大型储罐焊接技术的现状与发展毕业论文

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1、中国石油大学(华东)现代远程教育毕业设计(论文)题 目； 大型储罐焊接技术的现状与发展 学习中心： 年级专业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 导师单位： 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 年 月 日摘 要 随着石油工业的发展，储罐的大型化已经逐渐成为一种趋势，大型储罐越多的运用于原油，天然气等的运输工程。焊接是储罐建造的主要程序，对储罐的施工质量具有决定性的意义。本文主要介绍了储罐的结构和特点，我国大型储罐的发展现状和趋势，大型储罐的焊接方法，储罐焊接过程中容易产生的缺陷，及储罐的焊接质量控制：焊接过程中控制和焊后控制的一般方法，大致列出了大型储罐焊接必须要掌

2、握的一般方法和步骤。关键词：大型储罐，焊接，质量控制，焊接方法目 录第一章 前言 . 1第二章 概 论 . 22.1 大型立式储罐焊接简介 . 22.2 储罐大型化的优点 . 22.3 我国储罐焊接技术发展现状 . 2第三章 储罐常用焊接方法及工艺 . 43.1 储罐结构特点 . 43.1.1拱顶油罐的基本结构 . 43.1.2 内浮顶油罐的结构 . 63.1.3 浮顶储罐的结构 . 73.2 储罐常用的焊接流程 . 83.2.1 拱顶储罐的焊接流程 . 83.2.1.1 罐底板的焊接 . 83.2.1.2 罐壁板焊接 . 93.2.1.3 大角缝焊接 . 93.2.2 浮顶储罐的焊接流程 .

3、 93.2.2.1 罐底板的焊接 . 93.2.2.2 壁板对接焊缝的焊接 . 103.2.2.3 大角缝焊接 . 113.2.2.4 浮顶焊接 . 113.3 储罐焊接方法 .113.3.1 埋弧自动横焊 .11 3.3.2 埋弧自动角焊 .123.3.3 气电立焊 . 133.3.4 C02气体保护焊 . 14第四章 大型储罐焊接技术发展趋势 . 164.1 建造大型储罐的趋势 . 164.2 施工技术 . 174.3 储罐焊接技术的发展趋势 . 18结束语 . 21参考文献 . 222第一章 前 言当今世界，能源已成为一个极其尖锐的问题，世界各地矗立着大大小小的储罐，各种焊接方法在储罐焊

4、接中的应用得到了前所未有的发展。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，能源消耗急剧增长，石油和成品油的需求剧增。目前我国已变成石油进口大国，石油已成为国家重要的战略物资，它直接关系到我国的经济发展、社会稳定增和国家安全，增加原油储备迫在眉睫，因此，我国对国家石油储备库和成品油库的建设给予了高度重视，我国规划在未来几年将建成数千万立方米的石油战略储备能力，分期进行建设。目前，我国大型储罐的施工建设进入了一个新的高速发展期。第二章 概 论2.1 大型立式储罐焊接简介 大型立式储罐是石油化工行业非常重要的储运设备，越来越多地用于原油、成品油的储运工程。立式储罐是现场用组装焊接的大型容器，焊接工

5、作量非常大，焊接效率对储罐的建造速度和质量具有决定性意义。因此，储罐的高效率焊接越来越受到重视，许多高效焊接技术在储罐施工中得到推广应用，储罐高效焊接设备和焊材国产化方面也有很大的进步。高效焊接技术是指与常规的焊条电弧焊相比，熔敷效率高、焊接速度快、操作方便且易于自动化的焊接技术，其特点是生产效率高、焊接质量好、节约能源。 大型立式储缸的主要结构形式是拱顶储罐和浮顶型储罐，其主体安装方法有正装法和华装法。高效焊接方法的选择与储罐材质、厚度和安装方法密切相关，大型浮顶储罐的施工中，主要采用倒装法组装，仍以焊条电弧焊为主，但自动焊也得到了推广应用。目前，储罐施工应用最多的高效焊接方法有：埋弧自动焊

