【文章內(nèi)容簡介】 道線水平誤差不宜大于3mm；任意兩塊球殼板的赤道線水平誤差不宜大于6mm。(5)球罐組裝時(shí)，相鄰兩帶的焊縫、支柱與球殼的角焊縫至球殼板的對(duì)接焊縫、球罐人孔、接管、連接板的連接焊縫至球殼板的對(duì)接焊縫及其之間的焊縫不應(yīng)小于球殼板厚度的3倍，且不應(yīng)小于100mm。(6)球罐組裝時(shí)應(yīng)對(duì)球罐的最大直徑與最小直徑之差進(jìn)行控制，組裝完成后其差值宜小于球罐設(shè)計(jì)內(nèi)徑的3%，且不應(yīng)大于50mm。(7)支柱用墊鐵找正時(shí)，每組墊鐵高度不應(yīng)小于25mm。 組裝設(shè)備及工具 (1)起重設(shè)備 選用汽車起重機(jī)——汽車起重機(jī)機(jī)動(dòng)性能好便于相距較遠(yuǎn)之間的工作點(diǎn)間調(diào)動(dòng)，提升高度大，升吊和回轉(zhuǎn)靈活，是一種高效、先進(jìn)的起吊工具。 (2)工夾具 工夾具主要是用于使相鄰球瓣連接安全牢固，是相鄰球瓣之間的尺寸得以方便地調(diào)整。 本次設(shè)計(jì)采用日字型夾具——日字形夾具是由日字形卡碼、方形卡帽和圓錐銷配套而成。具有結(jié)構(gòu)簡單、選材制造方便、經(jīng)濟(jì)性好、重量輕，這些優(yōu)點(diǎn)給現(xiàn)場裝拼，特別是高空作業(yè)帶來很大方便。 組裝夾具的拆除，必須在焊接完畢后進(jìn)行，定位塊不能強(qiáng)力拆掉，切割時(shí)應(yīng)保留不小于2mm的余量，用磨光機(jī)磨平后按無損檢測工藝要求進(jìn)行檢驗(yàn)。 (3)腳手架 搭設(shè)腳手架是球罐組焊過程一項(xiàng)必要的設(shè)施，它是從安裝、焊接到檢驗(yàn)全部工程高空作業(yè)時(shí)工作人員的主要工作平臺(tái)。腳手架搭設(shè)合理與否對(duì)作業(yè)條件，安全生產(chǎn)，建設(shè)速度有密切關(guān)系。組裝操作用腳手架大部分采用三角腳手架形式。三角托架采用角鋼制作，預(yù)先固定在殼板所設(shè)的掛鼻上，并在層間鋪設(shè)鋼跳板作為操作平臺(tái)。為了方便球罐的組裝操作，球罐赤道帶板及以下各帶殼板的組裝采用在罐內(nèi)側(cè)作業(yè)的方法，球罐赤道帶板以上各帶殼板的組裝采用在罐外側(cè)作業(yè)的方法。據(jù)此，赤道帶板及其下部殼板三角腳手架設(shè)置于球殼內(nèi)部，赤道帶以上殼板的腳手架設(shè)置于球殼的外部。 組裝準(zhǔn)備 基礎(chǔ)檢查驗(yàn)收不論采用何種安裝手段，基礎(chǔ)尺寸的精度直接影響到該球罐的質(zhì)量和施工進(jìn)度。 (1) 使用經(jīng)緯儀測量確定各支柱間的夾角 (2) 由于本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)直徑較小，所以用鋼卷尺測量基礎(chǔ)直徑(3) 采用水平儀測量基礎(chǔ)水平度 球瓣的幾何尺寸檢查和理化檢驗(yàn)球瓣的曲率及外形尺寸的好壞，會(huì)直接影響球罐的安裝質(zhì)量和施工進(jìn)度。檢查時(shí)應(yīng)把球瓣吊到胎具上進(jìn)行，對(duì)不合格的殼板要進(jìn)行調(diào)校。球罐材質(zhì)的理化檢驗(yàn)一般在制造廠做妥，并出具證明書。組裝前由安裝單位確認(rèn)制造廠的產(chǎn)品合格證書 其他地面準(zhǔn)備工作由于本次設(shè)計(jì)采用整體組裝法，所以在地面應(yīng)該進(jìn)行球殼板的預(yù)組對(duì)工作。