9%Ni 钢壁板安装焊接常见质量问题分析及预防措施

李冬，刘柏伟，华欠本，陈宝旭，张恺

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

1 内罐壁板施工情况概述

内罐壁板共计12 圈，每圈由24～26 张不等厚度的9Ni 钢板组对拼接而成，从下往上依次安装组对，此过程需保证壁板半径、垂直度在允许的公差范围之内，充分考虑焊接收缩量2 mm 偏差，底部支持板与第一层壁板的大角焊缝待三层壁板环缝焊接完成后方可进行焊接，每张壁板之间立缝焊接采用手工电弧焊从下往上方向焊接，环缝焊接采用埋弧焊进行焊接。先将立缝焊接完成后再进行环缝焊接。

内罐壁板安装吊装采用在壁板上安装吊耳。一台吊车和两个电动葫芦配合吊装，第一圈壁板安装就位后，在每张壁板内侧设置4 根临时斜支撑、斜支撑与壁板和环板通过9%Ni 垫板焊接，防止壁板倾倒。壁板之间通过在两张板之间的纵缝安装电话卡具进行固定，电话卡具材质与母材相同，为9Ni 钢，在固定之后，可通过电话卡具进行罐壁纵缝的组对，调节焊缝组对间隙，错边量等。组对时应保证两张壁板端口平齐度。

2 内罐壁板安装过程常见问题解析

2.1 垂直度偏差

原因分析：垂直度作为壁板安装的重要指标，直接影响整体储罐安装质量。壁板安装后，需用全站仪或吊线坠方式进行垂直度测量，用全站仪需进行每张板4 点垂直度检查，要求单张不超过15 mm。如出现垂直度偏差，应是由于壁板安装时临时斜支撑安装不当，或本身壁板垂直度偏差所致[1]。

整改措施：(1)切掉临时斜支撑，重新调整安装壁板，待合格后固定临时斜支撑；(2)协调厂家进行壁板更换或进行调直工作。

预防措施：(1)加强钢板厂家控制，避免运到场内重新更换带来的进度压力；(2)焊接斜支撑前，做好壁板安装前的垂直度测量，焊接斜支撑过程中充分考虑焊接变形量、斜支撑角度等问题，保证在允许误差范围内。

2.2 母材损伤

原因分析：主要由母材磕碰、电弧擦伤、吊耳不正当去除过程中产生的。磕碰母材主要是吊装过程中处理不当、钝物撞击产生。电弧擦伤是有意无意地在远离焊接接头的母材上随意起弧造成，它的出现是由于在母材表面局部的熔化，然后由于大量的热量被周围的母材吸收而迅速冷却造成的。电弧擦伤通常是由不适当的焊接技术而造成，这属于焊工的纪律和工作态度问题。吊耳、卡具去除损伤母材主要是由于打磨工操作不当，暴力去除吊耳、卡具导致母材撕裂。

整改措施：对母材损伤区域进行打磨处理，打磨平滑后进行渗透检查，确保损伤区域无裂纹，再进行超声波测厚检查，保证厚度符合规格书要求。

预防措施：母材磕碰情况要求在吊装过程中保证指挥得当，强化铆工质量意识，避免钝物撞击母材。电弧擦伤情况应严格要求焊工在引弧板打火，熄弧板熄弧。吊耳、卡具去除时应严格按照方案要求，先用砂轮机打磨至断根处，剩余部分再进行砸断。在施工前，将吊耳、卡具的去除要求详细传达给施工人员。

2.3 组对间隙偏差

原因分析：坡口间隙是指接头的两个工件之间的根部彼此间的距离，其目的是保证坡口打底焊时根部熔透。组对间隙太小，会造成封底封不透，背后未熔合等缺陷；组对间隙太大，会造成封底烧穿，焊瘤等缺陷。所以，坡口缺陷必须控制在允许的公差范围内，确保间隙符合图纸要求。

整改措施：(1) 将坡口间隙不足的壁板首先清除工装卡具，重新固定工装卡具定位坡口间隙，待间隙满足图纸要求后，重新固定工装卡具，完成调整工作。(2) 暂不对壁板安装位置进行调整，采用控制焊接电流、打磨焊接坡口的方式进行整改。若组对间隙偏大，则在焊接打底焊过程中，减小焊接电流，降低热输入的方式进行焊接，避免出现烧穿的情况，保证焊缝焊接质量。若组对间隙偏小，则应当在焊接打底焊过程中，加强焊接电流，提高热输入的方式进行调整，避免出现未焊透的情况，保证焊缝焊接质量。或可采用打磨焊接坡口的形式，将根部间隙扩至满足图纸要求，这样打底焊过程中可较好地控制焊接质量，从而达到满足焊接要求的目的。