6、（包括横焊、平焊和角焊）、气电立焊和CO2气体保护焊等。本文就拱顶型储罐和浮顶型储罐的建造，介绍应用在大型储罐现场焊接施工中的高效焊接技术。2.2 储罐大型化的优点通过大量大型储罐的设计、建造和使用发现，采用大容量油罐储油具有节省钢材、减少占地面积、方便操作管理、减少油罐附件及管线长度和节省投资等优点。经过测算和比较，在总库容相同的情况下，由大型油罐组成的罐组比小型油罐组成的罐组节省投资。以某个300万立方米的原油战略储备库为例，采用20座15×104m3油罐的方案比30座10×104m3油罐的方案可节约投资近1亿多元，经济效益非常明显。而从目前国内外的经济发展及国家需要建

7、设大量的大型储备库情况来看，我国油罐生产的大型化，将成为发展的趋势。2.3 我国储罐焊接技术发展现状 国内外在大型浮顶储罐的建造中，罐体普遍采用自动焊工艺,技术已相当成熟。我国在上世纪80年代初就引进了大型自动焊接技术及设备，部分技术装备也实现了国产化。但在拱顶储罐的施工中，国内主要采用的焊条电弧焊，自动焊应用较少。目前，储罐施工应用最多的焊接方法是焊条电弧焊和埋弧自动焊（包括横焊、平焊、角焊）其次是CO2气电立焊。此外，实芯或药心焊丝的C02/MAG气体保护自动焊和半自动焊也得到应用，但应用范围还比较窄。 第三章 储罐常用焊接方法及工艺3.1 储罐结构特点3.1.1拱顶油罐的基本结构 拱顶油

8、罐的基本结构由罐壁、罐顶、罐底及油罐附件组成。拱顶油罐的罐壁圈板纵向焊缝一般为对接形式，环向焊缝中，小容量油罐一般采套筒式，大容量油罐一般为混合式。罐壁钢板必须满足强度要求，还要满足稳定性要求。拱顶油罐的罐顶结构有两种形式：一是球形拱顶罐，拱顶截面呈圆弧拱，它具有结构简单、施工方便等优点，在油库上较为常见；另一种是锥形拱顶罐，拱顶与罐壁间用小圆弧过渡连接，它具有承压能力高等优点，但因施工困难，在油库中较为少见。(1) 拱顶油罐罐底的结构形式拱顶油罐的底板一般有两种结构形式，底板的中间部分称中幅板，边缘的部分称边缘板。油罐直径D<12.5m时，一般采用矩形中幅板和边缘组成的排版形式；当油罐

9、直径D> 12.5m时，采用固边为弓形边缘板组成的排版形式。(2) 拱顶油罐罐壁的结构形式罐壁是油罐的主要承载构件，罐壁圈板由多块钢板焊接而成。们之间的焊缝（纵焊缝）采用对接连接，各圈罐壁的纵向焊缝应错开，其间距应不小于500mm，对接连接的钢板若厚度大于6mm必须开坡口。罐壁主要受储液静压力的作用，储罐的圆筒形罐壁承受的储液静压力如图3-1所示，此静压力连接三角形分布，由上至下逐渐增大，故罐壁厚度也应由上至下逐渐增厚。在目前制作中，罐壁板主要采用对接焊缝形式，很少采用搭接。图3-1 罐壁承受的储液静压力(3) 拱顶油罐罐顶的结构形式在容积小于10000m3 的油罐中，拱顶油罐是最常用的

10、（如图3-2所示 ），拱顶是一种自支承式的罐顶，形式近似球面，靠拱顶周边支撑于焊在罐壁上的包边角钢上，球面由中心盖板和瓜皮板组成如图3-3所示。瓜皮板一般做成偶数，对称安排板与板之间相互搭接，搭接宽度不小于5倍厚且不小于25mm。实际上搭接宽度多采用40mm，罐顶的外侧应采用连续焊，内侧间断焊。 图3-2 自支撑拱顶罐简图图3-3 拱顶油罐顶结构3.1.2 内浮顶油罐的结构 内浮顶油罐体外形结构与拱顶油罐大体相同（如图3-4所示），与浮顶油罐相比较，它多了一个固定板。这对改善油品调度的储存条件，特别是对防止雨水杂质进入油罐各减缓密封圈的老化有利。同时，内浮顶也能有效地减少油品损耗。所以，内浮顶

