淺析海洋石油立式儲罐工程焊接質量監管

徐紹坤

中國海洋石油總公司規劃計劃部 （北京 100010）

淺析海洋石油立式儲罐工程焊接質量監管

徐紹坤

中國海洋石油總公司規劃計劃部 （北京 100010）

儲罐的焊接質量是石油儲罐工程質量把控的關鍵，強化儲罐焊接的質量監管，無疑是工程質量監督工作的重中之重。以中海煉化某原油罐區工程10×104m3雙盤浮頂油罐焊接質量監管為例，結合質量監督過程中發現的焊接質量問題，闡述了海洋石油立式儲罐焊接質量控制的重點和難點，指出了把控焊接質量的監管措施和手段，為今后海洋石油大型立式儲罐工程焊接質量保證提供了參考。

儲罐；焊接；質量監督；質量缺陷

隨著我國經濟的不斷發展，石油的需求呈現出爆發式的增長，盡管近幾十年來國家極為重視石油行業的發展，進行了大量的投資，但仍無法充分滿足國內經濟發展帶來的能源需求。近年來國際原油價格持續走低，我國海洋石油儲運工程迎來了新一輪井噴式發展，同時也促使了儲罐工程向著大型化的方向發展，新材料、新結構、新技術的應用給海洋石油儲罐的大型化提供了堅實的基礎，但也給焊接質量的控制提出了更高的要求。

1 中海煉化某原油罐區10×104m3雙盤浮頂油罐項目工程概況

該工程由3臺10×104m3浮頂油罐及配套工程組成，儲罐內徑為Φ80 000mm，儲罐高度為21 800mm，設計最高液位20 100mm，存儲介質為原油，設計溫度65℃，油罐鋼板主要采用國產高強度鋼12Mn?NiVR（包括12MnNiVR-SR）、低合金鋼鋼板Q345R、碳素鋼Q235B等，罐壁板材材質及規格詳細情況如圖1所示。

2 質量監管中發現的典型焊接質量缺陷

在首臺儲罐施工過程中，通過對罐壁焊縫進行無損檢測發現，在罐壁的焊接施工過程中高強度鋼12MnNiVR的焊接質量缺陷較為集中，罐壁縱縫位置采用氣電立焊，氣孔、夾渣缺陷出現機率較高，罐壁環焊縫采用雙面埋弧焊，出現了較為嚴重的焊接缺陷裂紋。

圖1 罐壁展開圖

2.1 罐壁縱縫焊接特點及缺陷原因技術分析

罐壁縱焊縫采用氣電立焊填充金屬為藥芯焊絲、保護氣體采用CO2，焊接過程中采用循環水冷強制成型，是一種高效率焊接方法，對焊縫質量控制也有很高的保障，根據RT結果及UT缺陷定位結果來看，焊縫連接處易出現蜂窩狀氣孔，連續焊縫氣孔缺陷出現較少，較厚壁板內側坡口靠近根部位置易出現條狀夾渣。

根據氣孔出現的形狀來看，焊縫連接處的氣孔為N氣孔，分析原因主要是由于焊接中斷后再次引弧時，噴嘴存在一定堵塞，焊絲干伸長度過長，造成保護氣體未形成良好保護效果，大量空氣侵入焊接區域，使得熔池中的氣體在熔敷金屬凝固前無法全部逸出。

通過夾渣出現的位置和形狀分析，結合焊前檢查情況、焊縫接頭形式（圖2），發現該缺陷的出現并非是由焊件銹蝕、焊材性能、焊接工藝、焊渣殘留等原因造成，因此判斷條狀夾雜是由于焊縫組對尺寸偏差過大造成。

圖2 罐壁縱縫詳圖

2.2 罐壁環焊縫焊接特點及缺陷原因技術分析

高強度鋼罐壁環焊縫接頭形式如圖3所示，現場采用的焊接方法為埋弧自動焊。埋弧自動焊的特點是效率高、焊縫成型好、具有一定的抗風性，工藝成熟的特點。罐壁環焊縫現場焊接過程中發現焊縫中部有數處沿焊縫方向延伸的鋸齒狀裂紋，焊接裂紋是嚴重的質量缺陷，是在焊接應力及其他致脆因素的共同作用下，造成焊接接頭中局部位置的金屬原子結合力遭到破壞而形成的新界面所產生的縫隙，有著尖銳的缺口和較大的長寬比。

