大中型儲罐底板焊接變形的控制_工程管理

1、大中型儲罐底板焊接變形的控制通過對大中型儲罐底板焊接變形產(chǎn)生緣由的分析，結(jié)合生產(chǎn)實踐，制訂了大中型儲罐掌握底板焊接變形的工豈措施.施T過程中取得較好效果。在石化行業(yè)中立式儲罐一般是由許多鋼板拼接制作而成，關(guān)鍵的部位之一是底板，底板焊接最不易掌握的是變形。其中波浪變形最常見。采納合理的焊接方法和工藝可以有效地避開應(yīng)力集中，提高罐底施工質(zhì)量。本文以中原油田建設(shè)集團承建的10000m3油罐底板焊接為例，對大中型儲罐底板焊接變形產(chǎn)生的緣由及掌握措施進行爭論。一、 概述10000m3儲罐內(nèi)徑為30m，罐底邊緣板材質(zhì)為16MnR，厚度為10mm;罐底中幅板材質(zhì)為Q235-B，厚度為8mm。其化學(xué)成分和力學(xué)

2、性能分別見表1表2。表1 16MnR和Q235-B鋼板的化學(xué)成分 %表2 16MnR和Q235-B鋼板的力學(xué)性能二、焊接應(yīng)力分析底板焊接后變形的主要緣由是由于搭焊接焊縫的縱向、橫向的收縮以及環(huán)形角焊縱向收縮造成的底板變形。1.兩薄板搭接角焊應(yīng)力的分析兩板搭接角焊施焊時，焊接面溫度高，非焊接面溫度低，溫度高的一面產(chǎn)生壓縮塑性變形較大。冷卻時，沿板厚消失不勻稱的收縮，產(chǎn)生了角變形。假如在薄板搭接縫兩側(cè)外加橫向水平力，兩板在近似鋼性固定條件下施焊，這樣焊后角變形很小。此時焊縫應(yīng)力很小，而橫向應(yīng)力對焊接變形起主導(dǎo)作用，如圖1所示。圖1 薄板搭接焊縫應(yīng)力分析2.縱向應(yīng)力引起的變形電弧從板的一端施焊到另一

3、端過程中，對薄板進行加熱，由于中間溫度高，受到兩邊溫度低的金屬反作用而產(chǎn)生壓力。中間的應(yīng)力與兩邊的應(yīng)力是相互影響的，所以在焊后冷卻時，中間部分產(chǎn)生拉應(yīng)力，而在兩邊金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，并達到相互平衡，最終焊縫縱向產(chǎn)生收縮變形，如圖2所示。由閱歷得知：薄板搭接連續(xù)角焊縫縱向收縮量為0.20.4mm/m。這樣縱向收縮量很小，對底板焊接影響不大，可由搭對余量來彌補。3.橫向應(yīng)力引起的變形在平行及方向相反的兩外力作用下兩板搭接焊時，其施焊過程中是有先后的。先焊的一部分焊縫，因受后焊部分對它的壓縮作用，減低了橫向拉應(yīng)力的數(shù)值，而鄰近焊縫區(qū)域內(nèi)金屬因受熱產(chǎn)生的膨脹，受到相鄰冷金屬的約束，產(chǎn)生壓縮塑性變形，隨

4、熱源移動，各點不斷重復(fù)這種過程。冷卻后，同鋼桿在加熱膨脹受阻時的狀況相像，生成橫向收縮變形。由閱歷得知：對于4-8mm厚的鋼板搭接連續(xù)角焊橫向收縮量為0.81.0mm/m。三、焊接變形的掌握1.常見防變形措施1.1邊緣板外緣300mm的焊接依據(jù)焊接規(guī)范要求，邊緣板的組對采納不等間隙，外側(cè)先焊的部分較小，為67 mm，內(nèi)側(cè)較大，為812 mm，以便在先焊外側(cè)300 mm的過程中，由于焊縫的熱收縮間隙歸于全都，保證焊后邊緣板的平整度，防止消失局部突起。1.2中幅板搭接縫的焊接焊接挨次總的原則先焊短縫，再焊長縫，最終焊預(yù)留收縮縫，從中心向四周放射性焊接。首先使中幅板由單塊焊接成兩塊一組，再由兩塊一組

5、焊成四塊一組，以此類推。相鄰的焊縫不宜同時施焊，應(yīng)當隔一道焊一道。手弧焊封底從中間向兩端采納分段退焊法焊接，分段長度以250-300mm為宜.每層焊道的接頭應(yīng)錯開50100mm。1.3邊緣板與中幅板之間收縮縫的焊接中幅板與邊緣板的接口作為環(huán)向預(yù)留收縮縫在組對時不點焊固定，而采納龍門卡具和斜鐵固定。焊接時先焊邊緣板的徑向預(yù)留縫，再焊中幅板的預(yù)留縫，最終才焊環(huán)向收縮縫。2.改進焊接工藝防變形措施將焊接工藝改進為CO2氣體愛護自動焊打底、埋弧自動焊蓋面，可削減和預(yù)防焊接變形。焊接變形包括角變形及彎曲變形等。2.1 角變形若以V型坡口對接后焊接，由于焊縫截面的外形不對稱(上寬下窄)，因而焊縫沿厚度方向

6、上的橫向收縮不勻稱(上大下小)，引起左、右兩鋼板繞焊縫的軸線轉(zhuǎn)動(翹起)形成角焊縫，如圖2所示。假如使熔深加大，熔寬減小，那么焊縫的下部所受到的橫向收縮必定要勻稱得多，產(chǎn)生的角變形也就小。CO2氣體愛護焊縫的橫向收縮，相比手工焊焊縫的橫向收縮勻稱。CO2氣 體愛護焊加大了電流的輸入，可形成大熔深、小熔寬的焊縫，達到削減角變形的目的。圖4 焊縫截面的外形不對稱引起的角變形2.2 其他理論上講，平焊位置的焊接，應(yīng)首選埋弧焊，由于它既能保證焊接質(zhì)量，又能獲得較高生產(chǎn)率。從焊接數(shù)據(jù)資料手冊 查得焊道收縮量系數(shù)k(見表3)，可知CO2氣體愛護焊與手工電弧焊相比，收縮量要小些，變形較小。表3 焊道收縮系數(shù)kCO2氣體愛護自動焊打底、埋弧自動焊蓋面焊接工藝的改進在理論上是完全可行的。而且CO2氣體價格廉價，電能消耗少，成本低，采納自動焊可大幅提高效率，縮短施工周期，經(jīng)濟效益更加顯著。四、結(jié)論我單位承建的4座10000m3