预防措施：(1) 做好技术交底工作，在进行安装前，将技术指标要求宣贯至每位施工人员，抓好源头控制；(2)做好质量过程控制工作，在壁板未完全固定之前，进行组对间隙检查，如出现偏差及时进行调整，避免工装卡具固定好之后再进行调整。

2.4 坡口杂物

产生原因：坡口杂物主要分为油污、浮锈、坡口保护纸、水汽等，杂物会使焊接过程中产生气孔、夹渣、裂纹等缺陷。坡口杂物主要是在壁板倒运、安装过程中产生的，也可能由于环境影响导致的。坡口保护纸在焊接前未清理干净。环境中湿气过重导致的水汽。壁板在存放过程中由于环境、成品保护不当等产生浮锈、油污等杂物。坡口两侧需保证25 mm 内不存在浮锈、油污、水汽等杂物。

整改措施：坡口在组对之前，需将坡口两侧25 mm范围内的油，锈等杂物用专业不锈钢砂轮片或不锈钢钢丝刷清理干净，露出金属光泽。在清除过程中确保不能使母材的减薄量过大，减薄量不能超过母材厚度的5%，如出现需进行补焊处理。坡口保护纸需完全清理干净，确保没有残余。水汽的处理需进行火焰烘烤，保证水汽完全去除，同时需在现场安装温湿度仪，确保焊接过程满足温湿度要求。

预防措施：针对油污、浮锈问题，首先应保证壁板在存放过程做到上盖下垫，吊装过程中避免磕碰导致的掉漆现象。做好现场技术交底，坡口保护纸需在焊接之前全部清除。针对水汽问题，需每天检测现场温湿度情况，如遇湿度较大情况，及时做好除湿工作，保证焊缝两侧无水汽出现。

3 内罐壁板焊接常见问题解析

3.1 咬边

产生原因：咬边是由于操作方法不正确或者焊接参数选择不当，沿焊趾的母材位置产生凹陷或者沟槽。咬边将减少母材的有效截面积，在咬边处可能会产生应力集中，特别是低合金高强钢的焊接，咬边的边缘组织被淬硬，容易产生裂纹。

整改措施：咬边缺陷通过外观检查时可发现，同时要求尽量在外观检查中进行检出，否则在射线检测中检查咬边是一种时间、资源、金钱的浪费。发现咬边缺陷后进行标记，要求施工人员及时进行圆滑过渡，避免沟槽的产生。若咬边深度过大，则需要进行补焊处理，具体处理方式依据咬边深度而定。咬边深度测量用焊缝检验尺测量。

预防措施：进行焊接工艺评定宣贯工作，要求焊工严格按照焊接工艺规程中的参数进行焊接作业，避免出现电流过大、热输入过高、运条不当等情况。加强现场巡检频次，对焊接过程中焊接电流、运条速度等参数进行实时控制，保证热输入满足焊接工艺卡的要求。

3.2 气孔

产生原因：气孔是指在熔池凝固过程中，气体来不及逸出而形成空穴，这种情况则产生气孔。究其气体的来源，则可能是焊接部位冷却速度过快，焊接区域有油漆、铁锈、油污、水或者镀锌层等造成，空气湿度较大，电弧焊接中产生的气体造成或者焊剂性质、烘焙温度不够导致等。以上情况均可能产生气孔。在NB/T 47013—2015 《承压设备无损检》标准中作为圆形缺陷进行记录[2]。

整改措施：(1)针对手工电弧焊电弧过长、埋弧焊采用太高的焊速情况，加强质量过程巡检频次，发现此现象，立即组织焊工进行技术交底，强化焊接工艺评定参数的应用程度。对不符合焊接工艺卡要求的焊工，严格按照焊工及焊接管理办法进行积分考核，提升质量意识。(2)存在气孔缺陷，按照NB/T 47013.2—2015《承压设备无损检测 第2 部分：射线检测》进行射线评定，如气孔点数超标则进行返修处理。返修要求具有返修资质焊工进行，确保一次返修合格。(3)针对焊接区域存在潮气或有杂质情况，焊接前加强检查，及时清理潮气和杂质。同时要求焊工焊接过程中避免手持多支焊条，加大巡检力度，重新进行技术交底，要求焊工明确焊接要求。

预防措施：(1)加强焊材库管理，对焊材库湿度不超过60%，做好回收焊材、焊剂的二次烘烤工作，领用后的焊条要立即放在保温桶内进行保存，避免受潮。(2) 现场施焊环境需做好湿度控制，保证现场焊接坡口两侧无水汽情况发生。如有水汽情况，则需用火焰进行烘烤，保证焊接区域不存在水汽。