通過觀察裂紋外觀發現，裂紋裂口處存在氧化現象，因此該裂紋屬于熱裂紋。熱裂紋產生在焊縫區域，判斷為焊縫結晶過程中產生的結晶裂紋，產生的原因主要是存在低熔點雜質（S、P含量超出標準要求）偏析形成液態間層或焊縫上存在較大的焊接拉應力。

通過工程質量監督人員的調查研究，從缺陷定位結果來看，裂紋出現位置均為點焊焊縫部位，而正式焊縫成型良好，未見明顯缺陷；通過核查母材及使用批次焊材質量合格證明書，重點檢查焊材化學成分及力學性能以及復驗相關文件，未發現與標準規范、設計文件要求不符之處；檢查焊接記錄，正式焊縫的焊接過程焊接工藝參數符合焊接工藝規程要求，且通過了監理人員的檢查確認，由此基本排除了正式焊接中使用不合格材料造成焊縫裂紋。

圖3 底圈壁板環焊縫詳圖

通過進一步的調查研究發現，施工單位在定位焊及臨時工裝的焊接施工中出于成本考慮（定位焊、臨時工裝焊縫在正式焊接過程中需磨除）往往使用無法追溯來源的焊材或廢棄焊條頭進行施焊。同時，在工裝去除及罐壁幾何尺寸調整的過程中存在野蠻施工、強力錘擊的現象。

由此判斷出焊接裂紋產生的原因，具體分析如下：

1）施工單位在臨時焊縫的焊接中使用不合格且未經評定驗證的焊材進行施焊，造成了裂紋隱患的出現。

2）違規的施工操作使焊縫產生了較大約束應力，加速了裂紋的擴展。

3）作業人員追求工期違反工藝紀律，未按設計及相關方案要求在正式焊施焊過程中將點焊焊縫徹底打磨清除，將缺陷掩蓋在正式焊縫中。

2.3 管理環節原因分析

出現焊接質量缺陷問題從工程建設責任主體管理方面來看，施工單位、監理單位應承擔主要責任。

1）施工單位未嚴格執行焊接質量“三檢”制，質保體系運行不到位，單位內各部門在焊接作業的各個環節中未能將質量管理職能和工作有機的結合起來，未形成相互協調、相互促進、有明確的任務分工、職責權限的有機整體，質量控制存在漏洞。

2）作業人員、管理人員質量意識淡薄，施工單位缺少質保意識方面的培訓，安全技術交底工作未能嚴格落實，未建立起質量為先的責任感。

3）監理單位在對施工單位的管理和焊接質量的檢查存在疏忽，未能制定有針對性的相應檢查方案，管壁組對焊前未進行系統的坡口檢查，旁站不到位，對焊接中斷后再次引弧前未進行焊前檢查，環焊縫點焊位置作為焊接缺陷出現機率較大的質量控制環節存在監管失控。

3 儲罐工程焊接質量監督的重點和措施

3.1 儲罐工程焊接質量監督的重點

從充分發揮工程質量政府監督管理的角度出發，工程質量監督工程師在焊接質量監管過程中應重點從質量行為、先決條件、過程控制三方面出發，抓源頭、夯基礎、查隱患，做到行為監督實體監管并重、質量隱患“標本兼治”。

3.1.1 責任主體質量行為監管

責任主體質保體系運行的情況是影響工程質量的核心因素，抓好責任主體的質量行為，確保質保體系的正常運轉，是做好質量控制、消除質量隱患的“治本之策”。各責任主體如能切實實現分工明確、責任落實到人、流程程序化、執行標準化，形成建設單位、監理單位、施工單位在質量管控方面上下協同，齊抓共管的良好局面，將從源頭上根除焊接質量管理方面的“低標準、老毛病、壞習慣”，進而減少質量隱患的發生。

