球罐无损检测论文

1、球罐的坡口形式、尺寸

该球罐所有的焊缝均采用双v形坡口，球罐焊缝大坡口在外侧，小坡口在内侧。 如图所示。

2、球罐定位焊

球罐组装完成后，需采用定位焊将其固定。定位焊在球罐小坡口侧进行，以便在背面清根时一并刨除。施焊前需采用氧乙炔加热方式以定位焊为中心，至少100mm范围内进行预热， 定位焊所采用的焊接工艺与球罐正式焊接相同，定位焊长度50mm以上，间距250～300mm为宜，定位焊焊肉高度不得小于8mm，引弧和熄弧均在坡口内，且定位焊焊接二层。

3、球罐组焊工艺及质量控制

1）焊接顺序。

球罐焊接顺序原则是尽可能地减少焊接残余应力，一般为先焊赤道带， 后焊极板；先焊纵缝，后焊环缝；先焊大坡口一侧(外侧)，进行内侧清根、打磨、渗透检测合格后，再焊小坡口一侧(内侧)；上、下极带也是采用先纵缝后方环缝；赤道带纵缝分成五段，先上后下实行退焊法；环缝先焊极带方环，后焊赤道带与极带的大环缝，环缝分段实行追尾焊。

2)焊工布置。

赤道带纵缝共20条，焊接时采用分段向上立焊焊接法，10 名焊工隔缝布置，同步进行；极带小立缝上下各4条，由4名焊工分别进行焊接；上下极各两条极板纵缝，由4名焊工分别进行焊接；上下极板方环分别分成8段由8名焊工对称进行焊接；赤道带与上下极板2个大环缝，每条环缝分成20段由10名焊工分段对称进行焊接；符合球罐对称施焊、保证球罐几何尺寸、减少应力与变形的原则。

3)预热温度和层间温度。

对于球罐来说，选择合适的预热温度和层间温度是非常必要的。预热温度太高，焊工焊接条件恶化，焊接一次合格率降低，另外还会使焊接接头的韧性有所降低；预热温度太低，焊接接头易产生冷裂纹。焊前预热采用液化石油气体燃烧加热，气体多头加热器如图所示。

预热温度≥100，加热宽度为每侧距焊缝中心125mm范围；测温点距焊缝中心50mm，每条焊缝的测温点不得少于三个。焊接层间温度应不低于焊前预热温度，最高温度不宜超过180℃，否则影响焊接接头的低温冲击韧度。

4)施焊环境。

球罐的焊接属于野外作业，球罐现场均搭设防风、防雨棚，如图所示。施焊环境按NB/T 47015-2011 标准规定，环境温度及湿度在距离球罐表面500 ~1000mm范围内测量。

球罐现场搭设的防风、防雨棚示意图

1一薄铁瓦 2—外脚手架 3一壁架 4上平台 5一铁皮瓦 6一顶盖架

5)球罐的焊接。

焊前严格清除坡口两侧50mm范围内的焊渣、氧化皮、水锈、油污及灰尘；施焊时，尽量避免在非焊接处引弧，以免造成电弧擦伤而产生微裂纹，对不慎造成弧疤或弧坑，均进行打磨消除，所有打磨处经测厚均须满足有关工艺要求，并经表面检测合格。

低温钢制球罐焊缝金属对焊接热输人量较敏感，因此应严格控制焊接电流、焊接速度，严格控制焊接热输人量不得超过焊接工艺评定报告上的最大值。

焊接时采用短弧操作，在坡口内焊接时，一定要避免焊道中间的突起、两边凹陷的形状，如图所示；焊道始端采用后退引弧法，即每根焊条焊接时在始焊点前10mm处引弧，然后迅速拉回到始焊点处进行焊接，收弧时采用划圈法将弧坑填满，下一根焊条要尽快引弧，尽可能减少间隔时间，以防焊缝冷却而产生焊接缺陷，各层之间的接头错开50mm以上，防止每层起、收弧点小的焊接缺陷的累积而在该截面形成超标缺陷，每层焊完后，焊渣均清除干净。

球罐外侧焊缝焊接后，采用碳弧气刨背面清根，定位焊所形成的焊缝金属必须全部清除干净，清根后采用砂轮进行打磨，露出金属光泽，坡口形状呈U形，再进行表面渗透检测，结果须符合NB/T 47013-2012标准I级的要求。

