论文部分内容阅读
摘要：本文对球罐安装过程中产生的裂纹修复工艺与方法做了详细介绍,制定详细的修复方法和措施。
关键词:球罐 裂纹 修复 缺陷 返修
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
修复前准备
裂纹性质的缺陷是不允许存在球罐焊缝中的，应清除掉裂纹缺陷并进行修复。在实施裂纹缺陷的修复前，针对返修球罐的裂纹产生原因和具体情况进行分析，并编制相应的返修方案，经相关质保工程师的审核和批准后实施。组织经验丰富的持证焊工，准备好返修设备和检测设备投入返修工作，焊接裂纹缺陷的修复工作通过以下工艺方法来完成。
2．裂纹缺陷的控制
100%射线检测发现的裂纹等缺陷经返修处理后，经射线检测复检底片评定合格。由于射线检测局限性，为了防止裂纹缺陷的漏检，应对焊缝进行100％超声波及MT检测复验，在复验时如发现局部仍有射线检测未发现的裂纹等缺陷，应再次进行返修，经返修后重复进行射线检测并对所有返修后的缺陷位置进行100％超声波及MT检测，合格后，对于有热处理要求的球罐，为了控制裂纹的继续产生和扩展，返修后应及时对球罐进行整体消除应力热处理。
3．裂纹的修复
3.1焊缝表面缺陷的修复
首先用钢丝刷将裂纹部位的表面浮锈清理干净，然后由无损检测人员进行着色和MT检测，以进一步确认裂纹的形貌和边界并做上标记,对焊缝表面缺陷进行去除时，焊缝表面应采用砂轮磨除，缺陷磨除后的焊缝表面若低于母材，则应进行修补。修补后焊缝表面应打磨平缓或加工成具有1:3及以下坡度的平缓凸面， 且高度应小于1.5 mm。对于深度不超过规定要求(一般不超过3mm)的表面裂纹，应打磨消除，并对尖端和边角进行打磨圆整。焊缝两侧的焊趾裂纹必须采用砂轮磨除，并打磨平滑。 焊趾裂纹的磨除深度不得大于0.5 mm，磨除后球壳的实际板厚不得小于设计厚度，当不符合要求时要进行焊接修补，修补时应采用砂轮将缺陷磨除，并修整成便于焊接的凹槽，焊长度不得小于50 mm。并经MT检测合格为准。对于深度超过规定要求的表面裂纹首先要利用超声、磁粉确定缺陷的性质、位置，用砂轮机打磨清除缺陷，在打磨过程中注意观察缺陷是否全部打磨干净，根据超声定位的深度，在打磨到一定深度后进行着色或MT检测缺陷是否消除，打磨深度以缺陷消除为准，经检测合格后才能进行焊接。焊接前将打磨处修整成便于焊接的U形坡口，槽底半径应大于5mm，同时长度方向力求宽窄一致，将沟槽及其两侧各20mm范围内的氧化物、水锈、油污及灰尘等去除干净。
3.2．焊缝内部缺陷的修复
对于埋藏缺陷必须根据超声定位其距内外表面的深度，以确定从哪一侧进行碳弧气刨，用碳弧气刨逐层缓慢剥除直至缺陷清除，刨槽需刨整齐,有一定的坡口角度，包括两端也需有坡度，坡度掌握在50°左右。在用角向磨光机修整刨槽磨除渗碳层，经着色或MT检测合格后才能进行焊接。气刨深度不应超过板厚的2/3，当缺陷仍未清除时，应补焊后从另一侧气刨。修补焊缝长度不小于50 mm。补焊完毕焊缝表面应进行打磨并记录修补处，以便以后确认表面是否有缺陷存在。当遇有较长裂纹的情况，在气刨时必须慎重，必要时采取有效的方法截止裂纹的延伸和扩展。对于标准抗拉强度下限值大于或等于540N/mm²的球形储罐，在修补焊道上应加焊一道凸起的回火焊道，焊后应再磨去多余的焊缝金属。
3.3．补焊
3.3.1 焊条选用：焊条应选用与球壳板相匹配的低氢型焊条，必要时要采用超低氢型的焊条。使用前按要求进行扩散氢含量复验。如要求进行焊条熔敷金属的化学成分及力学性能进行复验的还应进行复验。焊前需按产品说明书进行烘干。无要求时，低氢型焊条应按350℃～400℃恒温1h以上进行烘干。烘干后的焊条应保存在100℃～150℃的恒温箱中随取随用，焊条表面药皮应无脱落和明显裂纹。在焊接时时，焊条应存放在合格的保温筒内，且保存时间不应超过4h。当超过时，应按原烘干温度重新烘干。焊条重复烘干次數不应干超过两次。
