白酒企業(yè)不銹鋼大型貯罐的清潔化生產(chǎn)技術(shù)研究

范潤澤，郭玉鑫，牛家棒，陳相國，伏金生，杜霞梁，賈太利

（普瑞特機械制造股份有限公司，山東泰安 271099）

技術(shù)進(jìn)步是發(fā)展雙碳經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)，推動白酒企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是酒行業(yè)發(fā)展的重要方向，朝著智能化、綠色化、生態(tài)化、安全化、數(shù)據(jù)化發(fā)展是每個從業(yè)者的責(zé)任。普瑞特公司一直秉承追求完美，致力服務(wù)（查找不完美，以求完美；改正不完美，達(dá)到完美；真心去做，真誠向上）的精神，致力于以完美的技術(shù)服務(wù)酒企，為此，總結(jié)以下白酒廠不銹鋼大型貯罐制作過程中的焊接要點。

隨著名優(yōu)酒企產(chǎn)能的擴(kuò)大，特別是貯老酒、做好酒的理念發(fā)展，為了節(jié)省土地資源，降低造價，提高酒質(zhì)的穩(wěn)定性，確保生產(chǎn)酒的品質(zhì)安全，各家白酒企業(yè)對大型貯罐的需求越發(fā)迫切。因此，把握大型貯罐的制作焊接質(zhì)量，提高貯罐運作過程中的兩個安全（生產(chǎn)過程的安全，生產(chǎn)酒的安全）越發(fā)重要。本文從設(shè)計、焊接選材和焊接施工三個方面對白酒廠不銹鋼大型貯罐清潔化生產(chǎn)進(jìn)行闡述，重點概述酒廠大型貯罐的清潔化焊接實踐。

1 大型貯罐的設(shè)計

大型貯罐按NB/T 47003.1—2009《鋼制焊接常壓容器》、GB 50341—2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計規(guī)范》和GB 50128—2014《立式圓筒形焊接油罐施工及驗收規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、制造、檢驗和驗收，為保證所貯存的白酒不被雜菌、重金屬、塑化劑等污染，還要遵守QB/T 2681—2014《食品工業(yè)用不銹鋼薄壁容器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以保證生產(chǎn)過程中易清洗、滿足清潔化生產(chǎn)需要，符合食品安全衛(wèi)生需要。

設(shè)計時要充分考慮制作質(zhì)量和實用安全，設(shè)計強度上要充分考慮風(fēng)荷載和地震載荷等要素，北方地區(qū)如果是露天貯罐也要考慮雪載荷，要遵循國家消防標(biāo)準(zhǔn)要求；從實踐中我們總結(jié)出規(guī)律，萬噸（單位）以上酒庫以半敞開式酒庫為宜，貯罐容積以1000 m3為最佳性價比（以土地費用、土建造價、消防安全、鋼材、制作費用綜合效益比）。

2 大型貯罐的設(shè)計選材

當(dāng)前大型貯罐材質(zhì)普遍選用的是304 不銹鋼板材，有的醬酒廠家也會選用耐蝕性能更好的321不銹鋼板材（其化學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2）。從生產(chǎn)實踐看，特別是清潔生產(chǎn)上用冷軋板更好，但造價偏高，所以一般酒廠制作500 m3以上貯罐時，普通選用熱軌板。當(dāng)前隨著技術(shù)的發(fā)展，也可考慮選用油磨拉絲板。

表1 304及321不銹鋼板的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)[1]

表2 304及321不銹鋼板的力學(xué)性能

304 材料之間焊接時采用ER308L 焊絲，321 材料之間焊接時采用ER321 焊絲，焊絲的鎳、鉻含量要高于母材1～2 個百分點，但也不是越高越好，高了也容易造成鎳、鉻含量在浸泡時超標(biāo)。保護(hù)氣體為氬氣，氬氣純度選用99.99%以上的，這樣焊接時保護(hù)效果會好一些。氬弧焊焊接不銹鋼時，背面必須充氬氣保護(hù)，保證背面成形圓滑，防止焊縫根部氧化降低焊縫耐腐蝕性。

3 大型貯罐的焊接

貯罐底圈壁板焊接接頭系取0.85，其他各圈壁板取0.9[2]，罐壁板焊接形式以氬弧焊為主，有條件可選擇等離子弧焊或激光焊接等形式。手工電弧焊由于效率低，勞動強度大，生產(chǎn)周期長，焊條多層焊時還存在清渣困難，焊縫質(zhì)量不易保證，焊條反復(fù)引弧造成電弧擦傷，易引起晶間腐蝕等問題，故不推薦使用。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊飛濺多且易產(chǎn)生焊接缺陷，也不推薦使用。