11、油罐同时兼有固定油罐和浮顶油罐的优点。图3-4 内浮顶罐3.1.3 浮顶储罐的结构 浮顶储罐是目前国内外在大中型油罐中最常见的一种结构型式。它是由浮在罐内液体介质表面的浮顶和立式圆筒形罐壁，罐底及附件构成。浮顶直接浮在液面上，随着罐内储液里量的增加或减少而上下浮动。浮面储罐的容积都比较大，国外已建成容积为20万m3的巨型储罐。我国最大的储罐容积为12.5万m3。(1) 罐底：浮顶储罐的罐底排版方式与拱顶储罐基本相同，但边缘板不采用条形板，对于10万m3及以上浮顶储罐的罐底中幅板，采用带垫板的对接焊缝形式。(2) 罐壁：采用对接焊缝，焊缝内表面要打磨光滑，防止划损浮顶密封装置。浮顶储罐上部为敞口

12、，为增加壁板刚度，提高抗风载能力，罐壁顶部需设置抗风圈和加强圈。(3) 浮顶：其结构型式有单盘式和双双盘式。单盘式浮顶是由环形船舱和圆形单盘顶板所构成，均由钢板拼焊而成。目前，我国应用最广泛的是单盘式浮顶储罐，其结构如图3-5所示。图3-5 单盘式浮顶储罐3.2 储罐常用的焊接流程3.2.1 拱顶储罐的焊接流程3.2.1.1 罐底板的焊接罐体底板的焊接应注意以下环节，以保证其凹凸度。(1) 底板和边缘板应分区域焊接(2) 边缘板的焊接，首先焊接靠外缘300mm处的焊缝，其余部位的焊接应在罐壁板连接的角焊缝焊完后且边缘板与中幅之间的收缩缝末焊接前完成。同时为分布焊接应力，边缘板的初层焊宜采取焊工

13、均匀分布，对称施焊的方法进行焊接施工。(3) 中幅板的焊接，先焊接短焊缝，后焊接长焊缝，有较多焊缝平行排列时，应隔一道焊一道，焊缝两头预留100mm不焊，待通长缝焊接完成后再焊接。为防止变形，初层焊道应采用分段退焊或跳焊法。通长缝焊接时，应使用槽钢及龙门板进行加固，以减小变形。(4) 龟甲缝的焊接，龟甲缝的焊接应在中幅板焊缝，边缘板对接缝，大角焊缝焊接完成后施焊，可以使中幅板焊接时的焊接应力从里向外沿四周均匀分散，从而减小中幅板呈波浪状的变形。(5) 焊接流程为：边缘板外300mm焊接（在第一圈壁板安装之前焊完）罐底中幅板焊接边缘板焊接（待大角缝焊接完）龟甲缝（指罐底边缘板与中幅板之间焊焊缝）

14、焊接。3.2.1.2 罐壁板焊接(1) 罐壁板焊接的总流程 先焊相邻两圈板的立缝，后焊其环焊缝。焊接时应注意焊接点均匀分布，以减少变形。当焊完相邻两圈壁板的纵焊缝后，再焊其间的环焊缝；先焊外侧焊缝，再焊内侧焊缝，在焊接内侧前，应消根（使用碳弧气刨消根并砂轮打磨）(2) 壁板纵缝焊接 采用焊条电弧焊或气体保护焊工艺，分段退焊。壁板纵缝下端留出50100mm。在环缝组对后焊接 。(3) 壁板环缝焊接 主要采用焊条电弧焊,多层多道焊。对于板厚10mm以上的环缝，也可采用埋弧自动横焊工艺，由多台焊机给罐壁四周对称均布(参见图3-9所示)。同一方向施焊，自动焊前，内侧用焊条，电弧焊进行封底焊接。3.2.

15、1.3 大角缝焊接(1) 大角缝（指底圈罐壁与罐底边缘板之间角焊缝）应在壁板焊缝全部焊接完，龟甲缝焊接前进行焊接。先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝。(2) 焊条电弧焊施焊时，采用分段退焊法，焊工对称均匀沿同一方向施焊；当采用自动焊时，多台焊机应沿罐周围均布，同一方向施焊。3.2.2 浮顶储罐的焊接流程3.2.2.1 罐底板的焊接(1) 合理的使用刚性固定法 将罐底板按排版方式铺设完毕，用卡具连接。实践证明，若将其全部定位焊，那么正式焊接时，焊接应力将无法释放，导致很大的局部凹凸变形。所以需焊上哪块，就只对该板进行定位焊，然后拆除卡具。这样可使整个底板呈自由状态，焊后的应力可自由释放而不至于集中在某一