焊缝成形形式

a)焊缝不合适成形 b) 焊缝合适成形

焊前预热及后热去氢处理采用点式温度计对焊前预热温度、层间温度及后热去氢处理温度进行测控。经检查，焊接过程中的实际预热温度在100℃以上，层间温度基本控制在100 - 180℃范围内，后热去氢处理的温度均控制在200 ~-250℃之间，符合《技术条件》的要求。球罐主体的焊接参数均按焊工钢印号、焊缝代号和日期进行了记录，数据齐全、详细，所有焊接参数基本与(焊接工艺规程》相符。

具体操作方法详见（『技术』球罐各种位置焊接操作手法讲解）

链接：『技术』球罐各种位置焊接操作手法讲解

6)后热去氢处理。在厚板多层焊中，随着焊接层次的增加，焊缝中扩散氢也会逐渐聚集，如在焊接残余应力和球罐组装应力等作用下，会产生延迟冷裂纹，因此焊后必须立即进行后热，使扩散氢有充分的时间逸出。本球罐每次焊缝焊接完毕均立即进行了后热去氢处理，后热温度为200 -250℃，后热时间为1h,符合(09MnNiDR 钢制乙烯球罐安装技术条件》要求。

7) 气刨清根。

单侧焊缝焊接完毕后应进行背面清根，将定位焊缝及第一层焊缝的焊接缺陷清楚干净。清根采用规格为φ8mm x 355mm的B508碳棒进行气刨清根，形状为U型，槽底半径保持在5mm左右。 清根后采用砂轮进行打磨，磨除渗碳层、粘渣与铜斑等，并修整刨槽深浅，宽窄不均的现象，露出金属光泽后再进行100%渗透检测，全部符合NB/T 47013-2012检测标准I极要求。

8）焊接返修。

对于球罐焊缝无损检测过程中发现超标的焊接缺陷，应在分析清楚焊接缺陷产生原因的基础上,再针对性地进行焊接返修。如冷裂纹类的焊接缺陷，常产生于环焊缝大小坡口接合处，这是由于环焊缝在所有纵焊缝焊接完毕后才进行施焊，焊接残余应力水平较高，如球罐在定位焊过程中不加以重视，定位焊缝在纵焊缝焊接残余应力作用下易“崩开”，焊缝清根时如未能将其清除干净，最终造成埋藏性裂纹，另外还易造成环焊缝的错边量和棱角值超标。

焊缝返修长度应大于50mm，便于控制层间温度及焊接热输人量。焊接返修时应采用碳弧气刨将缺陷消除干净，并用砂轮打磨清除渗碳层，如在焊缝侧气刨到2/3δ处仍未清除掉焊接缺陷，应在该状态下进行焊接，再从另侧气刨， 这样可减小焊接返修过程中的焊接变形量。焊接返修的预热温度、焊接参数及焊后去氢处理等均严格按照《技术条件》和《焊接工艺规程》的有关规定执行，焊接返修后采用TOTD进行检测，应符合NB/T 47013-2012标准I级要求。

4.焊后质量检查

（1）焊缝外观质量

球罐焊缝的内外焊缝须全面打磨消除焊波，与母材表面圆滑过渡，为防止产生应力集中，球壳外表面焊缝余高打磨至0 ~2.0mm，球壳内表面焊缝余高打磨至0~1.5mm，焊缝表面不允许有急剧的形状变化，角焊缝应打磨与母材圆滑过渡。焊缝表面应无裂纹、咬边、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，两边的焊渣和飞溅物处应消除干净。

（2）球罐焊后几何尺寸检查

1）球罐焊缝焊接过程中应严禁产生过大的焊接变形，焊后用弦长为1m的样板对球罐对接焊缝的棱角值进行检查，沿焊缝每500mm长测量一点，应符合GB 12337标准及《(技术条件》，即不得大于7mm。

2）球罐焊缝焊接后球罐的圆度发生变化， 因此焊后应对球罐的圆度进行检查,应符合GB 12337标准及《(技术条件》，即赤道面最大直径与最小直径及设计直径三者之间的差值不得大于45mm。

（3）球罐焊后无损检测

球罐对接焊缝焊接结束24h后（整体热处理前）进行100%TOTD检测，按NB/T47013-2012标准，I级合格。分别对球壳上的所有焊接部位（包括球壳板对接焊缝的内、外表面、同球壳板焊接形成的角焊缝、工夹具清除后的焊迹部位）表面进行100%的磁粉检测，按NB/T 47013-2012 I级合格。

材料Q345R球罐产生裂纹或未及时发现裂纹的原因是焊缝中含扩散氢，焊条焊丝焊接前未坐扩散氢复验，延时裂纹，无损检测时间不对。