大型原油储罐浮船底板焊接工艺及检测方法的探讨

崔冬梅

（北京兴油工程项目管理有限公司吉林省分公司，吉林 吉林 132021）

0 引 言

大型原油储罐浮船由于其自重大、底板受力面广、焊缝长，制作过程中若产生较大应力，将直接影响焊缝质量，造成焊道处渗漏，甚至开裂。大型原油储罐由于长期容纳易燃物质，其安全性至关重要。浮船底板一旦出现渗漏，原油将直接与空气接触，极易酿成火灾，危害国家财产和人民的生命安全，并且严重污染环境，对生态造成破坏作用。另外，浮船渗漏后，原油中的腐蚀性化学介质会进一步与渗漏处的焊道及母材反应，使渗漏情况加剧，影响储罐的正常使用。因此，如何保证大型原油储罐浮船底板的焊接质量，一直是相关部门十分重视的问题。

在 T102、T107 浮船底板焊接时，现场采用了传统的搭接 30 mm、双面满焊工艺，本以为该工艺可以使底板强度更大、焊接质量更好。但是检测时却发现浮船底板存在气孔缺陷，并且波浪变形严重。针对这些问题，笔者提出三点方法和措施。该方法在中国石油四川石化原油储备库工程其他储罐浮船焊接中收到了良好的效果，改进后施工的浮船底板变形小、缺陷少，且大大提高了施工效率，改善了焊接工作环境。

1 储罐浮船试水渗漏情况及原因分析

1.1 储罐浮船试水渗漏情况

中国石油四川石化原油储备库 10 台 10万 m3储罐经过试水实验后，浮船渗漏情况如表1所示。表1中 T101 为1号罐内浮船，依此类推。10 台罐浮船渗漏点共计 35 处，通过试验发现缺陷均为气孔。由表1可见，在浮船底板先施工完成的T102 及 T107 储罐中，渗漏点最多；而采用新的措施之后的其他储罐(即除了 2号罐、7号罐)，情况均有所改善。

表1 10台10万m3储罐渗漏情况表

1.2 浮船渗漏原因分析

1.2.1 双面密封焊工艺

浮船底板厚度 5 mm。采用上下板搭接形式，搭接长度为30 mm；按设计图纸要求，对浮船底板进行上下表面双面满焊。在现场的浮船焊接施工顺序为：下表面先断续焊，即焊50 mm 间隔 300 mm，从第 1 环开始向外环焊接；待第 1 环的下表面跳焊焊完后，进行第 1 环上表面的满焊；而后，再继续施焊下表面的连续焊。以此类推，一直焊至第 6 环(最后 1环)(如图1所示，图中中心为第 1 环)。每环的上下表面密封焊之后，根据 GB 50128～2005 第 6.2.6条规定，浮船底板焊缝做真空试压检测，负压值不低于53 kPa。

图1 浮船焊接顺序示意图

实质上，当上下表面密封焊之后，浮船底板焊缝处就形成了近30 mm 宽的密闭狭长通道。真空试漏初始，此通道内的气压值等于大气压值；但当浮船漏点较多时(而缺陷一般都很微小)，随着焊缝上的真空试漏次数增多，被真空抽出的空气量大于自然供给的空气量，即狭长通道内的压力值小于大气压。若仍用 53 kPa 负压值做真空试压，此时的试压值实际上是减小了，就难以再查出微小缺陷。于是造成了真空试压失效。

另外，采用双面密封焊还存在一个缺点，即若浮船底板下表面的渗漏点与上表面不在同一个位置，那么就需要长时间地试水浸泡，才能发现上表面的漏点。这就给试水计划带来一定困难。

1.2.2 采用J427焊条焊接浮船底板搭接缝

J427 焊条(E4315，直径为φ3.2)的药皮为低氢钠型，其特点是焊缝金属的力学性能和抗裂性能都较酸性焊条要好。但是，碱性焊条的工艺性能不如酸性焊条，飞溅较大、焊道较高、熔池温度高、表面成形粗糙、脱渣性较差；焊接时会产生有毒的氟化物烟尘，对工人的健康有害，必须加强焊接场所的通风排气。另外，J427 焊条对铁锈、油污、水分较敏感，焊接时对坡口清理的要求高，清理不好极容易产生气孔等缺陷。

四川地区常年天气潮湿、时常下雨，而浮船底板为搭接焊缝。一旦下雨，雨水易进入搭接层空间而无法排除，在焊接底板上表面时，焊道下的水分受热而蒸发，大量气体自熔池中溢出。此时使用 J427 焊条，焊道更易产生气孔。除 4号罐、6号罐和9号罐以外，均用 J427 焊条焊接；浮船在试水期间，渗漏点均为收弧气孔和接头气孔。而且，由于焊条J427的熔池温度高，浮船底板的厚度只有 5 mm，外加双面密封焊，必然产生较大的焊接应力，进而影响浮船的凹凸变形。焊接浮船时，是一个受限空间。如此大的工作量，当焊工对浮船底板进行仰焊时，J427 产生的大量有害烟尘，给焊接环境造成了不利影响。

2 减少浮船渗漏点的三点措施

2.1 浮船上表面满焊，下表面断续焊

经过在现场召开关于浮船底板焊接及检测的专题会议，建设单位、监理单位及设计单位确定采用上表面连续满焊、下表面断续焊施工的焊接工艺，焊接 100 mm、间隔200 mm；并且对现场各储罐未施工完的浮船底板及尚未施工的其他罐(如 4号罐、6号罐、9号罐)浮船，也采取此种方法进行焊接，以保证真空试漏 53 kPa的负压值不会失效。对采用这种焊接工艺焊接的浮船进行分析发现，渗漏情况得到较大改善；同时，焊接工作量大大减小，成本也相应降低。

2.2 浮船底板采用J422焊条

采用飞溅小、熔深浅、产生的有害气体少、对水分不是十分敏感的J422 酸性焊条(型号 E4303，直径为φ2.5)焊接浮船底板上表面。焊接过程中使用较小的焊接线能量，两层成型。现场实际施焊发现，采用 J422 焊条不仅焊缝成型美观，并且 J422 形成的熔池温度比 J427 低，底板的波浪变形量得到了有效的控制。后施工的T104、T106、T109 罐浮船底板的变形量均在规范之内。另外，焊工的工作环境也有了一定的改观。

2.3 浮船检漏方法的改进

通过检漏方法及检漏工艺的改进提高焊接质量。首先，对真空试漏的检测时间做了明确的规定。当浮船焊缝进行真空试压时，负压值达到 53 kPa 以后，稳压时间要在 1 min 以上。另外，由于煤油的渗透性比水好，在浮船底板焊缝试漏试验中，增加煤油试漏试验，即在对浮船焊缝做完真空试漏后，再做一次煤油试漏。具体方法为：先在浮船底板上表面焊缝上刷白灰，再将喷壶装满煤油后，从浮船下表面间断焊的搭接缝隙处喷射煤油；若有渗漏点，可在浮船底板上表面焊缝的石灰表面显现出来，并对不合格焊缝进行修补；修补后再做真空箱负压检验和煤油渗漏检验，直到合格为止。

3 结 语

通过多次试验和实践证明，以上阐述的减少浮船渗漏点的三点措施在实际应用中切实可行。若能得到普及推广，将大大提高生产效率、优化施工质量、改善施工环境，对于本行业的焊接生产和检验具有一定的指导意义。