3.3.2 焊前预热：要求焊前预热的焊缝如采用火焰加热的方法。补焊前，应把气体加热装置固定到将要补焊部位的背面，利用火焰直接对焊缝加热，预热的宽度应为板厚的3倍，且不应小于100mm。如环境温度较低的情况下可用保温棉被将刨槽覆盖保温。预热温度应根据焊接工艺规程或焊接作业指导书的规定执行，用红外线测温仪测量刨槽部位焊缝两侧50mm处的温度达到后，停止加热开始焊接。对不需要预热的焊缝，当焊件温度低于0℃时，应在始焊处100mm范围内加热至15℃。对于标准抗拉强度下限值大于或等于540N/mm²的钢材采用碳弧气刨消除缺陷时，应进行预热，预热温度与焊接预热应相同。
3.3.3 焊接：当出现下列情况之一时，应采取有效的防护措施后进行焊接：（1）雨天及雪天；（2）焊条电弧焊时风速超过8m/s；（3）焊接环境温度在-5℃及以下；（4）相对湿度在90％及以上。以上焊接环境温度和湿度应在距球形储罐表面0.5m～1m处测量。
补焊工作由经验丰富的持证焊工担任，焊接参数严格按工艺要求执行。线能量和层间温度的控制在补焊过程中至关重要，层间温度不得低于预热温度的下限值。层间填充时不允许太厚，每层控制在3mm～4mm之间，收弧端应将弧坑填满，多层焊的层间接头应错开，补焊部位必须连续施焊一次完成。
3.3.4 焊后后热：符合下列条件之一的焊缝，焊接后应立即进行后热处理：（1）厚度大于32mm且材料标准抗拉强度下限值大于或等于540N/mm²；（2）厚度大于38mm的低合金钢；（3）焊接工艺规程和焊接作业指导书确定需要后热处理者；（4）设计文件要求进行后热处理者。后热处理应按设计文件、焊接工艺规程或焊接作业指导书执行，无要求时应符合后热温度为200℃～250℃，后热时间为0.5h～1h。后热宽度为板厚的3倍，且不应小于100mm。焊后后热处理可避免冷裂纹的产生。
4.无损检测
检测前应将补焊焊缝表面用砂轮机打磨光滑，并使其与母材或原焊缝成圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，且不得保留有熔渣和飞溅物。每一处修补后按无损检测工艺要求的时间间隔达到后再进行无损检测。包括表面磁粉检测、内部射线检测及超声复验检测。按照标准规定经检测后以所有修复处全部合格为准。承担球罐无损检测人员，必须持有技术监督局颁发的有效期内相应项目的压力容器无损检测人员技术等级资格证书。
5.球罐整体热处理
符合下列情况之一的球形储罐必须进行焊后整体热处理：（1）设计图样要求进行焊后整体热处理的球形储罐；（2）盛装具有应力腐蚀及毒性程度为极度危害或高度危害介质的球形储罐；（3）名义厚度大于34mm（当焊前预热100℃及以上时，名义厚度大于38mm）的碳素钢制球形储罐和07MnCrMoVR钢制球形储罐；（4）名义厚度大于30mm（当焊前预热100℃及以上时，名义厚度大于34mm）的Q345R和Q370R钢制球形储罐；（5）任意厚度得其他低合金钢球形储罐。
球罐热处理的目的是为了改善焊接接头的性能和消除焊接残余应力。热处理的温度应符合设计图样要求，当设计图样无要求时，要符合相关标准规定。
热处理时，最少恒温时间应按最厚球壳板对接焊缝厚度得每25mm保持1h计算，且不少于1h。加热时，在400℃以下可不控制升温速度；在400℃以上时，升温速度宜控制在50℃/h～80℃/h，球壳板上任意两测温点的温差不得大于120℃。降温时，从热处理温度到400℃的降温速度宜控制在30℃/h～50℃/h，400℃以下可在空气中自然冷却。在恒温时间内，保温层外表面温度不宜大于于60℃ 。
测温点应均匀布置在球壳表面上，相邻两测温点的间距不宜大于4.5m，测温点数不应少于标准规定，且应在距上、下人孔与球壳板环缝边缘200mm范围内各设1个测温点，每个产品焊接试件应设一个测温点。
热处理时，应对热处理温度进行连续自动记录。热电偶及记录仪表应经过校准并在有效周期内，准确度应至少达到±1％的要求。
