LNG儲罐的焊接方法及要求

LNG儲罐無(wú)論是罐體的結構類(lèi)型、施工材料還是施工工藝，對于國內施工企業(yè)都是全新的。9%Ni鋼的焊接是內罐建造的難點(diǎn)，為安裝技術(shù)難題，其施工技術(shù)在上也少數幾家公司掌握。但隨著(zhù)國內廣東大鵬LNG、福建LNG項目的相繼完工投產(chǎn)，對于9%Ni鋼焊接技術(shù)的掌握有了質(zhì)的飛躍。

較常用的LNG儲罐焊接方法是手工電弧焊(SMAW)和埋弧自動(dòng)焊(SAW)。儲罐的環(huán)縫采取埋弧自動(dòng)焊，立縫采取手工電弧焊。埋弧自動(dòng)焊和手工電弧焊各有特點(diǎn)，手工電弧焊可適用于各種位置焊接，但效率較低；埋弧自動(dòng)焊具有很高的熔敷效率，但只適用于平焊及橫焊位置。采用合適的焊接方法和焊接材料以及正確的焊接規范參數，可以獲得滿(mǎn)意的焊接結果。罐壁的對接立焊縫采用背襯的手工電弧焊工藝，對接環(huán)焊縫采用埋弧自動(dòng)焊工藝，而罐底板的焊縫采用手工電弧焊工藝。

LNG儲罐內罐罐壁有10層，鋼板高度3.5m左右，每層22塊，現場(chǎng)焊接，內罐壁板呈圓筒形結構，直徑為80m，高度為35.43m。內罐壁板為變截面厚度，壁厚12一24.9mm，底層厚度24.9mm，上部逐層減薄，較上4層為12mm，總質(zhì)量為1113.9t。底板較外圈為環(huán)板。板的卷制、坡口準備已加工完成，施工時(shí)由下逐層安裝、焊接。吊裝采用吊車(chē)及罐頂電動(dòng)絞車(chē)。

安裝過(guò)程如下：第 一帶的內罐直徑比理論值大21mm，通過(guò)楔子和螺母頂起罐壁板，在罐壁和罐底弧板間加厚6mm薄墊片，既方便焊工對罐壁立縫底部的施焊，又對大角焊縫起到保護作用，這對應力集中的大角焊縫為重要。用厚3mm的薄墊片固定，以環(huán)縫間焊縫的根部間距。由于環(huán)縫采用埋弧自動(dòng)焊完成，在T形焊縫處與手工電弧焊處容易形成夾渣、未熔合等缺陷，因此在手工施焊前對坡口進(jìn)行打磨、清理異物尤為重要。

罐壁的立縫可使用倒鏈和夾具組對。應對立縫進(jìn)行背部清根。立縫的根部焊縫應從底部之上1m加背襯向上施焊，以焊縫的間隙不會(huì )在焊接過(guò)程中收縮變小。焊接參數應按照焊接工藝評定進(jìn)行控制。安裝完第 一帶后按照圖紙組對帶壁板。吊裝組對3張鋼板后，用夾具、點(diǎn)焊調節立縫，在正式焊接前檢查帶的垂直度。先施焊立縫，再組對第 一個(gè)環(huán)縫，點(diǎn)焊，去除3mm的薄墊片，隨后焊接第 一個(gè)環(huán)縫。應盡快進(jìn)行無(wú)損檢測，及早確認焊縫質(zhì)量。4張壁板的環(huán)縫完成之后，即可開(kāi)始下一帶罐壁的組對和立縫的施焊，以加快施工進(jìn)度。臨時(shí)支架去除后，對罐壁做滲透試驗。

焊接直接決定了內罐的質(zhì)量

(1)焊接工作量大。一臺16萬(wàn)m3的低溫LNG儲罐，內徑80000mm，結構總質(zhì)量約1800t，焊縫總長(cháng)度約10000m，需相應的焊條18t、埋弧焊絲6t/焊劑7t，X射線(xiàn)片26000張(雙片)。

(2)焊接環(huán)境差的應對措施。外罐與內罐間距僅lm，在焊接內罐時(shí)預應力混凝土外壁已經(jīng)完成，并且9%Ni鋼板的板幅寬超過(guò)3.5m，因此對焊接設備的規格、性能以及焊接工藝提出了高的要求。為了焊接質(zhì)量，在焊接前，選擇合格并富有經(jīng)驗的焊接人員，進(jìn)行現場(chǎng)培訓，考試合格，取證上崗作業(yè)；焊接時(shí)嚴格執行相應的焊接程序，并有專(zhuān)人進(jìn)行焊接參數測量，程序的嚴格執行。

(3)焊接材料的匹配。如選用與9%Ni鋼化學(xué)成分相近的焊縫金屬合金系統，焊縫金屬的低溫韌性會(huì )比母材低得多。選用鎳基合金焊接材料，焊縫組織為奧氏體，但強度較低，焊接時(shí)對熱裂紋敏感性高，熔深較淺，控制不當易產(chǎn)生未焊透及熔合不良等缺陷。我國第 一座大型LNG儲罐9%Ni鋼板(ASTMA553MTYPEI)的焊接在采用手工電弧焊時(shí)，選用直徑3.2mm的ENiCrMo6焊條；采用埋弧自動(dòng)焊時(shí)，選用ThyssenMarathon104熔劑和ERNiCrMo-4φ2.4mm焊條。

(4)直流焊接時(shí)磁偏吹現象的預防。9%Ni鋼屬強磁性材料，用直流電源焊接時(shí)會(huì )產(chǎn)生磁偏吹現象。預防措施是：焊接母材從鋼廠(chǎng)運到工地的過(guò)程中，要避免磁化，不允許用磁力起重機。焊接過(guò)程中合理連接地線(xiàn)和焊接電纜，注意電纜的走向和布線(xiàn)方式，同時(shí)電纜線(xiàn)不要和工件表面接觸，可采用絕緣支架的形式架離表面；在焊完一層焊道后，測量焊縫的各點(diǎn)剩磁強度，若超標則應采取去磁措施。