16、点而引起变形。(2) 焊接流程采用以中心向两端扩展的焊接流程：先焊接短焊缝（横向），使钢板连成长条，暂不与边板焊接，然后再焊接纵向焊缝，流程也是由中心向两端焊接（参见图3-6）。图3-6 罐底板焊接流程(4) 焊接方法应尽量采用较小热输入以减小焊接变形，故采用C02气体保护焊并将焊接电流控制在下限值。施焊时，采用跳焊或分段退焊法（参见图3-7）。图3-7 分段退焊与跳焊示意图3.2.2.2 壁板对接焊缝的焊接(1) 与拱顶储罐壁板对接焊缝的焊接流程基本相同。(2) 壁板纵缝焊接：如图3-8所示，壁板厚度10mm以上纵缝采用气电立焊工艺，自下向上焊，纵缝上端加熄弧板。小于25mm的壁板为V型坡口

17、，可一次焊接成型；25mm及以上纵缝为X型坡口，双面焊接。为防止焊接熔池内的铁水从下部流失，焊接前需在第一节壁板纵缝下端300mm和其它各圈纵缝下端50-70mm范围采用焊条电弧焊焊接一段作为托底焊道。壁板厚度10mm以下纵缝采用焊条电弧焊或C02气体保护焊。(3) 壁板环横缝焊接：壁板厚度10mm以上环缝，采用埋弧自动横焊工艺，K型坡口，多层多道双面焊，由多台埋弧横焊机沿罐壁圆周对称均布，同一方向施焊，见图3-9所示。壁板环缝在罐内侧坡口点焊，组对间隙大于1mm时，内侧进行封底焊接。图3-8 立缝自动焊机布置图 图3-9 环缝自动焊机及电源布置图3.2.2.3 大角缝焊接大角缝焊接在第三四(

18、或二三)圈壁板焊缝全部焊接完、龟甲焊接前进行。其余与拱顶储罐的焊接程序基本相同。3.2.2.4 浮顶焊接(1)浮顶底板为带板结构，呈“人”字形排布，为搭接接头形式，采用焊条电弧焊或半自动C02气体保护焊。施焊原则与罐底基本相同。(2) 焊接流程：浮顶底板中间环板、外边缘板隔板浮顶框架、桁架由中心向四周逐舱焊接支柱套管、附件。3.3 储罐焊接方法 大型立式储罐的主要结构形式是拱顶型储罐和浮顶型储罐，其主体安装方法有正装法和倒装法。高效焊接方法的选择与储罐材质、厚度和安装方法密切相关，大型浮顶储罐直径大，钢板厚，罐体施工普遍采用正装法组装、自动焊焊接的工艺方法，技术已相当成熟；在拱顶储罐的施工中，

19、主要采用倒装法组装，仍以焊条电弧焊为主。目前，储罐施工应用最多使用焊接方法有：埋弧自动焊(包括横焊、平焊和角焊)、气电立焊和C02气体保护焊等。3.3.1 埋弧自动横焊 埋弧自动横焊是大型储罐建造中应用最早的高效自动焊方法，主要用于正装法施工的浮顶储罐的罐壁环焊缝。近年来，在倒装法施工的拱顶储罐中也得到推广应用。(1) 储罐正装法施工埋弧自动横焊装置大型浮顶储罐由于壁板较厚、直径大，环焊缝的焊接量相当大，因而应用高效自动焊技术意义重大，目前国内外普遍采用高效埋弧自动横焊方法。埋弧自动横焊机由机头、送丝机、焊剂托送机构、焊剂回收装置、焊接电源、焊接行走机架、驱动机构和控制系统组成，机架的行走速度

20、即是埋弧自动横焊的焊接速度。焊接时，焊接行走机架吊挂在储罐壁板上，壁板上端作为焊接行走轨道，行走驱动机构安装在行走机架的上部，驱动焊接行走机架沿罐壁板上端行走，焊剂托送机构的传送带靠托轮与壁板紧贴被动转动，方向与焊接机架运行相反。适应不同的板宽需要，机架一般制作成伸缩式。施焊时，先焊接焊缝外侧，外侧焊接结束后，即进行内侧焊前处理，然后采用同样的焊接方式焊接内侧。焊丝一般选用24mm，焊接效率高，成本低。图3-10所示为储罐正装法施工用的埋弧自动横焊示意图。由于焊接部位在机架的下部，焊剂回收桶安装在机架顶部，所以采用大功率负压式焊剂桶就可以实现焊剂的回收/送给自动循环。在这一点上，倒装储罐自动横

