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球形储罐焊接施工工艺标准
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1．适用范围
本工艺标准适用于球罐焊接施工，焊接的主要施工方法为手工电弧焊，药芯焊丝气体保护焊。施工范围包括：柱腿的焊接、方块和吊耳的焊接、球罐组对点焊、球罐的焊接、附件及梯子平台的焊接。本标准依据现行国家及行业相关标准法规编制，施工方法施工单位可根据自身条件及具体工程要求进行选择。
1．2本标准适用球罐施工的下列范围：
球罐支柱同球壳板的组装及支柱的安装
球壳板的组装（不包括球壳板的焊接）
球罐开孔的承压封头、平盖法兰及紧固件的安装
球罐喷淋装置的安装
1．3本标准不适用于下列球罐的施工：
受核辐射作用的球罐
非固定(如车载或船载)的球罐
双壳结构的球罐
膨胀成型的球罐
2．施工准备
球罐的安装前的施工准备包括技术准备、材料的验收、基础的交接检验、支柱的安装、吊点的焊接、机具材料的检验、焊接材料的发放和保管、工装卡具的准备。
2．1技术准备
2．1．1施工资料准备
施工合同
施工行政批准文件
施工图纸及设计提供相关资料
施工技术文件
施工记录表格
相关的验收施工标准
焊接工艺评定及焊接工艺指导书
焊工及无损检测人员资质证件
原材料、球壳板、球罐零部件的质量证明材料
安全、环境与职业健康管理（HSE）
施工机具、工装设备与计量器具一览表
施工措施用料及消耗材料一览表
施工现场布置图
2．1．2现行施工标准规范
钢制球形储罐                                                            GB12337
钢制球形储罐型式与基本参数                                              GB/T17261
球形储罐施工及验收规范                                                  GB50094
钢制压力容器焊接工艺评定                                                JB4708
压力容器无损检验                                                        JB4730
钢制压力容器焊接规程                                                    JB4709
钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验                                  JB4744
碳钢焊条                                                                GB/T5117
低合金钢焊条                                                            GB/T5118

2．施工准备
球罐焊接准备包括技术准备、焊接材料的采购复验、焊接材料的保管、机具检验、焊接材料的烘干发放、焊接条件的准备，焊接人员资格的认可。
2．1技术准备
2．1．1球罐焊接施工前应当具备合格的焊接工艺评定、编制完成焊接工艺卡或焊接工艺指导书等技术文件，焊接工艺卡应包括以下内容：焊接位置；焊接材料；焊接方法；预热温度及层间温度焊接工艺参数（电流、电压、焊速、线能量等）；后热温度及时间。
2．1．2施工图纸的焊接工艺性经过审核施工具备所需条件。
2．1．3施工所需要的标准规范施工现场使用为有效版本。
2．1．4特种设备安装许可申请表包括合格的工艺评定，已经上报当地质量技术监督部门，并经过批准同意。
2．1．5施工所需要的焊接记录、质量检验及质量评定等表格施工前已经准备齐全。
