油田用油水罐車罐體質量提高措施

趙 勇，李樹平，周 瑞，張 振

（1.渤海裝備鋼管銷售公司，河北任丘 062550；2.華油鋼管有限公司，河北任丘 062550；3.南京巨龍鋼管有限公司，江蘇南京 210000；4.渤海裝備制造有限公司石油機械廠，河北任丘 062550）

1 問題

油、水罐車是油田建設重要運輸車輛，主要擔負著原油、污水拉運和各類成品油的配送任務。目前有數千臺車輛服務于油田企業，隨著油田原油開采與加工規模的不斷發展，該車型的年需求量不斷增加。油、水罐車已成為公司的重要產品，但從客戶反饋信息及現場走訪中發現，每年油、水罐車均有不同程度的鼓包變形，這些質量問題給企業的發展帶來沉重的經濟負擔。為使罐車在運行期罐體變形率下降，查閱大量的相關資料、走訪專家，針對罐車在運行過程中，液體狀態改變現象進行科學分析，發現罐車在變速、急轉彎、剎車及路況起伏時，罐體截面較銳的大小弧過度不能承受應力，使罐體出現屈服變形，導致罐體出現裙帶痕跡現象；另外，液體反復沖擊隔板，易造成隔板處焊縫疲勞開裂，使罐體發生滲漏以至于造成嚴重的后果。為避免罐體變形的發生，進行針對性的研究和攻關。

2 現狀調查、原因分析、制定對策

通過數據統計，在2015年1月至2017年12月，油水罐車罐體焊縫累計發現缺陷300 次，占產品比例的5.5%。同期發現油水罐車產品在國內道路運輸工況下未出現客戶的問題反饋，但中油運輸公司北京分公司在將我公司產品調入蒙古國外油拉運項目后，產品使用過程中因蒙古國荒漠路況極差、顛簸導致出現的變形和開裂問題反映較強烈。經統計發現調入該極端路況的產品有10%出現問題。根據現場使用情況結合客戶意見，確定改進目標。

2.1 目標

①改進焊接工藝，提升焊接質量；②批次產品焊接前，比照壓力容器焊接要求，做試件的焊接工藝評定；③罐體主體焊接引入自動焊接與半自動焊接，減少質量波動；④優化罐體結構，改進裝配工藝，解決罐體變形和開裂問題，提高油水罐車產品的質量；⑤組織員工專項培訓，增強質量意識。

2.2 技術指標

①罐體與封頭環形組焊，采用自動焊接小車，一次性焊接質量合格率≥96%；②罐體縱焊縫采用自動拼接焊，一次性焊接質量合格率≥98%；③罐體局部凹坑、凸起量≤2 mm；罐體縱向中心平面與副梁縱向中心平面，偏移量＜6 mm；④提高罐體試水壓力（原為36 kPa）至100 kPa，提升罐體焊接質量的同時相應的提高質量檢驗標準，以驗證實際可靠性。