关键词:球罐 裂纹 修复 缺陷 返修
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
修复前准备
裂纹性质的缺陷是不允许存在球罐焊缝中的，应清除掉裂纹缺陷并进行修复。在实施裂纹缺陷的修复前，针对返修球罐的裂纹产生原因和具体情况进行分析，并编制相应的返修方案，经相关质保工程师的审核和批准后实施。组织经验丰富的持证焊工，准备好返修设备和检测设备投入返修工作，焊接裂纹缺陷的修复工作通过以下工艺方法来完成。
2．裂纹缺陷的控制
100%射线检测发现的裂纹等缺陷经返修处理后，经射线检测复检底片评定合格。由于射线检测局限性，为了防止裂纹缺陷的漏检，应对焊缝进行100％超声波及MT检测复验，在复验时如发现局部仍有射线检测未发现的裂纹等缺陷，应再次进行返修，经返修后重复进行射线检测并对所有返修后的缺陷位置进行100％超声波及MT检测，合格后，对于有热处理要求的球罐，为了控制裂纹的继续产生和扩展，返修后应及时对球罐进行整体消除应力热处理。
3．裂纹的修复
3.1焊缝表面缺陷的修复
首先用钢丝刷将裂纹部位的表面浮锈清理干净，然后由无损检测人员进行着色和MT检测，以进一步确认裂纹的形貌和边界并做上标记,对焊缝表面缺陷进行去除时，焊缝表面应采用砂轮磨除，缺陷磨除后的焊缝表面若低于母材，则应进行修补。修补后焊缝表面应打磨平缓或加工成具有1:3及以下坡度的平缓凸面， 且高度应小于1.5 mm。对于深度不超过规定要求(一般不超过3mm)的表面裂纹，应打磨消除，并对尖端和边角进行打磨圆整。焊缝两侧的焊趾裂纹必须采用砂轮磨除，并打磨平滑。 焊趾裂纹的磨除深度不得大于0.5 mm，磨除后球壳的实际板厚不得小于设计厚度，当不符合要求时要进行焊接修补，修补时应采用砂轮将缺陷磨除，并修整成便于焊接的凹槽，焊长度不得小于50 mm。并经MT检测合格为准。对于深度超过规定要求的表面裂纹首先要利用超声、磁粉确定缺陷的性质、位置，用砂轮机打磨清除缺陷，在打磨过程中注意观察缺陷是否全部打磨干净，根据超声定位的深度，在打磨到一定深度后进行着色或MT检测缺陷是否消除，打磨深度以缺陷消除为准，经检测合格后才能进行焊接。焊接前将打磨处修整成便于焊接的U形坡口，槽底半径应大于5mm，同时长度方向力求宽窄一致，将沟槽及其两侧各20mm范围内的氧化物、水锈、油污及灰尘等去除干净。
3.2．焊缝内部缺陷的修复
对于埋藏缺陷必须根据超声定位其距内外表面的深度，以确定从哪一侧进行碳弧气刨，用碳弧气刨逐层缓慢剥除直至缺陷清除，刨槽需刨整齐,有一定的坡口角度，包括两端也需有坡度，坡度掌握在50°左右。在用角向磨光机修整刨槽磨除渗碳层，经着色或MT检测合格后才能进行焊接。气刨深度不应超过板厚的2/3，当缺陷仍未清除时，应补焊后从另一侧气刨。修补焊缝长度不小于50 mm。补焊完毕焊缝表面应进行打磨并记录修补处，以便以后确认表面是否有缺陷存在。当遇有较长裂纹的情况，在气刨时必须慎重，必要时采取有效的方法截止裂纹的延伸和扩展。对于标准抗拉强度下限值大于或等于540N/mm²的球形储罐，在修补焊道上应加焊一道凸起的回火焊道，焊后应再磨去多余的焊缝金属。
3.3．补焊
3.3.1 焊条选用：焊条应选用与球壳板相匹配的低氢型焊条，必要时要采用超低氢型的焊条。使用前按要求进行扩散氢含量复验。如要求进行焊条熔敷金属的化学成分及力学性能进行复验的还应进行复验。焊前需按产品说明书进行烘干。无要求时，低氢型焊条应按350℃～400℃恒温1h以上进行烘干。烘干后的焊条应保存在100℃～150℃的恒温箱中随取随用，焊条表面药皮应无脱落和明显裂纹。在焊接时时，焊条应存放在合格的保温筒内，且保存时间不应超过4h。当超过时，应按原烘干温度重新烘干。焊条重复烘干次數不应干超过两次。
