摘要：本文重点分析不锈钢复合板储罐的制作安装工艺，在传统倒装法安装过程中如何做好复合层的保护；以及不锈钢复合板的焊接工艺。
关键词：不锈钢复合板、焊接、储罐组装
1前言
不锈钢复合板是由碳素钢或合金钢为基层，不锈钢为复层，以轧制或爆炸等方法制成的双金属复合钢板。不锈钢复合板一般由基层来保证复合钢板的强度，由复层来保证复合钢板的耐腐蚀性能。它结合了不锈钢的优良耐腐蚀性和碳钢的低成本优势，在满足使用要求的前提下，投资成本大幅下降，具有很大的经济价值，因此广泛应用于石油、化工、医药、食品、仓储等对清洁度、耐腐蚀性要求较高的领域。
本人曾参与过7台不锈钢复合板储罐的制作安装工程，储罐规格为2000m3~6000m3，储罐壁板为复合板，材质为：Q235-B/00Cr19Ni10，厚度范围：δ=6+2～20+2mm。复合板储罐与一般的碳钢储罐在安装施工方法上大体相同，但也有着自身的特殊性，主要表现在储罐壁板的组装方法和对复合板的焊接控制方面。
2 壁板的组装方法
2.1组装方法的选择
大型储罐的壁板组装方法，目前一般采用液压千斤顶提升倒装法或电动葫芦提升倒装法，此两种壁板组装方法中提升装置一般均设置于储罐内部，以便于控制和操作。但对于不锈钢复合板储罐，其内壁复层为不锈钢，如将提升装置设置于储罐内部，势必需要在不锈钢复层上焊接大量的临时辅助装置，损坏了复层的结构，对复层的耐腐蚀性能造成一定的影响，降低了储罐的工作品质。
我们针对该项目的设计要求，将壁板组装的提升装置设置于罐外，保证了对复合板复层的保护。
2.2组装方法
不锈钢复合板储罐的组装方法除将提升装置设置于罐外外，其他与一般的碳钢储罐组装方法基本相同，本文重点就提升装置的罐外设置进行说明。
（1）储罐提升倒装装置（以液压千斤顶提升装置为例）如下图所示。
储罐外置立柱液压倒装工艺提升装置简图
（2）提升装置立柱安装于罐外临时设置的支座上，立柱支座的盖板与罐底板边缘、支撑支座板与罐底板边缘、立柱底板与支座盖板应焊接牢固。
（3）在每只立柱两侧设置撑杆，以防止立柱工作时侧向倾覆；为防止立柱提升时向罐中心方向的倾覆，在每只立柱的上部设置两只滚轮组抵紧提升的罐壁板，以抵消提升时对立柱的倾覆拉力。
（4）利用胀圈卡板和胀圈两端的收紧螺栓（M30*150，每处上下各1套）将胀圈与壁板紧贴，要注意胀圈断面增强心板应处于提升钩头位置，在钩头处胀圈上沿在罐壁上焊1～2只防滑角钢码或门形板。
（5）外置立柱提升装置的工作原理和操作步骤与内置立柱提升装置基本相同，施工操作时要重点加强对提升立柱的垂直度、各提升千斤顶提升速度的监控，以确保施工安全。
3 不锈钢复合板的焊接
3.1焊接方法的选择
不锈钢复合板是由不锈钢和碳钢（或低合金钢）两种焊接材料复合而成。这两种材料的热物理性能、化学成分和组织上存在较大差异，因此，焊接不锈钢复合板时需要针对不锈钢复层和碳钢基层选择合适的焊接工艺。
在复合板焊接过程中可能存在以下几方面的问题：由于 Cr、Ni元素在焊接过程中部分被烧损，使焊缝中的Cr、Ni含量降低，影响了复层的耐蚀性；由于基层焊缝对复层焊缝的稀释作用，将降低复层中的铬、镍含量，增加复层焊缝的含碳量，易导致复层焊缝中产生马氏体组织，从而降低焊接接头的塑性和韧性，并影响了复层焊缝的耐腐蚀性；基层焊接时可能熔化不锈钢复层使得合金元素掺入而导致碳钢基层焊缝金属严重硬化和脆化，使过渡层硬化的厚度可达2.5mm，该硬化带对冷裂纹极为敏感，易于产生裂纹。
由于存在上述问题，一般在焊接不锈钢复合板时在基层和复层间加一过渡层。即对于不锈钢复合板的焊接分三部分进行：基层的焊接、复层的焊接及过渡层的焊接。
3.2坡口的选择
复合板焊接时坡口形式对焊接质量的保证、焊接效率的提高至关重要。一般复合板储罐壁板厚度不大，在现场施工中，受现场条件的限制（坡口加工手段和效率），一般采用单面V型坡口。如下图所示：