2.3 質量指標

2018年度出廠油水罐車罐體變形數量＜2%；杜絕罐體開裂問題發生。根據項目目標要求，重點對罐體結構、焊接、裝配進行分析。

（1）封頭孤獨易出現銳角。罐體受力性降低。顛簸路況下，液體的沖擊力直接將封頭與罐體鏈接處撕裂。

（2）焊接工藝不合理。工藝不完善、不合理直接導致錯誤的操作，進而影響到焊接質量。

（3）長時間平穩工作難度大。人體保持同一姿勢時間有一定限度，保證焊縫平整必須改善作業空間或者增加自動化設備。

（4）焊工素質低。焊接規程和工藝要求難以掌握，焊接技術難以達到要求，焊接質量沒有保證。

（5）裝配隨意。沒有按照工藝文件中要求，隨意固定U 形卡子與卡座。

3 主要攻關內容和完成情況

（1）通過計算，對罐體截面優化，使罐體受力性能更好，調整原有罐體各個弧度，避免出現銳度倒角過度的情況，使得罐體弧度更好，近似于橢圓。

（2）通過不同試件的焊接工藝評定對比，針對鋼制罐體焊接采用二氧化碳保護焊工藝，其特點是焊縫截面積小，焊接坡度角小，焊接線能量小和焊接速度快，同時它還有焊條電弧焊的靈活性和埋弧自動焊的高效性，又避免了焊條電弧焊成形系數大效率低變形大，埋弧自動焊線能量大變形大的缺點，使用較小的焊接電流、電壓（120 A，23 V）；焊接時在鋼板的另一面吹風冷卻，散失焊接熱量；使用分層焊接和對稱焊接，使其受到的應力相反相互抵消；預拉伸鋼板，使鋼板內部產生一個預加的拉應力；根據板材厚度，控制焊接坡口等一系列措施改進。

（3）由于不同客戶對于產品性能的要求不同，進而引起板材厚度和焊接手段等方面的變化，因此批次產品焊接前，比照壓力容器焊接，做試件的焊接工藝評定，通過對于試件的機械性能、金相分析等綜合手段確定不同需求產品的最佳焊接工藝。

圖1 培訓前后焊接試塊質量

（4）罐體主體焊接大量引入自動焊接與半自動焊接，罐體與封頭環形組焊，采用自動焊接小車，罐體縱焊縫采用自動拼接單面焊雙面成型，提升焊接質量的同時，減少人工焊接由于焊工水平及責任心差異造成的質量波動。

（5）組織焊工專項培訓。培訓前后焊接試塊質量對比如圖1所示。

（6）改進隔板為漲型結構（圖2），隔板墊板寬度增長40 mm，隔板墊板邊緣與罐體接焊處增焊鋼筋，使罐體內部支撐力更強，支撐面積更大，針對用戶個性化需求，根據油田車輛野外道路運輸現場情況，路況過于顛簸地區選擇Q345 鋼板作為罐體材質，提高罐體性能，避免出現罐體封頭開裂。

（7）整車裝配工藝的研究，確定了合理的裝配U 形螺栓上緊扭力力矩，規定各道U 形螺栓的裝配順序。

（8）提高罐體試水壓力（原為36 kPa）至100 kPa，提升罐體焊接質量的同時相應的提高質量檢驗標準，形成了新的檢驗標準及試壓工裝。

圖2 新型隔板

4 項目關鍵技術質量指標完成情況

（1）通過對罐體各個焊縫組焊形式及成型自動焊接的研究，實現罐體主體自動焊接完成，形成油水罐車專屬焊接工藝。

（2）形成罐體的最佳弧度過渡連接，形成高強度支撐隔板設計及制造工藝。

（3）技術考核指標（經河北省質量技術監督局檢驗）。罐體局部凹坑、凸起量全部控制在1.5 mm 以內；罐體縱向中心平面與副梁縱向中心平面，偏移量控制在4.3 mm 以內；罐體試水壓力提至100 kPa，罐體無變形。

（4）質量考核指標。2018年度出廠油水罐車罐體變形數量為零，無罐體開裂。

5 項目實施成果

截至2018年12月末，全年生產罐體經過無損檢測（抽查20%焊縫），已實現一次性焊接質量合格率98.6%，已實現罐體局部凹坑、凸起量全部控制在1.5 mm 以內；罐體縱向中心平面與副梁縱向中心平面，偏移量全部控制在4.3 mm 以內；2015年度出廠油水罐車罐體（46 臺）變形數量為零；未見罐體開裂問題發生，今年出產的油水罐車產品暫未見返修發生，罐體變形和開裂維修成本未發生。

截止2018年12月，出廠油水罐車罐體均未產生變形；已杜絕罐體開裂問題，用戶反映良好。公司油水罐車產品售后成本降低約30 萬元人民幣。