3.3 夹渣

产生原因：夹渣是由于各层熔渣清理不彻底，焊件上有锈蚀，电流太小、运条不当等方面引起的。存在夹渣的横截面将减小焊缝应力，尤其对动载荷构件。夹渣易产生在手工电弧焊、埋弧焊、药芯焊中，在进行层间清理时，存在打磨不彻底情况，或者输入线能力不足时，焊渣来不及熔化留存在焊缝中。焊件上的锈蚀也会形成夹渣留在焊缝中。夹渣属于危害性不是很大的缺陷，以长度作为评定要求。

整改措施：(1)加强焊接清根检查，在焊缝清根处理后，进行渗透检测，在确认无夹渣缺陷后，进行背面焊接。(2) 在焊接道间清渣打磨过程中，加强巡检，提升打磨人员质量意识，确保道间焊渣已清理完毕后再进行焊接作业。(3) 对屡次出现夹渣缺陷的焊工立即停止焊接作业，重新进行焊接培训，待培训合格后重新上岗。

预防措施：(1)实施首件检验制度。以第一批拍片结果为例，同焊工进行技术交流，分析缺陷产生原因及分享良好工作实践经验，及时规避焊道清理不完全和焊工操作不当等问题。(2)落实质量巡检制度，每日对焊接清根及道间清理进行检查，出现问题，及时进行纠正。(3)落实焊工积分管理制度，对射线检测中出现的夹渣缺陷，及时通知焊工本人进行确认，分析产生原因。对不满足焊接要求的焊工，及时进行再培训，合格后方可上岗，增强焊工责任意识。

3.4 未熔合

产生原因：未熔合分为侧壁未熔合和层间未熔合，属于一种不连续缺陷。侧壁未熔合缺陷是指与坡口面熔合不充分，可能原因有运条速度过快，热输入量不足、坡口侧壁存在杂物、运条不当等方面引起的。层间未熔合是指焊接中各层之间由于焊渣清理不彻底、焊接热输入不足等情况产生的。埋弧焊设备走丝轨道偏差也可能产生未熔合。由于未熔合属于两端尖锐的直线，故具有一定的危害性，大大减弱了焊接接头的强度，不具有延展性。但是接头强度满足不了标准规范要求，在NB/T 47013—2015 中属于不允许出现的缺陷。

整改措施：(1)利用底片评定结果进行判定，若出现未熔合缺陷，则立即对出现缺陷的焊工进行约谈，查清缺陷产生原因。及时组织返修焊工进行缺陷返修，确认缺陷类型、位置、长度等，清理缺陷并重新焊接，再次进行射线检测，保证焊接满足要求。(2)对焊接缺陷进行原因分析，若是环缝焊接产生，与焊工进行交流检查埋弧焊设备走丝轨道是否存在偏差，同时确认焊缝两侧及坡口面是否存在油污、氧化皮等杂物。若是立缝焊接产生，则可能是焊工手法不当所致，及时叫停焊工进行重新培训，待考试合格后再上岗工作。

预防措施：(1)清理焊缝两侧存在的油污、氧化皮等杂物，直至全部清除干净后再进行焊接作业；(2)加强焊接过程中清根和道间清理，避免出现焊渣进而产生未熔合的情况；(3)提前进行埋弧焊装置送丝轨道调试工作，在焊接过程中，如出现走丝不畅情况，及时停止焊接，调试好之后再进行焊接。

3.5 裂纹

产生原因：裂纹主要是由于金属原子的结合遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。是焊接结构中最危险的一种缺陷。不仅使产品报废，还有可能造成一定的事故。主要产生原因是在焊接应力及其他致脆因素的作用下，焊接接头中局部开裂而产生的缝隙。常见裂纹分为热裂纹和冷裂纹。常见的热裂纹有弧坑裂纹和中心裂纹。冷裂纹有氢致裂纹、延迟裂纹等。

整改措施：裂纹缺陷必须按照焊接工艺卡进行返修去除，组织专题会进行分析，确认原因后进行整改，制定预防措施。

预防措施：使用低氢焊条，严格按照焊接工艺卡进行焊接作业，控制好运条方式，控制好坡口的宽深比等方面进行。

4 结语

通过对内罐壁板安装及焊接过程中质量问题产生、整改及预防措施分析，对后续内罐壁板安装及焊接过程中质量把控起到预防作用。在后续壁板安装及焊接过程中将以预防措施为首要控制点，预防为主，把控质量控制各环节，加强质量过程巡检，提升人员质量管理意识与责任。同时做好后续产生问题的统计分析工作，逐项排除质量风险点，建立质量风险控制清单，压实质量管理主体责任。注重源头控制，实行焊工奖惩制度，对焊工焊接质量做到每日统计，针对焊接质量变化明显焊工，及时组织交底培训，坚持不合格不能上岗的制度，保证内罐壁板焊接质量。