1、华北油田华港燃气集团有限公司；2、华北油田第一采油厂
摘要：LNG一般储存在一162℃，压力为0．1MPa左右的低温储罐中，储罐的罐体呈现内外两层罐体结构。针对LNG储罐的特点，在焊接方法中主要采用埋弧自动焊和焊条电弧焊来实现储罐焊接，并叙述了实际施工中采取的工艺措施，包括焊接材料管理、焊接工艺参数、焊接顺序和焊接工艺，这些工艺控削了焊接线能量，提高了生产效率，有效地保证大型LNG低温储罐焊接施工质量。
关键词：LNG储罐；焊接；质量控制
LNG储罐结构形式为内罐吊顶、外罐拱顶的双壁单容罐。外罐拱顶结构复杂，主要受力结构为拱顶梁、承压环及椎板等，需加工后卷制再拼装，组装胎具量大，加工零件多，连接型式有焊接、螺栓连接，对预制精度及安装精度要求高。内罐吊顶采用悬浮吊顶，由吊顶板、加强环板及吊杆等组成，通过吊杆与外罐拱顶连接，吊顶板、加强圈及吊杆等采用铝合金钢板。由于储罐结构的复杂性，使得LNG储罐在设计和施工中存在较大的难度，其中焊接施工技术是LNG储罐建设的重点，在储罐焊接施工中主要是对内罐壁板进行焊接施工。本文主要对储罐的施工技术进行研究，以提高储罐的安全性和稳定性。
1 LNG储罐特点及注意事项
LNG是储存在低温储罐内，有效的储罐焊接技术对保证LNG储罐的安全性和可靠性有重大意义。LNG储罐的罐体一般分为内罐体和外罐体两种结构，其内罐由内罐壁板、上层底板及铝合金吊顶组成，且铝合金吊顶通过吊杆与金属外罐的拱顶相连接。其工作温度对于母材和焊接材料的性能提出了很高的要求，最佳的效果也是由选择的焊接材料和焊接方法来决定。
由于LNG储罐的特殊性，所以必须注意LNG储罐具有耐低温性、安全性高、罐体使用特殊材料、储罐保温条件、抗震性和施工要求严格等特殊要求。在焊接过程中，这些特殊要求也为储罐的施工带来极大的挑战，所以在储罐焊接时应结合储罐自身的特殊要求来选择合适的焊接材料和焊接方法来完成储罐的焊接工作。
2 LNG储罐焊接施工技术
目前，LNG储罐焊接的主要方法有焊条电弧焊、埋弧自动焊、熔化极惰性气体保护焊和氩弧焊等，储罐的焊接主要包括拱顶模块焊接、承压圈焊接、铝吊顶焊接和内罐焊接。
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2．1储罐焊接技术
（1）内罐壁板的焊接
内罐壁板的焊接方法是用焊条电弧焊与埋弧焊，在焊接壁板立缝时，采用焊条电弧焊焊接的接头为开坡口对接接头。采用埋弧焊来完成内罐壁板环向焊接，其为K形坡口的形式。在壁板焊接时，应按照合理的焊接顺序进行焊接，控制焊接的热输入，使用多层多道焊接来缩短高温停留时间，防止变形。另外，在焊接中应采取消磁措施，保证无磁性或将磁性水平降低到最低。首先进行吊装壁板，并对壁板进行固定和组装。使用门形卡对两个壁板固定，然后点焊定位，最后拆除门行卡，依次重复直到壁板全部定位好。壁板定位好后，对壁板的径向焊缝进行焊接，第一层使用分段退焊，焊工在圆周方向均匀分布进行同步焊接，然后进行上一层壁板组装焊接。
（2）吊顶焊接
吊顶的材料为具有强氧化性的铝合金，结合铝合金焊接的特点应选择合适的焊接方法和规范来保证铝合金焊接的质量。由于LNG低温储罐对焊接质量要求严格，所以在铝合金焊接时选择熔化极气体保护焊。焊接过程中先对短焊缝进行焊接，然后对中长的焊缝进行焊接，同时应该预留收缩缝，大角焊缝焊完之后可对收缩缝进行焊接，另外，合理的组装与焊接顺序可减少焊接变形。为了保证焊接接头的任性，应控制焊接的热输入。中幅板的长焊缝焊接由储罐中心分4个90度扇面，从中向四周扩散焊接，分四组从内到外排列，均匀分布，同步施工，并按照隔条焊接原则。
