自動焊在石化工程中的應用

趙傳良

1.概述

我公司是中石化煉化工程股份（集團）有限公司的子公司，主要承建石油化工、煤化工、精細化工、油氣儲運、醫藥、市政、環保、鍋爐、電站及送變電等新建、改擴建及檢維修等工程，主要焊接產品有壓力容器、壓力管道、鍋爐、大型儲罐及LNG低溫儲罐等。

CO2氣體保護焊和埋弧焊具有焊接成本低、焊接效率高、焊接變形小和焊接質量好等優點，在石化建設行業具有非常重要的推廣價值。

2.自動焊接設備應用現狀

（1）CO2氣體保護焊焊機LINCON、NBC—350/500 CO2和KRII—200、KRII—350、KRII—500等性能優良的氣體保護焊機在使用過程中電弧穩定、飛濺小、成形美觀，因此在我公司工程建設施工中得到廣泛的應用。

其中，實芯焊絲CO2氣體保護焊應用于鋼結構、管道、中小型常壓儲罐和一、二類壓力容器主要焊縫的焊接；藥芯焊絲CO2氣體保護焊應用于不銹鋼管道和球罐壓力容器的現場焊接。

（2）埋弧焊機 對于5萬m3以上大型儲油罐和LNG儲罐的環縫我們使用了焊接橫焊、立焊和平焊專用埋弧焊機和專用工裝。對于罐底對接焊縫采用大坡口填絲埋弧焊。對于2萬m3以下的儲罐采用實芯焊絲CO2氣體保護焊。

（3）實芯焊絲CO2氣體保護焊的應用 通過實芯焊絲CO2氣體保護焊焊接工藝評定和實際應用的效果來看，實芯焊絲全自動和半自動CO2氣體保護焊焊縫不論從外觀上還是力學性能上都可以滿足鋼結構、管道、低中壓壓力容器的焊接使用要求，并且可大大提高焊接效率，完全可用來焊接低、中壓壓力容器結構。

我公司進行了大量的實芯焊絲CO2氣體保護焊的焊接工藝評定，其中部分材質、規格的焊接工藝評定如表1所示，評定的試件焊縫表面成形良好、無內部缺陷，并且力學性能都符合標準要求，其焊接工藝已在我公司各項目工程施工中得到廣泛應用。

（4）藥芯焊絲CO2氣體保護焊的應用 藥芯焊絲采用了氣-渣聯合保護形式，它集中了實芯焊絲CO2氣體保護焊和焊條電弧焊的優點。在焊接過程中不僅熔敷效率高、抗風能力強、電弧穩定、飛濺小，而且焊縫成形美觀、綜合力學性能好。

表 1

同時，我公司也進行了大量的藥芯焊絲CO2氣保焊的焊接工藝評定，其中部分材質、規格的焊接工藝評定如表2所示。評定的試件焊縫同樣表面成形良好、無內部缺陷，并且力學性能都符合標準要求，其焊接工藝已在我公司各項目工程施工中成功應用。

（5）埋弧焊的應用 在中國石化山東LNG項目16萬m3低溫儲罐的建造中，我公司在該儲罐底板焊縫、壁板環縫及大角縫焊接施工中應用了埋弧焊，特別是大角縫采用埋弧焊焊接在國內尚屬首次，這項技術填補了該領域內焊接技術的空白。

坡口形式如圖1、圖2所示，大角縫焊接現場及效果如圖3、圖4所示。

圖1 大角縫埋弧焊坡口形式

圖2 壁板埋弧焊坡口形式

圖3 自動焊大角縫焊接現場

3.對自動焊設備的要求

隨著焊接裝備技術的發展和石油化工工程模塊化、工廠化施工組織方式的廣泛應用，工廠化施工對自動焊和半自動焊焊接設備的應用，以及工程現場對半自動焊接設備的應用需求將越來越多。因此，滿足工程現場露天、高空和各種氣候條件影響的便攜自動焊接設備將得到廣泛應用。

表2

對于現場應用廣泛的CO2氣體保護焊設備，要求性能穩定、焊接高效，也要求焊接裝備具有良好的品質，以確保在各種惡劣的露天環境下，在長時間持續快速焊接時發揮較好的狀態。

對于工廠化施工使用的自動焊設備，應該經濟節能，向數字智能化方向發展，使其在高效完成焊接作業的同時，能很好地降低能耗，節約電力成本。

對于現場壓力容器和球形容器的自動化焊接設備，應滿足各種焊接位置、自動智能跟蹤焊接工況、便攜等要求。

4.自動焊材在石化建設項目中的應用前景

我公司承接的山東LNG項目，9%Ni鋼試驗及現場施工采用LINCON焊機，焊絲為伊薩埋弧焊絲 OK Autrod 19.82、φ1.6mm，該焊絲為ERNiCrMo—3型；焊劑為伊薩OK Flux10.90 10×65目（10×0.25mm，烘干300℃×2h）。目前LNG儲罐立縫焊接仍然是傳統的焊條電弧焊，在底板搭接縫施工中的埋弧焊應用上，因設計單位顧慮自動焊的單縫成形，而焊條電弧焊多道堆焊成形，可以降低穿透性缺陷，單縫焊接則有泄露的隱患，也局限了埋弧焊的使用。

今后我公司的研發方向如下：①進一步開發適用的氣體保護自動焊，滿足立縫自動焊的需要。②將埋弧焊應用到底板搭接焊施工中。