罐容积越大，单位容积的钢材耗用量指标越低，建罐投资相应节省，同时罐区总占地面积也越小。但最为经济的是12.5万立方米浮顶储罐，15万立方米和10万立方米次之，容积5万立方米储罐的经济性最差。另外，根据我国石油及化工企业的发展需求，今后储罐的发展方向是大容积、国产化、自动焊（包括与国产钢材、进口钢材焊丝匹配及焊接设备）。

1、我国埋弧自动横焊技术经过多年的攻关，已取得了突破性进展，单丝埋弧焊技术已基本成熟，操作简单，焊接质量稳定，将在大型储罐焊接中发挥重要作用。今后，要开展双丝或多丝埋弧横焊技术的研究，进一步提高焊接效率。双丝埋弧焊应用于大型储罐焊接的历史较短，实际应用的例子较少，应进一步进行研究。

2、用于纵缝焊接的气电立焊的研究，我国尚处于起步阶段。应研究开发用于储罐纵缝焊接的气电立焊技术，实现国产化，对打破国外技术垄断，降低工程成本，满足需求。

3、药芯焊丝的气体保护焊将是大型储罐建造的发展方向。在低温储罐焊接中，采用自动焊有利于保证热影响区低温冲击性能的稳定。

4、自保护药芯焊丝半自动焊成功用于大口径长输管道的焊接。

这种方法焊接效率高，质量好，抗风能力强，非常适合野外环境下的焊接作业，也是今后大型储罐建造应深入研究应用的焊接方法，重点解决的问题是焊丝的国产化和降低焊接材料成本。焊丝的价格高是目前储罐焊接领域没有推广应用这种方法的关键所在。

六、结语

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，能源消耗急剧增长，石油和成品油的需求剧增。大型立式钢制油罐是石油化工行业非常重要的储运没备，越来越多地用于原油、成品油等储运工程。同时，焊接是油罐建造的主要工序，对油罐的施工质量具有决定性意义。

参考文献：

[1]曹国强.大型储罐焊接技术分析[J].石油工程建设，2014.

[2]陈炳伟.大型储油罐焊接技术探析[J].科技信息，2015.

[3]曾治雄.大型储罐焊接技术的探讨[J].化工学院学报，2015.