21、焊装置就不易实现。 图3-10 正装储罐埋弧自动横焊示意图为减少焊接机架的内外吊装次数，提高焊接效率，目前已有公司研制出了双面焊不在正装储罐环焊缝埋弧自动焊机。一套装置，内外各设置了一套焊接系统。(2) 储罐倒装法施工埋弧自动横焊装置近年来，国内一些公司在借鉴储罐正装埋弧自动横焊技术的基础上，开发应用了储罐倒装埋弧自动横焊设备与工艺，主要用于拱顶储罐罐壁的环焊缝，焊接效率高，是焊条电弧焊的4倍，但这种工艺方法适合10mm以上的中厚板。当壁板较薄时，一是焊缝收缩变形较大，储罐环缝形式比较明显的掐腰；二是焊缝采用焊条电弧焊或C02半自动焊进行打底后，焊缝剩余焊接量较少，采用埋弧自动横焊不经济，效率

22、没有明显的提高。因此，储罐倒装法施工埋弧自动横焊用于2万m3以上储罐的焊接比较经济。3.3.2 埋弧自动角焊 大型浮顶储罐的钢板厚度大，罐底边板与壁板大角缝的焊接工作量很大，焊接质量要求高。焊接施工采用的是焊条电弧焊+埋弧自动角焊的组合工艺。罐底大角缝的埋弧自动角焊工作原理见图3-11。焊接小车依靠行走在罐底边缘板上的三个支撑轮支撑，依靠紧贴罐壁的两对磁吸附轮定位并驱动行走进行焊接。搭接接头的罐底也可采用此方法进行焊接。图3-11 储罐大角缝埋弧自动焊工作原理3.3.3 气电立焊 气电立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊方法。采用上升自动控制系统和水冷滑块，配

23、用专门的药芯焊丝，以C02 或 Ar+C02保护气体，焊缝一次成形，是一种高效焊接技术。其工艺过程稳定，操作简便，焊缝质量好，焊接生产率高，成本低，其焊接速度约是药芯焊丝气体保护自动立焊的1.5倍，是焊条电弧焊的15倍。气电立焊采用的坡口角度比其他焊接方法要小得多，其熔敷效率相当高，非常节约焊材，相同条件下，其焊材的用量只有MAG焊的1/3。 气电立焊通常焊接的板材厚度在1280mm最适宜，单面焊厚度一般在25mm以下，带摆动时可焊接到35mm左右，超过35mm应采用双面焊。大型浮顶储罐的壁板厚度一般在1040mm之间，并且采用正装法，其罐壁立焊缝非常适合气电立焊。3.3.4 C02气体保护焊

24、 C02气体保护焊作为一项高效焊接技术，用于大型储罐的焊接施工一直被重视，在储罐的罐底板、壁板、罐顶板、浮顶和附件等部位的焊接施工中，均取得了较好效果，焊缝美观，质量好，变形小，焊接效率高。(1) 储罐C02半自动焊储罐的C02半自动焊主要采用实芯焊丝，成本低，但也有采用芯芯焊丝的，以进一步提高焊接效率。但C02焊对风非常敏感，施工现场常年存在风的袭扰，因此野外使用时，焊接区域需增加防风设施。另外，C02焊的辅助机具较多，搬运麻烦，增加了辅助工作量，特别是高空作业不适用。(2) 储罐立缝C02自动焊拱顶储罐壁板较薄，且采用倒装法施工，立缝隙不适合采用气电立焊。但应用全位置C02气体保护自动焊可

25、以实现拱顶储罐壁板立缝隙的自动焊，焊材可选择实芯、药芯C02气保焊丝，也可采用保护药芯焊丝。与焊条电弧焊相比，可提高工效35倍，焊接质量好。C02自动立焊机由焊接电源、自动送丝机、焊接小车及轨道、供气系统和行走机架等部份组成。各个部分合理地集成在焊接机架上，将机架进行整体封闭防风，并与环缝埋弧自动横焊机共用一条圆形轨道。焊接小车在立式储罐上的安装结构如图3-12所示，立焊机操作室如图(13) 所示。 图3-12 焊接小车及轨道安装示意（俯视图） 图3-13 立焊机操作室示意图 焊接小车是实现自动焊接过程的驱动机构，安装在焊接轨道上，带着焊枪沿罐壁上下运动，是实现罐壁自动立焊的最重要组成部分。焊