此外，組裝用的三角掛架的勾鼻子，工卡具的擰緊螺母和起吊用的吊耳應(yīng)先焊在球瓣上，盡量減少高空作業(yè)的工作量，給安裝工作提供便利條件，以加快工作進(jìn)度，提高工作質(zhì)量。 組裝精度的控制 支柱偏差控制支柱安裝找正后，在球罐徑向和周向兩個(gè)方向的垂直度允許偏差由于支柱高度H=8000mm，所以。采用平墊鐵組來保證支柱的偏差會(huì)得到比較好的效果。 橢圓度、焊縫錯(cuò)邊量和角變形在球罐的安裝過程中，橢圓度、錯(cuò)邊量和角變形是其主要控制對(duì)象之一。他們的出現(xiàn)往往是由于壓制球瓣的精度不夠以及運(yùn)輸過程的損壞或堆放不妥所造成。所以在組裝前對(duì)球瓣的成型率和尺寸精度的檢查是不能放松。對(duì)不合格的地方必須在組裝前進(jìn)行校正。本次采用的整體組裝發(fā)由于焊接在整球組裝后進(jìn)行，所以它的調(diào)整性能好，基本避免了強(qiáng)力組裝，球體的成型精度好，容易達(dá)到偏差要求。另外，錯(cuò)邊量、角變形等偏差都在接縫位置。因此，裝夾具的正確選用，對(duì)控制偏差也起很大作用。4 焊接工藝 鋼材的可焊性 低合金鋼的概述低合金鋼是碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不超過5%，用以提高鋼的強(qiáng)度并保證其具有一定的塑性和韌性，或使鋼具有某些特殊性能，如耐低溫，耐高溫或耐腐蝕等。 低合金鋼的分類常用來制作焊接結(jié)構(gòu)的低合金鋼可分為高強(qiáng)度鋼、低溫用鋼、耐腐蝕用鋼及珠光體耐熱鋼四種。按鋼材的屈服強(qiáng)度及使用時(shí)的熱處理狀態(tài)分為以下三種： (1) 在熱軋、正火或控冷控軋狀態(tài)焊接并使用的，屈服強(qiáng)度為294~490MPa的熱軋、正火及控冷控軋鋼。 (2) 在調(diào)制狀態(tài)下焊接和使用的，屈服強(qiáng)度為490~980MPa的低碳低合金鋼調(diào)質(zhì)鋼。 (3) w（C）%~%，屈服強(qiáng)度為880~1176MPa的中碳調(diào)質(zhì)鋼。 低合金高強(qiáng)度鋼的特性低合金高強(qiáng)鋼中w（C）%以下，為了確保鋼的強(qiáng)度和韌性，通過添加適量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、Al等微合金話元素，配合適當(dāng)?shù)能堉乒に嚮驘崽幚砉に噥肀ＷC鋼材具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。由于低合金鋼強(qiáng)度鋼具有良好的焊接性、優(yōu)良的可成型性及較低的制造成本，因此，被廣泛地用于壓力容器、車輛、橋梁、建筑、機(jī)械、海洋結(jié)構(gòu)、船舶等制造中，已成為大型焊接結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)材料之一。低合金鋼的強(qiáng)化機(jī)理與碳素鋼不同，碳素鋼主要通過鋼中的碳含量形成珠光體、貝氏體和馬氏體來達(dá)到強(qiáng)化：而低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)化主要是通過晶粒細(xì)化、沉淀硬化及亞結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)現(xiàn)。 低合金高強(qiáng)度鋼的焊接性低合金高強(qiáng)度鋼含有一定量的合金元素及微合金化元素，其焊接性與碳鋼有差別，主要是焊接熱影響區(qū)組織與性能的變化對(duì)焊接熱輸入較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向增大，對(duì)氫致裂紋敏感性較大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高強(qiáng)度鋼還存在再熱裂紋的危險(xiǎn)等。