十万立方原油储罐用国产高强钢板08MnNiVR的冬季施工问题探讨

钱媛

摘要：十万立方原油储罐罐体由多种材质组成，主要材料为高强钢，其焊接工艺比较复杂，当施工过程贯穿冬季，需要在气温较低的冬季进行高强钢的焊接施工，则必须采用一系列有效的技术措施方可施焊，才能保证储罐的焊接质量。针对08MnNiVR钢板的特点，我们采取了如下焊接工艺措施：焊前预热，严格控制焊接工艺参数;焊后保温缓冷等。实践证明，储罐X射线检测合格率达97%以上，保证了储罐的焊接质量。

关键词：十万立方原油储罐;高强钢;08MnNiVR;冬季施工;焊接

一、前言

随着国内外形势的发展和变化，原油储备势在必行，原油储罐规模向大型化方向发展。以前十万立方原油储罐用高强钢板依赖进口，目前，国产高强钢板08MnNiVR在十万立方原油储罐上已广泛使用。

大连国际储备库北区工程42座十万立方原油储罐，18座高强钢板采用08MnNiVR，储罐规格为φ80×21.97m。罐壁第一圈至第六圈和罐底边缘板采用国产高强钢板08MnNiVR，本工程从2009年5月1日开工，计划2010年5月30日达到投产条件，由于工期紧，冬季停工不可能按计划完成任务，所以需要在冬季进行焊接施工，高强钢焊接包括罐壁纵焊缝的气电立焊，环焊缝的埋弧自动焊及罐底边缘板的手工电弧焊。大连地区每年12月下旬至下一年2月中旬的平均气温低于5℃，最低气温低于0℃，施工现场靠近海边，湿度和风速都较大，以上几种环境因素对高强钢焊接极为不利。针对现场的实际情况，我们进行了连续的环境温度测试，模拟工况焊接试验，根据测试和试验数据请专家分析论证，施焊前认真编制焊接工艺指导书，选择合理的焊接工艺参数，同时采取有效的技术措施，并在施焊过程严格执行，如焊前预热;焊后保温缓冷等，较好的控制了焊接质量，储罐焊缝X射线检测一次合格率平均达97.2%，一系列技术措施的采用达到了满意的效果，为十万立方原油储罐冬季施工提供技术指导和依据。

二、高强钢板08MnNiVR的性能分析

针对高强钢板焊接工作量包括罐壁纵焊缝、罐壁环焊缝和罐底边缘板的对接焊缝，其焊接方法罐壁纵焊缝为气电立焊，环焊缝为埋弧自动焊，罐底边缘板为手工电弧焊。

1.高强钢板08MnNiVR的化学成分及性能分析

高强钢板08MnNiVR是宝钢为国内大型储罐国产化而研制开发的低合金高强度调质钢，其化学成分稳定，淬硬倾向小，具有高强度的同时，具有较好的延展性。良好的塑性、韧性和良好的焊接性能。

2.热裂纹

热裂纹产生的原因主要是母材和焊材化学成分中碳及其它易产生热裂纹的有害合金成分偏上限或超过规定含量上限时易产生。从表1看08MnNiVR钢板含碳量较低，且S、P含量也较低所选焊材与母材化学成分相近，所以产生热裂纹的倾向较小。

3.冷裂纹

产生冷裂纹的3大要素：淬硬倾向，氢含量及其分布，焊接接頭的拘束应力。08MnNiVR钢板本身淬硬倾向小，但由于本工程十万立方储罐钢板厚度较厚，刚性较大，在冬季施工，焊接接头冷却速度较快，易于硬化。从而增加了产生冷裂纹的倾向，因此，冬季进行刚强钢焊接主要控制冷裂纹产生。

三、防止焊接冷裂纹产生的措施

1、合理选择焊接材料

根据国际焊接协会（IIW）的推荐，焊缝金属中的扩散氢含量划分为4个等级，I级为超低氢级含量（0～5ml/100g），本工程高强钢08MnNiVR气电立焊、埋弧自动焊、手工电弧焊使用的焊材扩散氢含量均小于I级为超低氢级含量，罐壁采用全自动焊接方法进行焊接，不仅对预热温度和层间温度进行有效地控制，也大大降低了焊缝中扩散氢的含量，从而避免了低温环境下冷裂纹的产生。

2、严格控制焊接工艺

对于低温环境下高强钢08MnNiVR的焊接施工，焊接工艺控制主要包括焊接热输入、预热温度、层间温度和焊后保温的控制。严格控制焊接工艺的主要目的在于改善焊缝热影响区和焊缝的组织，促进氢的逸出以及减少焊接拘束力。

由此可见，合理选择焊接材料和正确的焊接工艺能有效地控制焊接冷裂纹的产生。

四、焊接施工

1、焊前准备

施工单位根据焊接工艺评定编制焊接工艺指导书，并对焊工进行培训;按技术文件和标注规定对焊材进行管理;认真清理坡口及两侧20mm范围内的铁锈、油污等杂质。

2、预热方式

罐底边缘板的焊接采用搭建移动保温棚，内部设置电暖气，焊道附近用液化气火焰进行加热，当温度达到101～150℃时进行焊接。

罐壁纵焊缝预热，先将自动焊机进行封闭，另一侧保温，内部用电暖气进行加热，焊道附近用液化气火焰进行加热，当温度达到101～150℃时进行焊接。

罐壁环焊缝预热，将横焊机进行封闭，另一侧保温，内部用电暖气进行加热。焊枪前有预热枪头随焊机同步给焊道加热当温度达到101～150℃时进行焊接。

3、焊接热输入的控制

焊接热输入由电弧电压、焊接电流、焊接速度来确定，焊接热输入的大小对热影响区的大小和性能有很大的影响。本工程在储罐施工前按JB/T4708-2000完成了所有焊接工艺评定，明确了焊接工艺参数控制范围，并对进场焊工进行培训，还进行了实际操作考试和理论知识考试，各施工单位根据焊接工艺评定编制焊接工艺指导书，正确的选择焊接工艺参数，保证焊接热输入合理。合理的焊接参数不仅能使焊缝成形好还能保证焊缝质量。

五、结论

大连国际储备库工程有12台十万立原油储罐进行了冬季施工，通过选择合理的焊接材料，严格控制焊接过程的预热温度、层间温度和焊接热输入，并对焊缝采取后热和保温等技术措施，有效地避免了低温环境下焊接冷裂纹的产生，X射线检测焊接一次合格率平均达97.2%，保证了施工工期，满足了质量要求。

参考文献：

[1]GB50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》

[2] GB 50128-2014《立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范》

[3]徐英，杨一凡，朱萍 等.《球罐和大型储罐》

作者简介：

钱媛（1980-）女，汉，辽宁盘锦人，中油辽河工程有限公司，工程师，本科学历，现从事化工设备与机械设计工作。