26、接小车应体积小、重量轻、操作方便。目前，国内外开发出的多种型号的焊接小车均可用于储罐立缝的焊接。第四章 大型储罐焊接技术发展趋势4.1 建造大型储罐的趋势随着我国石油化工工业的发展以及国家原油战略储备库项目的实施， 油罐的大型化将成为发展的必然趋势。目前世界上已建成大量的大型油罐，如早在1967年在委内瑞拉就建成了15万立方米的浮顶油罐，1971年日本建成了16万立方米的浮顶油罐，而世界产油大国之一的沙特阿拉伯也已成功建造了20万立方米的浮顶油罐。随着我国经济的快速发展，大型油罐的发展也非常迅速。3 / 国内大型油罐发展从70年代开始，1975年，国内首台5万立方米浮顶油罐在上海陈山码头建成。

27、继后，在石化企业、港口、油田、管道系统建造了数十台5万立方米浮顶油罐。   7 b1 n0 U+ L* i1 e- + d80年代中后期，国内开始建造10万立方米大型浮顶油罐，迄今为止，已经先后在秦皇岛、大庆、仪征、铁岭、黄岛、舟山、大连、山东、兰州、上海、镇海、燕山、湛江等地建造了80余座10万立方米浮顶油罐。到目前为止，国内建成并投入使用的大型浮顶油罐最大容量为10万立方米。由我国自己设计建造最大的单台储油量为12.5万立方米的浮顶油罐，已于2003年在茂名石化公司北山岭油库建成，并计划在年内投入使用。目前，石化集团公司正在进行15万立方米油罐的建设，预计2004年底建

28、成投产。! A# J国内10万立方米浮顶油罐建造技术发展可分为三个阶段。第一阶段为整体技术引进，包括材料、设计技术及施工技术，如20世纪80年代中期在大庆、秦皇岛建设的10万立方米油罐；第二阶段实现了设计技术及施工技术国产化，仅高强度材料进口，如20世纪90年代在上海、镇海、兰州、黄岛等地建设的10万立方米油罐；第三阶段全面实现了国产化，从高强度材料、设计技术及施工技术，如在北京燕山石化公司建设的4台10万立方米油罐。目前，国内已经掌握大型油罐的设计、建造技术。 & N- j. t8 & X通过大量大型油罐的设计、建造和使用发现，采用大容量油罐储油具有节省钢材、减少占地面积、方

29、便操作管理、减少油罐附件及管线长度和节省投资等优点。经过测算和比较，在总库容相同的情况下，由大型油罐组成的罐组比小型油罐组成的罐组节省投资。以一个240万立方米的原油储库为例，采用16座15万立方米的油罐的方案比24座10万立方米的油罐的方案可节约投资近1亿元，占总投资的7%左右，比48座5万立方米的油罐的方案可节约投资近2亿元，占总投资的15%左右，经济效益非常明显，特别是位于土地资源日趋紧张的地区，在节约基本建设投资、提高投资回报率方面，有非常明显的优势。而从目前国内外的经济发展及国家需要建设大量的大型储备库情况来看，我国油罐生产的大型化，将成为发展的趋势。 (1) 油罐大型化是国家石油储

30、备基地建设的必然要求。2 d' T9 t# G0 S% 6 O# ?有“工业血液”之称的石油对世界经济的影响举足轻重，从20世纪60年代起，在世界能源消费中的比例已上升到40%以上，目前人类对石油的依赖是其它能源无法替代的，两次石油危机给世界造成的混乱充分证明了这一点。H r   l3 B! (2) #   f' A, 6   O* e! S随着我国石油化工行业的迅猛发展，我国石化企业也对进口原油的需求量不断增大。自1993年开始，我国已成为纯石油进口国。2000年进口原油、成品油总量更是达7000万吨，占当