3.1.2 焊接工作先決條件的監管

合格的焊接工藝評定是擬定焊接工藝正確性的理論基礎；科學合理的技術方案是保障焊接質量的實踐基礎；合格的焊工及焊接操作工是確保焊接水平的人力基礎；合格的原材料、焊材是保障焊接質量的物質基礎；良好的防風防雨措施是消除焊接質量隱患的環境基礎。切實抓好焊接工作的先決條件能有效保證焊接質量，是工程質量監督的工作重點。

3.1.3 儲罐焊接的過程控制

通過對儲罐焊接進行過程控制，對焊接質量隱患“治標”，通過發現焊接質量隱患問題、落實責任分工、制定整改要求、限定整改時間、跟蹤質量隱患整改過程、檢查質量隱患整改結果，是一個發現隱患消除隱患的過程，也是開展焊接質量監管的主要環節。同時，通過總結焊接質量通病和對影響儲罐結構安全和重要使用功能的關鍵部位進行重點過程監管，實現對焊接質量隱患的精準定位和定點清除。

3.2 儲罐工程焊接質量監督措施

3.2.1 儲罐工程焊接質量監管的組織措施

監督組組建時應充分考慮焊接及無損檢測人員的配備。重點對施工單位、監理單位主要質量管理人員的職能履行進行監管，對各參建單位的質量管理規章、制度、體系的建立健全進行檢查，對質保體系的運行進行核查。

3.2.2 儲罐工程焊接質量監管的技術措施

監督組結合儲罐焊接的重點和難點，制定了儲罐焊接專項監督方案，并從以下幾個方面開展巡監：

1）按批次對到場鋼板進行檢查，重點檢查鋼板表面存在局部減薄、深度劃痕等問題。

2）抽查焊材儲存、烘干、發放、使用環節，嚴懲使用銹蝕焊材、藥皮受潮焊材進行作業的行為。

3）對待焊坡口表面進行重點抽查，坡口表面及兩側20mm范圍內存在污物、鐵銹、油漬嚴禁施焊。

4）對于容易出現裂紋等缺陷的焊縫清根位置，要求對其進行無損檢測，盡早發現并消除隱患。

5）要求監理單位派員旁站監督碳弧氣刨清根后坡口表面滲碳層去除施工。

6）嚴肅焊接工藝紀律，重點巡查焊接過程中焊接工藝執行情況，避免出現線能量過大造成熱影響區過熱、晶粒粗大致使焊縫機械性能下降；線能量過小，近焊縫區域產生淬硬組織，沖擊韌性降低增大裂紋誘發機率的問題。

4 結論

通過總結首臺儲罐在焊接過程中的質量監管經驗，制定了專項質量監督方案，以“抓源頭、夯基礎、查隱患”為工作重點，以優化組織措施，落實技術措施為抓手，在后續儲罐的焊接質量監管中取得了良好的實施效果，極大地降低了焊接質量缺陷的出現機率，焊接一次合格率提升至98%，為中國海洋石油大型石油儲罐工程焊接質量監管提供了重要參考。

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[5]徐志鈞.大型立式圓柱形儲液罐制造與安裝[M].北京:中國石化出版社,2007.

The welding quality of the storage tank is the key to the quality control of the oil tank project.Strengthening the supervision of the tank welding quality is undoubtedly the most important task of the project quality supervision.Taking the welding quality supervi?sion of the double deck floating roof tanks of 100 thousands m3 in a refinery factory of CNOOC as an example,the key points and diffi?culties in the welding quality control of the vertical tanks for offshore oilfield are expounded based on the welding quality problems found in the process of quality supervision,and the supervision and management measures of controlling welding quality are put forward, which provides reference for the welding quality assurance of large vertical storage tank project in offshore oilfield.

storage tank;welding;quality supervision;quality defect

?? 強

2016-07-05

徐紹坤（1976-），男，工程師，現主要從事工程質量監督管理工作。