只有掌握各種不同低合金高強(qiáng)度鋼焊接性特點(diǎn)和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能制定正確的焊接工藝，保證低合金高強(qiáng)度鋼的焊接質(zhì)量。本球殼選用Q345R為球殼鋼板。牌號(hào)CSiMnCrNiMoNbVPSAltQ345R≤≤≤≤≥ Q345R鋼板的化學(xué)成分 Q345R鋼板的力學(xué)性能交貨狀態(tài)板厚mm拉伸試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)Rel（MPa）Rm（MPa）A（%）d=2a 試驗(yàn)溫度℃AKV J正火 16 345 510 ≥21 ≤16 0 ≥34（%）CMnPSSiMoMo其他元素~低合金高強(qiáng)度鋼含有一定量的合金元素及微合金化元素，其焊接性與碳鋼有差別，主要是焊接熱影響區(qū)組織與性能的變化對(duì)焊接熱輸入較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向增大，對(duì)氫致裂紋敏感性較大，所以選用低氫焊條—。 焊接工藝的選擇 焊接方法和焊條的選擇(1) 焊接方法本次球罐的焊接采用手工電弧焊，因?yàn)榍蚬蕃F(xiàn)場大多需要全位置焊接。手工電弧焊使用方便，電弧的可見性好，適應(yīng)各種位置，適應(yīng)的厚度范圍、成分范圍、熱輸入量范圍廣，接頭的接近性好。但是手工電弧焊效率低，焊工疲勞度大，對(duì)焊工的技術(shù)要求高。焊接設(shè)備：ZX5—400 型硅整流焊機(jī)。每臺(tái)焊機(jī)必須配置經(jīng)校驗(yàn)合格的電流表、電壓表；以便控制、記錄和檢查焊接時(shí)的線能量。每臺(tái)焊機(jī)要有良好的接地線，并標(biāo)注專機(jī)、專人的姓名和編號(hào)。球罐施焊的每位焊工應(yīng)配有焊條保溫筒(僅限于手工電弧焊用)、角向磨光機(jī)等工具。電流極性：直流反接。全部采用手工電弧焊，采取分段退焊法。(2) 坡口形式球殼板間的縱焊縫與球體環(huán)焊縫以及人孔與球殼體的焊接為對(duì)接焊縫全采用坡口形式為60176。上雙面不對(duì)稱X型坡口，鈍邊為2mm。小坡口H=。溫度計(jì)、壓力計(jì)的接管與殼體間焊縫采用角焊縫鈍邊為1mm焊腳尺寸為4mm。排污孔、安全閥和進(jìn)出料口的厚壁管與球殼體的焊縫坡口選為雙單邊V型坡口鈍邊為2mm。開孔角度上下均為所有的法蘭選用帶頸對(duì)焊法蘭，厚度4mm的接管與法蘭間直接進(jìn)行一次平焊厚度4mm的接管與法蘭間開Y型坡口焊接，鈍邊為1mm[11]。(3) 焊條的選擇為了有效的減少裂紋的發(fā)生，根據(jù)等強(qiáng)原則，現(xiàn)場采用與Q345R低合金鋼匹配的、。J507焊條屬于低氫鈉性焊條，可以有效降低接頭中的含氫量。按照焊條質(zhì)量證明書對(duì)焊條進(jìn)行驗(yàn)收。按照GB/T5118標(biāo)準(zhǔn)對(duì)焊條熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能（焊條狀態(tài)）進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。