31、年消费量的30%。据有关部门预测2010年和2020年我国石油供需缺口为1.2亿吨和2.1亿吨左右。因此扩大我国石油储运能力，增加石油储备，一方面可确保国内油料供给，另一方面也可增大我国抗衡世界石油市场动荡的能力。- R6   L3 o. ?, n; f* o ; N3 r5 e2 u( I; c美国、日本等发达国家建立了完备的石油储备制度，它们的经验对我们有很大的借鉴意义。它们的石油储备均以原油为主。日本从1994年至今，其储备量保持在150天的石油消费量。美国是世界上最大的石油储备国，1992年其石油储备量达到20170万吨，达到了93天的石油消费量。目前我国原油的储存

32、，仅够十几天的加工量，因此应大大增加原油的储备量。8 U: " 从石油主产地中东地区到我国沿海地区采用25万吨级及其以上的油轮进行运输经济效最好，这就要求接受原油的储备基地的规模及其一次接卸原油的能力与之配套。* G$ k1 d) N. M7 ?# c# 我国的土地资源十分紧张，建设用地价格连年攀升。以小规格油罐满足大库容是无法想象的，因此大库容要求大规格甚至超大规格油罐顺理成章。大型油罐具有节省材料、占地面积小、方便操作管理、投资少等优点。在技术条件允许的情况下，大规格油罐的优势显而易见。4.2 施工技术 7 2 F( M  P% d" _ 

33、 i6 T3 I 大型油罐的施工技术发展就是大规模采用高效自动焊。目前国内外建造的大型油罐，主要焊缝均采用自动焊接。罐底、浮顶及罐壁环向焊缝、大脚缝一般采用埋弧自动焊，而罐壁纵向焊缝一般采用气电立焊。近几年，油罐专用国产自动焊接设备有了较大发展，打破了全部依赖进口的局面，但是，部分焊接材料只能靠进口。大型油罐的自动焊接部位、焊接位置及焊接方法如下。表4-1 自动焊接部位及焊接方法( R* C5 t焊接部位焊接位置焊接方法罐底平焊埋弧自动焊浮顶平焊埋弧自动焊浮顶搭接角焊或平焊 气体保护焊. A罐壁环焊缝横焊埋弧自动焊罐壁纵焊缝立焊气电立焊罐壁下节点大脚焊缝角焊埋弧自动焊0 t- 4 L

34、7 R6 O  1 a目前国内建造大型油罐施工技术中，主要难点是控制油罐整体形状控制大脚焊缝的焊接收缩变形问题和保证焊接质量的稳定。4.3 储罐焊接技术的发展趋势根据我国石油及化工企业的发展需求，今后储罐的发展方向是大容积、国产化、自动焊（包括与国产钢材、进口钢材焊丝匹配以及焊接设备）。在储罐施工方面，尽管我们根据日本及有关国家的规范，结合我国具体情况，首创了各种大型储罐的施工方法，近几年我国的储罐施工队伍也不断发展，但总的来看，目前我国的储罐建设，不论是储罐的容积、数量还是国产化水平，均处于起步的初级阶段。（1）埋弧自动横焊技术国内经过十多年的攻关，已取得了突破性进展，单

35、丝埋弧焊技术已基本成熟，操作简单，焊接质量稳定，将在大型储罐焊接中发挥重要作用。今后，要开展双丝或多丝埋弧横焊技术的研究，进一步提高焊接效率。双丝埋弧焊应用于大型储罐焊接的历史很短，实际应用的例子很少，应进一步进行研究。（2）在大型储罐的自动焊设备与焊材方面，国产化程度还不够高，特别是与引进的高强钢板相匹配的自动焊焊丝，尚依赖进口，价格高，这是今后我国建造大型储罐所必须解决的课题。    1）尽快使储罐自动焊机国产化，相关焊机制造业厂商应该将研制储罐自动焊机作为一种重要的结构产品来发展。    2）尽快使储罐自动焊配套焊材国产化，相关

36、焊材制造业重点开发适应不同钢材焊接的CO2气保药芯焊丝、自保护药芯焊丝、实芯焊丝、焊剂等，并提供相应的指导工艺参数。    （3）用于纵缝焊接的气电立焊的研究，国内尚处于起步阶段。应研究开发用于储罐纵缝焊接的气电立焊技术，实现国产化，对打破国外技术垄断，降低工程成本，满足储罐建设的需要具有重要意义。此外，应解决目前所采用的气电立焊的焊机结构改造，使之能适用于储罐倒装施工工艺，进一步提高拱顶储罐的焊接质量和建造速度，缩短施工周期，提高经济效益。    （4）倒装储罐埋弧自动横焊的研究和应用历史不长，还有许多问题需要解决，如： 