貯罐上封頭形式有錐形式、拱頂式和淺碟形，焊接一般采用氬弧焊雙槍對焊焊接工藝。貯罐底板設(shè)計條幅板為經(jīng)線，邊幅板為緯線，盡量避免出現(xiàn)三層堆疊焊縫，避免應(yīng)力過分集中。底板焊接可選擇埋弧焊，也可使用氬弧焊打底，手工電弧焊接蓋面的焊接工藝，電弧焊焊接時要有防飛濺措施。直徑6 m 以上的下封頭對接焊縫采用雙槍鎢極氬弧焊的工藝，最后一道焊縫采用鋪設(shè)墊板后氬弧焊單面焊焊接工藝，坡口為單面V 型坡口，坡口角度為50°±5°，鈍邊為2 mm±0.5 mm，間隙為2～3 mm，焊絲選用ER308L，規(guī)格Φ2.5，電流120～140A。

貯罐筒壁板以卷板工藝為主，直徑6 m 以下的，一圈壁板只允許出現(xiàn)一條縱焊縫，6 m 以上可允許最多兩條縱焊縫。罐壁組裝采用倒裝法依次將罐頂及各筒節(jié)組焊。罐壁的焊接應(yīng)先焊縱向焊縫，后焊環(huán)向焊縫。當(dāng)焊完相鄰兩圈壁板的縱向焊縫后，再焊其間的環(huán)向焊縫；焊工應(yīng)均勻分布，并沿同一方向施焊；縱向焊縫采用立焊時，宜自下向上焊接。

不銹鋼貯罐施工過程中主要就是控制焊接焊縫的熱裂紋、耐蝕性和變形。因此不銹鋼焊接的工藝規(guī)范必須采用較小的熱輸入和線能量，即小電流、快焊速、短弧窄道焊，同時應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度在100 ℃以下，并合理的安排焊接順序。焊接以氬弧焊為主，有條件也可選擇等離子弧焊或激光焊接，焊接電流不宜過大，雙槍對焊時以230～270A為宜，5 mm 以下的壁板焊縫可采用雙槍對燒工藝，內(nèi)焊縫要飽滿，略高于母材，不得出現(xiàn)凹坑等現(xiàn)象，防止留存雜物，不易清洗。外焊縫要用氬弧焊蓋面，形成魚鱗花紋。

6 mm 以上不銹鋼板雙槍對焊時，為保證焊接內(nèi)在質(zhì)量，措施有三：

（1）厚度6 mm 以上壁板焊接前必須滿足兩個條件之一，一是坡口機打壁板的上下坡口，由于現(xiàn)場施工，又是卷板工藝，此方法難以實現(xiàn)。二是運用留縫（寬間隙組對）+雙槍對燒工藝，留縫間隙以壁板厚的三分之一為宜，最大不超過3 mm。

（2）在焊縫任意位置隨機抽查探傷，檢測長度嚴(yán)格按焊縫總長度10%抽取。

（3）縱焊縫和丁字焊縫口是整個貯罐的最重要質(zhì)控點，必須進(jìn)行100 %射線檢測，符合NB/T 47013.2—2015Ⅲ級為合格。

采用321 材料時，由于材料中含有Ti 元素，因此實行雙槍對燒時，熔池存在發(fā)粘（焊工口語）現(xiàn)象，影響焊接速度和焊接表面質(zhì)量，因此，一定要加一遍氬弧焊蓋面工藝。

所有焊接焊完畢要進(jìn)行酸洗鈍化，酸洗鈍化結(jié)束后在焊縫兩側(cè)加打50 mm，亮帶要整齊、一致。

4 清洗工序

貯罐制作完成后進(jìn)行盛水試漏，要對內(nèi)外面進(jìn)行清洗，內(nèi)清洗分為四個步驟：一是自來水沖洗制作時的灰塵、碎屑；二是再用清潔水進(jìn)行抹洗，將內(nèi)焊縫的表面油污、灰塵擦洗掉；三是進(jìn)一步用酒精擦洗；四是用酒廠的生產(chǎn)尾酒浸泡，檢驗重金屬的殘留。外清洗以洗出金屬本色為宜，為環(huán)保不宜進(jìn)行大面積的酸洗鈍化。全面清洗完成后封閉所有人孔、管口，保持罐內(nèi)清洗衛(wèi)生。