(4) 焊接材料管理由于氫是造成焊接裂紋的主要原因之一，所以必須對(duì)焊條熔敷金屬進(jìn)行擴(kuò)散氫含量（[H]）的測定，分別按照GB/T3965中規(guī)定的甘油法進(jìn)行，以[H]≤，氣相色譜法[H]≤。J507焊條使用前按照GB/T5118中的規(guī)定應(yīng)在300~4302h烘干，然后置于100150恒溫箱內(nèi)，隨用隨取。焊工應(yīng)使用電加熱的焊條筒領(lǐng)用，保溫筒內(nèi)焊條必須在4h內(nèi)用完，否則應(yīng)退庫重新烘焙，但烘干次數(shù)不超過2次，超過2次的焊條不得用于球殼板焊接[12]。生銹、藥皮脫落、發(fā)霉、受潮的焊條不得使用。嚴(yán)格執(zhí)行焊條領(lǐng)用、發(fā)放、回收制度。 (5)焊接材料估算焊材所需體積包括：球殼板間縱、環(huán)焊縫+支柱與球殼壁焊縫+支柱與底板+人孔凸緣與球殼板+接管與球殼+接管與法蘭+余量焊材質(zhì)量為 焊接工藝的確定 (1) 焊接工藝參數(shù) 根據(jù)焊接工藝評(píng)定，使用焊條J507，焊接電流、電壓、： J507焊條焊接工藝參數(shù)焊條直徑mm焊接電流A電弧電壓V焊接速度（）平焊（160~180）橫焊、仰焊（150~170）立焊（140~160）24~26平焊（24~26）橫焊（15~18）仰焊（20~21）立焊（25~28） (2) 氣候條件 在下述氣候條件時(shí)，要加以控制保護(hù)，否則不得進(jìn)行焊接 ，下雨時(shí)應(yīng)停止焊接。 ，風(fēng)速大于8m/s時(shí)焊接應(yīng)停止，風(fēng)速小于8m/s時(shí)，但對(duì)焊接有不利影響因素時(shí)也應(yīng)停止焊接。 。 %時(shí)應(yīng)停止焊接。(3) 焊前準(zhǔn)備由于球罐在現(xiàn)場施焊，焊縫長度大，焊接位置多，故對(duì)焊工要求也高。因此進(jìn)行球罐焊接的焊工必須進(jìn)行焊工訓(xùn)練及評(píng)定。只有通過評(píng)定的焊工才能進(jìn)行球罐焊接工作。 ，焊條采用J507低氫鈉焊條。試板尺寸為，厚度選用殼體相同厚度，只作立焊。要求試板通過射線照相實(shí)驗(yàn)，焊縫外觀符合要求。 焊工能力評(píng)定要求按焊接工藝評(píng)定，即對(duì)其實(shí)際施焊的板材，采用的焊接材料、焊接位置進(jìn)行焊接。每個(gè)焊工需作仰焊+平焊、立焊、橫焊三種位置的焊接試板。試樣尺寸為。焊工能力評(píng)定試驗(yàn)，只要通過射線照相檢驗(yàn)。側(cè)彎試驗(yàn)及外觀檢查。合格要求同焊接工藝評(píng)定實(shí)驗(yàn)的要求。 焊接順序施焊時(shí)，其焊接順序應(yīng)遵循下列原則：先焊接縱向焊縫，后焊接環(huán)向焊縫；先焊短焊縫，后焊長焊縫；先焊坡口深度大的一側(cè)，后焊坡口深度小的一側(cè)。焊縫交叉部位時(shí)，應(yīng)先將縱縫焊到環(huán)焊縫坡口內(nèi)，然后將坡口內(nèi)的焊肉打磨干凈除去焊縫終端缺陷，焊接環(huán)焊縫時(shí)，不應(yīng)在交叉部位引弧或滅弧。詳細(xì)的焊接順序?yàn)椋菏紫冗M(jìn)行支柱與赤道帶的焊接→赤道帶X破口定位焊接→赤道帶縱縫大坡口焊接→赤道帶縱縫小坡口清根、探傷、焊接→上、下極帶小縱縫大坡口焊接→上、下極帶小縱縫小坡口清根、探傷、焊接→上、下極帶大縱縫大坡口焊接→上、下極帶大縱縫小坡口清根、探傷、焊接→上、下極帶環(huán)縫大坡口焊接→上、下極帶環(huán)縫小坡口清根、探傷、焊接→赤道帶環(huán)縫大坡口焊接→赤道帶環(huán)縫小坡口清根、探傷、焊接→工卡具焊疤與局部焊縫外觀的修磨→無損探傷→局部焊縫返修→無損探傷。