3.3.2 焊前预热：要求焊前预热的焊缝如采用火焰加热的方法。补焊前，应把气体加热装置固定到将要补焊部位的背面，利用火焰直接对焊缝加热，预热的宽度应为板厚的3倍，且不应小于100mm。如环境温度较低的情况下可用保温棉被将刨槽覆盖保温。预热温度应根据焊接工艺规程或焊接作业指导书的规定执行，用红外线测温仪测量刨槽部位焊缝两侧50mm处的温度达到后，停止加热开始焊接。对不需要预热的焊缝，当焊件温度低于0℃时，应在始焊处100mm范围内加热至15℃。对于标准抗拉强度下限值大于或等于540N/mm²的钢材采用碳弧气刨消除缺陷时，应进行预热，预热温度与焊接预热应相同。
3.3.3 焊接：当出现下列情况之一时，应采取有效的防护措施后进行焊接：（1）雨天及雪天；（2）焊条电弧焊时风速超过8m/s；（3）焊接环境温度在-5℃及以下；（4）相对湿度在90％及以上。以上焊接环境温度和湿度应在距球形储罐表面0.5m～1m处测量。
补焊工作由经验丰富的持证焊工担任，焊接参数严格按工艺要求执行。线能量和层间温度的控制在补焊过程中至关重要，层间温度不得低于预热温度的下限值。层间填充时不允许太厚，每层控制在3mm～4mm之间，收弧端应将弧坑填满，多层焊的层间接头应错开，补焊部位必须连续施焊一次完成。
3.3.4 焊后后热：符合下列条件之一的焊缝，焊接后应立即进行后热处理：（1）厚度大于32mm且材料标准抗拉强度下限值大于或等于540N/mm²；（2）厚度大于38mm的低合金钢；（3）焊接工艺规程和焊接作业指导书确定需要后热处理者；（4）设计文件要求进行后热处理者。后热处理应按设计文件、焊接工艺规程或焊接作业指导书执行，无要求时应符合后热温度为200℃～250℃，后热时间为0.5h～1h。后热宽度为板厚的3倍，且不应小于100mm。焊后后热处理可避免冷裂纹的产生。
4.无损检测
检测前应将补焊焊缝表面用砂轮机打磨光滑，并使其与母材或原焊缝成圆滑过渡，不得有裂纹、咬边、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，且不得保留有熔渣和飞溅物。每一处修补后按无损检测工艺要求的时间间隔达到后再进行无损检测。包括表面磁粉检测、内部射线检测及超声复验检测。按照标准规定经检测后以所有修复处全部合格为准。承担球罐无损检测人员，必须持有技术监督局颁发的有效期内相应项目的压力容器无损检测人员技术等级资格证书。
5.球罐整体热处理
符合下列情况之一的球形储罐必须进行焊后整体热处理：（1）设计图样要求进行焊后整体热处理的球形储罐；（2）盛装具有应力腐蚀及毒性程度为极度危害或高度危害介质的球形储罐；（3）名义厚度大于34mm（当焊前预热100℃及以上时，名义厚度大于38mm）的碳素钢制球形储罐和07MnCrMoVR钢制球形储罐；（4）名义厚度大于30mm（当焊前预热100℃及以上时，名义厚度大于34mm）的Q345R和Q370R钢制球形储罐；（5）任意厚度得其他低合金钢球形储罐。
球罐热处理的目的是为了改善焊接接头的性能和消除焊接残余应力。热处理的温度应符合设计图样要求，当设计图样无要求时，要符合相关标准规定。
热处理时，最少恒温时间应按最厚球壳板对接焊缝厚度得每25mm保持1h计算，且不少于1h。加热时，在400℃以下可不控制升温速度；在400℃以上时，升温速度宜控制在50℃/h～80℃/h，球壳板上任意两测温点的温差不得大于120℃。降温时，从热处理温度到400℃的降温速度宜控制在30℃/h～50℃/h，400℃以下可在空气中自然冷却。在恒温时间内，保温层外表面温度不宜大于于60℃ 。
测温点应均匀布置在球壳表面上，相邻两测温点的间距不宜大于4.5m，测温点数不应少于标准规定，且应在距上、下人孔与球壳板环缝边缘200mm范围内各设1个测温点，每个产品焊接试件应设一个测温点。
热处理时，应对热处理温度进行连续自动记录。热电偶及记录仪表应经过校准并在有效周期内，准确度应至少达到±1％的要求。