2．1．6施工前工作经过检查质量合格，记录完整准确。
2．2作业人员的要求
所有参加本项施工的焊工必须持证上岗。从事球罐焊接的焊工必须为按照《锅炉压力容器焊工考试规则》进行过考试，并取得焊工合格证书，且在有效期内，施焊的钢材、种类、焊接方法和焊接位置等均应与焊工本人考试合格的项目相符。所有施工人员施工前应当已经进行技术安全交底，施工人员明确施工程序、焊接要求及技术要求。
2．3设备材料的检查
到达现场的球壳板材料已经进行设备材料到货检验。坡口加工尺寸用样规检查；其偏差应符合下列要求：
坡口角度的允许偏差为±2º30‘；
坡口钝边及坡口深度的允许偏差为±1.5mm。
坡口按照设计要求经过着色检测合格。
焊接材料已经复验，并经过材料责任师的审核检验。
2．3．1焊条或焊丝必须有质量证明书，质量证明书应包括熔敷金属的化学成份、机械性能，并依据规定做好焊条扩散氢含量复验工作。
2．3．2施工现场设焊条管理室，派专人管理。必须按要求烘干发放和回收焊条，并认真填写焊条烘干、发放记录。
2．3．3焊条使用前须按照焊材使用说明烘干,并放在100～150℃的恒温箱内恒温待用
2．3．3 焊条储存室的温度应保证在10℃以上，相对湿度不得超过60%。
2．3．4焊工应携保温焊条桶领取焊条。超过4小时未用完的焊条应重复烘干方可使用。焊条重复烘干的次数不得超过两次
2．4主要施工机械
2．4．1设备表
序号    品      名    规      格    备注
1    硅整流直流焊机       
2    逆变电焊机       
3    高温烘干箱    0-600℃   
4    恒温箱    0-300℃   
5    去湿机       
6    焊条保温筒       
7    表面测温仪    电子测温、数字显示    有预热后热要求时
8    磁探仪       
9    加热器    电加热器或火焰加热器    有预热后热要求时
10    风速表       
11    其他小型工具    砂轮机、扁铲、钢卷尺等   
12    电源控制箱       
2．4．2以上设备中，测量设备应当经过计量检测，在检测有效期以内。
2．4．3其他设备应当确保使用性能符合要求，焊接、加热、检测设备性能良好，罐内施工通风设备、照明准备齐全。
2．4．4施工电源保证一机一闸。用于罐内施工的机械电源接至现场。
2．4．5按照要求配备相应数量的性能良好符合产品标准的焊条保温桶，确保焊条的使用符合焊接工艺的要求，满足焊接的需要。
2．4．6焊条库：施工现场设有存放焊条的专用库房，库房内安装去湿机，干湿温度计，保证库房的湿度不超过60%。安排专人管理库房。
2．4．7电焊钳、焊接把线的选择及检查：应选择较大电流的焊钳，并且耐高温性能较好，在焊接过程中应随时检查发现破损立即更换，焊钳使用后不应直接放在球壳板上，应悬挂于脚手架之上，避免打火伤及球壳板。
2．6作业条件
施工场地达到具备安全施工条件，施工用电变压器容量符合焊接施工要求，焊接施工用跳板、脚手架搭设安全可靠，施工处应当有挂安全带的专用横杆。
2．7外部环境条件
施工天气环境符合焊接要求，对于
3.施工工艺
3．1施工工艺流程图

3．2施工工艺过程
3．2．1球罐的焊接程序：
先纵缝，后环缝，先大坡口一侧，后小坡口一侧；先赤道带，再下、上边板，然后极板
支柱经过检查验收安装质量符合国标50094—98 的要求
3．2．2球罐焊接还应遵循“多焊工，均匀分布，同工艺，等速度”的原则。
3．3焊接施工工艺
3．3．1定位焊
3．3．1．1定位焊在焊缝调整后进行，定位焊接前应当经过检查员的检查验收，对于有预热要求的材料，在应当在焊缝两侧150mm范围内预热，余热温度不应超过适用于该材料的合格工艺评定规定值。宜焊在正式焊道的第一层，其引弧和熄弧都应在坡口内。
3．3．1．2壳体结构的点固长度一般为不小于50mm，间距300-500mm，焊肉厚度约6mm。
3．3．1．3定位焊工艺参数应按焊接工艺评定的参数值执行。