(1) 赤道帶焊接工藝赤道帶縱焊縫共16條，焊接采取分段多道多層焊，每條赤道帶縱焊縫里外共焊4層，大坡口側(cè)焊3層，小坡口側(cè)焊1層。焊接時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行定位焊禁錮兩球殼板，然后采用向上立焊，先焊接大坡口側(cè)，之后在小坡口側(cè)進(jìn)行氣刨清根和砂輪機(jī)打磨和磁粉檢測，合格后再焊接小坡口側(cè)焊縫。將赤道帶縱焊縫平均分成三段，每段長2414mm。先焊上段大坡口側(cè)，焊接按每小段500mm長分段退向焊。(2) 上、下極板與赤道板拼接焊縫的焊接工藝上下極板焊縫焊接結(jié)束后，上極板拼接焊縫在與赤道板組裝成球后進(jìn)行焊接時(shí)，外側(cè)大坡口以平焊為主，而內(nèi)側(cè)小坡口則以仰焊為主。下極板拼接焊縫焊接時(shí)外側(cè)大坡口以仰焊為主，而內(nèi)側(cè)小坡口以平焊為主。在焊接時(shí)采用分段退向焊，每段焊縫長600mm左右。大坡口側(cè)焊縫焊完后，背面進(jìn)行清根、打磨、磁粉檢測，合格后進(jìn)行小坡口側(cè)焊縫的焊接。在焊接時(shí)，用曲率樣板邊焊邊檢查焊縫的角變形情況。(3) 上下人孔凸緣對(duì)接焊縫的焊接工藝 人孔凸緣的坡口形式與球罐對(duì)接焊縫的坡口形式相同。焊接規(guī)范按照橫焊縫的焊接規(guī)范進(jìn)行。焊接時(shí)，先焊大坡口側(cè)的焊縫，各層各道的排列要均勻適當(dāng)，避免產(chǎn)生夾渣和咬肉等缺陷。大坡口側(cè)焊縫焊完后，在小坡口側(cè)進(jìn)行氣刨清根、打磨、磁粉檢測，合格后在焊小坡口側(cè)。(4) 接管角焊縫焊接工藝無需補(bǔ)強(qiáng)的接管在與球殼板焊接時(shí)，坡口采用氧乙炔焰切割，坡口一般角度采用50176。，并且接管組裝前要打磨坡口，使之露出金屬光澤。焊接時(shí)，先焊大坡口面的焊縫，每層每道要排列適當(dāng)，每層的焊渣一定要清除干凈。各層各道的起弧點(diǎn)要錯(cuò)開80mm。大坡口側(cè)焊縫焊完后，在小坡口側(cè)進(jìn)行氣刨清根、打磨、磁粉檢測。然后再進(jìn)行焊接。焊后應(yīng)立即進(jìn)行后熱消氫處理。另外，接管角接焊縫的焊接，容易產(chǎn)生焊接收縮裂紋，因此，應(yīng)進(jìn)行充分的預(yù)熱。 (5) 焊接中的注意事項(xiàng) 焊道因故中斷焊接時(shí)，立即進(jìn)行加熱緩冷處理，再行施焊前除按規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱外，還應(yīng)將原焊道的弧坑部分打磨掉，確認(rèn)無裂紋后，方可按原工藝要求繼續(xù)焊接。在施焊過程中，應(yīng)對(duì)每個(gè)焊工的焊接質(zhì)量進(jìn)行必要的跟蹤檢查。對(duì)焊接工藝參數(shù)的控制應(yīng)采取有效措施，焊接的線能量應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)。質(zhì)檢員和技術(shù)人員隨時(shí)對(duì)其記錄進(jìn)行檢查。測溫員按時(shí)做好測溫記錄。焊后應(yīng)立即進(jìn)行后熱消氫處理[13]。 焊后檢查 目測檢查焊后對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查，檢查前應(yīng)將熔渣皮、飛濺物等清理干凈。焊縫表面應(yīng)符合下列規(guī)定： (1) 焊縫和熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔、咬邊、夾渣、凹坑、未焊滿