37、   1）应进一步研究带有自动跟踪功能的埋弧自动横焊机，适应倒装储罐的焊接特点要求。采用的跟踪方法和装置，要做到成本低，使用方便，跟踪可靠。    2）应进一步研究焊剂自动循环系统，在不增加输送管长度的情况下，实现焊剂的回收与输送同步。埋弧自动横焊机均配有焊剂回收系统，其工作原理是依靠重力作用来输送焊剂，依靠负压作用来回收焊剂。但这种传统系统要做倒焊剂的回收和输送应能同步进行，则焊剂桶内必须要有一定数量的焊剂，以保证焊剂输送口不受负压作用的影响，如果焊剂桶内焊剂较少时，桶内焊剂由于负压作用，会处于悬浮状态而影响焊剂的顺利输送。为保证焊剂的顺利输

38、送，目前常用的方法是增加焊剂输送管的长度，来增加管内焊剂的压力，克服负压作用的影响。这种方法对于倒装储罐焊接技术的发展趋势，自动焊机头处于机架的上部，靠增加焊剂输送管长度的方式已经不可行。因此，可以研究应用一种新型的焊剂回收系统，可以根据焊剂桶内焊剂的多少，自动调节回收的吸力，使焊剂的回收和输送保持最佳的动态平衡，同时不需要调整焊剂输送管的长度，实现自动循环。    3）应开展研究具备双向焊接功能的横焊机和焊接工艺。由于倒装储罐施工中，焊接机头、控制箱、焊剂桶、焊丝盘等均位于自动焊机架的上部，会导致自动焊机重心的提高而影响快速回车的稳定性。研究具备双向焊接功能的横

39、焊机和焊接工艺，就可避开快速回车操作，同时能缩短工时，减少自动焊辅助人员的拖拉焊接电缆的工作量。    （5）CO2半自动气体保护焊接技术相对于传统的焊条电弧焊无疑有着明显的优势，但这种方法要大面积推广应用在室外，还有许多问题需要解决。一是辅助配套机具要轻便、灵活，配线要有足够的长度。根据不同的焊件或部位，要研制相应的防风辅助装置等。可以预测，储罐焊接技术的发展趋势在石油化工等焊接领域具有较好的应用前景。（6）药芯焊丝的气体保护焊将是大型储罐建造的发展方向。在低温储罐焊接中，采用自动焊有利于保证热影响区低温冲击性能的稳定。（7）自保护药芯焊丝半自动焊成功用于大口径

40、长输管道的焊接。这种方法焊接效率高，质量好，抗风能力强，非常适合野外环境下的焊接作业，也是今后大型储罐建造应深入研究应用的焊接方法，重点解决的问题是焊丝的国产化和降低焊接材料成本。焊丝的价格高是目前储罐焊接领域没有推广应用这种方法的关键所在。    总之，在我国大型储罐建造中，焊条电弧焊还将长期存在，自动焊是今后的发展方向。国外大型储罐的建造已基本实现机械化作业，我国赶上发达国家的水平还有很多的路要走。 结束语目前我国储罐的发展方向是大容积和国产化方向发展，因而大型储罐的质量必须等到保证，从大型储罐的选材组装到焊接，都必须严格控制。而焊接质量控制中，焊接预控、焊接过程控制和焊后控制是提高大型储罐建造质量的关键点。因此，大型储罐的施工必须选择合适的板材规格、合理的进行板材组队、选择合理的焊接方法、焊接材料参数、确定合理的焊接流程、保证良好的焊接环境、进行适当地焊前预热及焊接线能量的控制、选取合理的板材焊接变形措施和依据规范标准进行焊缝检查与检测。参考文献1邹增大主编.焊接材料 .工艺及设备手册.化学工业出版社 20042梁利群等.焊接技术问答.北京:中国石化出版社 20053孔祥章.防止大型油罐底板焊接.广州:广东省石油化工设计院4帅健 于桂杰等.管道及储罐强度设计.北京:石油工业出版社5SH3046-92.石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规格S21