3．3．1．4球壳板的点焊位置应当在打底焊道的背面，以方便在清根时清除点焊焊肉。防止点焊处的产生不合格缺陷。
3．3．1．5对于临时工装卡具的焊接应当按照焊接工艺卡的规定进行。对于应当进行焊前预热的焊缝应当在焊前进行预热。球罐支柱同球壳板的焊接要求，焊接前检查要求同球壳板组焊要求。
3．3．2球壳板的焊接
3．3．2．1赤道带及纵缝等长焊缝可分为多段进行焊接。每道焊缝开始焊接的第一、二遍宜采用分段退焊法。分段方式应当按照探伤片的分布方式。
3．3．2．2 遵循“多焊工，均匀分布，同工艺，等速度”的原则焊工的分布按照对称 均布的原则，每次各焊工施焊长度必须相同，施焊速度应当相同。 为了保证球壳主体焊缝在组焊过程中的可靠性，在改变焊接工位之前 ，该条焊缝最少焊两层以上且焊到末端。
3．3．2．3引弧采用回焊法，在焊道前方引弧，然后拉回到焊接处焊接，严禁在坡口外引弧。
3．3．2．4纵焊缝焊接
第一层（打底层），相对整条焊缝采用分段倒退向上焊接，其余各层填充与第一层运条方向一致。焊接时注意防止未焊透及咬肉等缺陷产生。每层焊接表面应填平或呈凹形，这样便于清渣，也避免熔合不良，便于下一层的焊接，层次之间的接头应错开。
两侧盖面前凹槽以１－２ｍｍ为宜，电流可比填充时稍大一些，但要避免咬边和未熔合等缺陷的产生，焊缝余高为０～3ｍｍ，焊缝宽度应保持一致。纵缝的首末端的焊肉应达到环缝的坡口中心，待环缝焊接时，再打磨至与坡口齐平。
3．3．2．5环缝的焊接
第一层焊接时，相对每位焊工分段范围内采用分段退焊，摆动不宜过大。其余各层道施焊时不作摆动，采用压道焊，注意层间清除要彻底。每层间的起焊位置应错开８０～１００ｍｍ，且离开丁字缝200ｍｍ左右。两侧盖面前凹槽深１－２ｍｍ，其他注意事项同纵焊缝。
3．3．2．6打底焊缝的气刨清根
打底焊缝在完成一面的填充盖面后，对于抗拉强度大于540Mpa的钢材或有特殊要求的材料进行清根清根后，应当磁粉或渗透检验，清根后的坡口形状应一致。
3．3．2．7 接管、柱腿及人孔环缝焊接
按GB12337的要求，接管及柱腿与球罐之间的焊接接头应由球壳板制造厂完成。如因特殊原因，须在现场焊接时，应采用分段焊。每层、道要焊成封闭的环形焊道后，方可进行下一层、道的焊接，当球壳板较厚或开孔较小时，宜适当增加预热温度或扩大预热范围。层道间的要求及运条要求同环焊缝焊接。焊脚高不低于图纸上的要求尺寸。
3．3．3其它结构焊接
其它结构焊接是指直接与球壳相焊接的结构焊接。包括附件的焊接、球罐焊缝的返修、球罐的丁点补焊等。
3．3．3．1 凡经过外观及无损检测检查不合格的焊缝，现场技术负责人必须组织检查人员、检测人员及焊工，查清原因，确定缺陷的性质部位，认真落实返修措施，严格执行返修工艺，保证一次返修合格。
3．3．3．2 返修时，检查员及现场技术负责人必须到位，进行监督检查。
3．3．3．3缺陷消除可采用气刨或砂轮打磨，选择缺陷距表面较近侧进行消除缺陷工作，气刨后用砂轮打磨露出金属光泽。并在两端磨出缓坡。
3．3．3．4所有返修部位长度应＞150ｍｍ，两缺陷间隔小于50mm时应合为一处返修。补焊时，不得中间停顿，须一次完成，接头及回火焊道处打磨平滑。返修中需要预热和后热的应当进行预热和后热，加热范围在返修处两侧各150mm范围内。修补应当记录。当缺陷修补深度超过3mm时应当进行射线检测。
3．3．3．5梯子平台及其它附件的焊接应当执行相应的焊接工艺评定。施焊中应当地对于同罐体焊接的垫板、柱腿等焊接件应当按照球罐本体焊接程序进行预热、后热焊缝外观检查应当与施焊球罐一致。
3．3．4产品试板的焊接
产品试板的焊接参数与相应位置焊缝参数相同，分横、立、平加仰位置施焊，且随罐热处理。
  产品焊接试板应当经过外观检查和100%射线检测或超声波检测试板尺寸为360mm×650mm，一般为球壳板制造厂提供
3．3．5气刨清根
3．3．5．1气刨的刨槽要直、光滑、深浅和宽窄一致（有缺陷处可深刨，消除缺陷为止）并经砂轮打磨，露出金属光泽并检查无缺陷方可施焊。