坡口形式1（外坡口），焊接顺序为：基层焊接→复层侧清根→过渡层焊接→复层焊接。此种坡口形式具有以下优点：①坡口加工较为简单，一般采用半自动氧-乙炔火焰气割机切割，加工方便，坡口成型质量较好，复层侧的焊接坡口在清根时可一同制出；②在复层焊接时坡口宽度较小，焊接过程容易控制，焊接可操作性好；③不锈钢焊条填充量少，节省了辅材费用；④复层侧焊缝最后焊接，减少了复层焊缝的加热次数，保证了复层的耐腐蚀性能。但此种坡口必须在复层侧清根，清根质量及清根后坡口打磨质量要求高，同时清根过程中对复层母材表面防护工作要求高。
坡口形式2（内坡口），焊接顺序为：基层焊接→过渡层焊接→复层焊接→基层侧清根→基层焊接。坡口加工必须采用等离子切割机进行加工，加工后打磨量较大。由于复层侧坡口宽度大，焊接过程不容易控制，焊接过程中基层焊条容易碰到复层母材产生缺陷，因此在基层焊接时对焊工的要求较高；同时焊接时要切实防止飞溅污染复层表面，焊接中过渡层和复层焊接量大，增加了焊接成本。对于基层板厚较薄的复合板，复层焊接完成后，在外部基层清根时，容易出现清根过深，清到过渡层，这样在外部基层焊接时，只能用A302焊条焊接，增加了焊接成本。
通过充分比较两坡口焊接的难易程度、焊接效率和成本，以及现场前期的实践证明：坡口形式1优于坡口形式2。
3.3焊接顺序
焊接顺序：先焊基层焊缝，复层侧清根，然后焊过渡层焊缝，最后焊复层焊缝。焊接工序图如下图所示：
（1）基层焊接：基层焊接采用J427焊条，焊接属同种钢焊接，焊接性能较好，焊接工艺比较成熟。
（2）复合层清根：将基层一侧焊满后，从复层一侧清根。清根允许采用碳弧气刨，但防止气刨污染复层表面，必须严格用砂轮机打磨，仔细清除渗碳层；同时修磨出合适的坡口形状。
（3）过渡层的焊接：该层的焊接属异种钢焊接，采用A302焊条。该层焊接是复合钢板焊接过程的关键，因施焊时要同时熔化基层焊缝、基层母材和复合层母材，控制不好易产生裂纹。因此应尽可能减少基层的熔合比，采用小直径焊条，较小的焊接电流、较大的焊接速度，以减少焊缝的稀释程度，提高接头的抗裂性能。
（4）复层焊接：复层主要是保证抗蚀能力，焊接可以认为是在过渡层上堆层，过渡层与复层成分及组织性能接近，可以认为是同种材料焊接，焊接采用A002焊条。焊接时要严格控制焊接规范，严格控制层间温度。尽可能的缩短接头的高温停留时间，保证焊缝的抗蚀能力。
3.4焊接质量控制要点
（1）复层侧清根前在坡口的两侧各200mm范围内涂以白垩粉（石灰水），以防止清根和焊接飞溅沾污复层表面。
（2）焊接时，每一焊道完成后均应彻底清除焊道表面熔渣并进行检查，清除各种表面缺陷，每层焊道的接头应错开。
（3）严格防止将基层的焊条焊到复层表面上，如果有基层碳钢焊条的飞溅落到复层坡口面上时，一定要仔细清除掉，以免留下造成裂纹的隐患。
（4）过渡层的焊接为复合板焊接的控制重点，复层清根时应保证基层填充金属必须低于复合面1.5～2.5mm，过渡焊缝高度应控制在高于复合面0.5～1.5mm。过渡焊缝应与基层和复层熔合较好。
（5）应严格按照焊接工艺要求施焊，提高一次合格率，减少返修次数，因为不锈钢复合板焊接接头的组织和性能的不均匀性，焊接返修时焊缝常产生裂纹等缺陷，过多的返修也影响到复层焊缝的工作性能。返修前应仔细确定缺陷所在的位置，如缺陷靠近复层侧，应直接采用过渡层焊条进行填充，复层焊条盖面。
结束语
不锈钢复合板储罐的安装品质重点在于对不锈钢复层的保护，壁板组装时提升装置的外置减少了施工过程中对复层的损伤，焊接坡口及焊接程序是保证焊接质量、确保复合板储罐工作质量的关键。
参考文献
[1]SH3527-2009《石油化工不锈钢复合钢焊接规程》.
[2]JB/T4709-2007《钢制压力容器焊接规程》.
论文作者:杨增侠1,邹平2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/9/10
标签：基层论文; 不锈钢论文; 复合板论文; 储罐论文; 壁板论文; 焊条论文; 立柱论文; 《基层建设》2018年第19期论文;