LNG低温储罐吊顶的材料为铝合金，它通过吊杆与储罐的拱顶进行连接。吊顶由中幅板和边缘环形板两部分组成，储罐采用定尺板横竖相间的方式排列。中幅板由中心向四周对称排列，以便于在焊接时同步施工，减少焊接形变。边缘环形板沿圆周均匀分布，按顺时针方向采用分段退焊法，底层焊接完成后再进行填充和盖面焊接，底层焊接时用重物压住以防止焊接形变。铝合金焊接过程中应注意焊接中每焊完一个焊条应对收弧处进行打磨再进行下一条焊接，防止弧坑裂纹。电源线等应拉直，不应该称环形，以防止钢板产生磁性。焊接前应进行打磨和除锈，点焊焊缝不小于50 mm。
2．2焊接检验
（1）焊缝外观检验。焊缝和母材应圆滑过渡，焊缝表面不应该有裂纹、气孔、未熔合和夹渣。
（2）无损检测。表面检测为100％渗透探伤，内部检测为100％X射线检测。
2．3焊接返修
焊缝质量要求。100％PT I级合格和100％RTⅡ级合格。所有焊缝的外边角都应该进行严格的检查，检查标准如下：
（1）直线度，任何小于100咖的部位其直线度应小于21砌
（2）过渡圆滑，不可突变小于90゜过渡角度。
（3）缝高低差，长度25 mm，其高低差应小于1．5 mm
（4）焊缝不允许低于表面
（5）焊缝不能出现未熔合、夹渣等缺陷存在
（6）焊缝道间的下凹深度小于1 mm
（7）焊接缺陷允许修补，且修补完成后进行打磨。
所有的焊缝都应按照标准进行检测，不满足标准要求的应进行返修，返修之后的焊缝应重新无损检测。
3焊接质量检验
焊接质量检验应包括焊接外观检查、射线探伤、产品试板和储罐充水试验等过程。焊缝都表面应圆滑，无夹渣、气孔、裂纹、未熔合和未焊透等缺陷，咬边深度不能>0．5 mm。焊缝的表面应无粗纹、不一致的凹凸、凸脊和沟槽。采用Agfa C7双胶片技术对储罐的纵、环对接焊缝进行射线检测，双片中每一张底片的黑度和灵敏度均达要达到设计规范中的要求，底片的质量及底片评定的质量满足要求。
每台LNG储罐做手工电弧焊（立焊）产品试板2副，试板应以实际施焊相同焊接工艺和罐体相同的焊材进行施焊，不必作为焊缝延长线，但要求立焊位置焊接，纵向焊缝第2接头（12.3mm）和第5接头（8 mm）产品试板各1副。产品试板需作一196℃冲击试验，试验结束后，对产品试板进行综合评定。
4、结论
LNG储罐的焊接施工可以通过焊条电弧焊和埋弧自动焊两种焊接方法相结合来完成，焊条电弧焊进行立焊，埋弧自动焊进行横焊缝焊接。LNG储罐内罐焊接采用这种焊接方法能够不仅能够有效的保证内罐焊接质量，而且能够有效的缩短施工工期，进而降低了施工成本。
参考文献
[1]李建军．LNG储罐的建造技术[J]．焊接技术，2006，35（4）：54—56．
[2]袁中立，闫伦江．LNG低温储罐的设计及建造技术[J]．石油工程建设，2007．33（5）：19-22．
论文作者:刘继海1,鲍习中1,耿晓娟1,郭健2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/5
标签：储罐论文; 壁板论文; 拱顶论文; 电弧论文; 焊条论文; 铝合金论文; 吊杆论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;