3．3．5．2 气刨时使用的电流较大，应注意防止焊机过载，防止连续使用时间过长而造成损坏焊机。
3．4季节性施工应当注意的主要问题
3．4．1对于季节施工中应当保证施焊环境符和焊接规范。
3．4．2春季施工由于施工期内昼夜温差较大，施工中的焊前预热必须严格执行，对于不需要预热的焊接材料施工前也应当增加预热要求。
3．4．3施工应当保证施焊环境中的在下列情况下如无可靠防护措施，不得进行焊接。
a. 雨天、雪天；
b. 风速≥8m/秒；
c. 环境温度在-5℃以下；
d. 相对湿度≥90%。
注：以上数据为距焊缝表面500～1000mm处测量数据
3．4．4雨雪环境施工，罐内焊接时应当保证罐外罐体得到有效的防护，防止雨雪落于焊道外侧。
3．4．5球罐施工应保证在雨雪大风天气焊接施工防护得到有效的保护。
4 质量检验
4．1质量检验的要求和方法
4．1．1焊接中预热温度、层间温度、后热温度应当符合焊接规范的要求
4．1．2焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、咬边、夹渣、凹坑、未填满等缺陷。
4．1．3角焊缝的焊角尺寸应符和设计图样要求。
4．1．4焊缝余高符合下表的要求
焊缝深度（δ）mm    手工焊焊缝余高(mm)
≤12    0～1.5
12＜δ≤25    0～2.5
25＜δ≤50    0～3
＞50    0～4
焊缝深度指单面焊为母材厚度；双面焊为坡口钝边中点至母材表面的深度，两侧分别计算。对于有特殊要求的材料应当执行规定要求。
4．1．5工、卡具打磨后的表面，不得有裂纹、气孔、咬边、夹渣、凹坑、未填满。
4．1．6焊缝表面缺陷磨除后的表面若低于母材，应当及时进行修补。焊缝表面及两侧应当打磨平滑或加工成具有1：3及以下的坡度。
4．1．7质量检验使用坡口检测尺，配合使用直尺。温度检测使用红外线温度计。
4．2质量检验的标准
《钢制球形储罐》                  GB12337—1998
《球形储罐施工及验收规范》        GB50094—1998
《压力容器安全技术监察规程》      原国家技术质量监督局
《钢制压力容器焊接工艺评定》      JB4708—2000
《钢制压力容器焊接规程》          JB4709—2000
《压力容器无损检测》              JB4730—1994
4．3主控项目

序号    名  称    检查等级
1    材料交接检查    BR
2    焊接工艺焊工资格认定    BR
3    赤道带组装检查    B
4    上下极板组装检查    B
5    外纵缝焊接外观检查    B
6    内纵缝焊接外观检查    B
7    内外环缝焊接外观检查    B
8    外形尺寸检查    BR
9    磁粉、着色、超声波检验    BR
10    预热、后热    C
11    RT探伤检查    BR
4．4质量记录
质量记录应当按照《球形储罐施工及验收规范》GB50094—1998和《容规》中规定的表格记录，对于各地质量监督机构的特殊要求，应当予以满足。
4．5需要注意的质量问题
4．5．1球罐材料、焊接材料安装使用前的检验。
4．5．2球罐的工艺评定一定能够覆盖施焊母材。
4．5．3球壳板焊接应当执行焊接工艺。
4．5．4清根后的着色检验应当认真仔细。
4．5．5组装后测量重点保证焊缝棱角度，组装点焊应当尽量在内口进行以便打底后刨除。
4．5．6球罐施焊顺序必须保证同步对称，预热后热是焊接质量保证的关键。
4．5．7球罐焊接禁止咬边
5 成品保护
5．1施工中对于球罐焊接材料的存放应当注意防潮、防雨。
5．2对于低温钢材料应当禁止在球罐母材上进行引弧，焊工钢印应使用油漆标记。
5．3禁止以球罐材料作为电焊机的地线。
5．4焊接检验合格的焊缝施工中应当禁止再次进行有热输入的作业。
5．5施焊中禁止在球罐本体上划弧、焊接与施工作业要求无关的金属件。
5．6修磨焊道、丁点应当不低于母材厚度的负偏差。