淺談吸收塔底板焊接變形的控制

1、<p>　　淺談吸收塔底板焊接變形的控制</p><p>　　摘要：分析了吸收塔底板的結(jié)構(gòu)型式及其在焊接過程的防變形措施。選擇了合理的結(jié)構(gòu)型式和焊接方法，有效的控制了吸收塔底板的焊接變形，滿足了圖紙的設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：吸收塔；底板；焊接變形；控制 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p&

2、gt;<p><b>　　引言 </b></p><p>　　我公司這幾年現(xiàn)場制作安裝了多臺(tái)吸收塔，合山電廠煙氣脫硫項(xiàng)目的吸收塔直徑為φ12m，高度為40m，主體材質(zhì)為Q235-B，其內(nèi)部需進(jìn)行防腐處理，如襯膠或涂刷環(huán)氧樹脂等，因此對(duì)其內(nèi)部的平整度有較高的要求。在實(shí)際施工過程中，吸收塔的底板在焊接時(shí)極易產(chǎn)生變形，因此吸收塔底板焊接變形的控制一直是需重點(diǎn)注意的問題。 </p

3、><p>　　2、底板常規(guī)的結(jié)構(gòu)型式 </p><p>　　在我單位所制作安裝吸收塔的項(xiàng)目中，業(yè)主所提供的吸收塔圖紙大部分都沒有底板的排版圖，只是在塔體總圖中標(biāo)注出底板的直徑和厚度，下料排版圖需施工單位自行設(shè)計(jì)。根據(jù)JB/T4735-1997《鋼制常壓容器》及GB50128-2005《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求，吸收塔底板的排版主要為以下兩種形式：條形排版和弓形排版（見圖1）

4、。JB/T4735-1997中明確：直徑小于φ12.5m的塔底板宜采用條形排版組焊，直徑大于或等于12.5m的塔底板宜采用弓形邊緣板與中幅板組焊。 </p><p>　　3、底板焊接變形原因分析 </p><p>　　吸收塔底板成型后的變形主要是由于焊接變形而引起，在實(shí)際的施工中底板主要的變形為底板中心拱起，另外還有長焊縫經(jīng)連續(xù)焊接后呈波浪狀變形等。長焊縫焊后所產(chǎn)生的波浪狀變形是由于焊接完

5、畢后，焊縫溫度降低時(shí)，焊縫要收縮，但是由于四周冷金屬的阻止，使得焊縫無法得到充分的縮短，因而產(chǎn)生了殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力），焊縫內(nèi)的拉應(yīng)力使四周的冷金屬造成壓縮，所以在焊縫長度內(nèi)出現(xiàn)波浪狀變形。而底板中心拱起的變形主要產(chǎn)生在塔體底圈壁板與底板間的角焊縫（以下簡稱塔底角焊縫）焊接之后：因塔底角焊縫的焊接量很大，其內(nèi)外側(cè)均需焊接，所以此角焊縫由于焊接所產(chǎn)生的熱量很大，相對(duì)應(yīng)的其焊接過程所產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力也就越大，當(dāng)此角焊縫冷卻過程所產(chǎn)生的收縮也

6、越大，此收縮導(dǎo)致了整個(gè)底板由外至內(nèi)的擠壓，從而造成了底板中心拱起。 </p><p>　　在實(shí)際的施工過程中，長焊縫因焊接所產(chǎn)生的變形可以通過反變形法、剛性固定法及選擇合理的焊接順序等方法加以控制，并可取得很好的效果，但因塔底角焊縫的焊接而產(chǎn)生的塔底板拱起的變形，除了要使用到剛性固定法及選擇合理的焊接順序外，還應(yīng)選擇合理的底板結(jié)構(gòu)形式，這樣才能更好的控制底板的焊接變形。 </p><p>

7、　　4、底板的排版設(shè)計(jì) </p><p>　　合理的底板排版設(shè)計(jì)，對(duì)底板焊接變形的控制起到很大的作用，對(duì)吸收塔底板防變形措施來說，選擇合理的底板結(jié)構(gòu)形式是底板控制焊接變形的關(guān)鍵。在我單位所制作安裝的脫硫吸收塔項(xiàng)目中，我們?cè)捎昧藘煞N典型的排版形式，再與合理的焊接順序及工藝相配合，很好的控制了底板的焊接變形。 </p><p>　　4.1 在合山電廠兩臺(tái)吸收塔制作安裝工程中，吸收塔的設(shè)計(jì)單位

8、提供的底板結(jié)構(gòu)為圖1(a)的條形排版結(jié)構(gòu)，此兩臺(tái)吸收塔的直徑為φ12m，按JB/T4735-1997《鋼制常壓容器》的要求：“直徑小于12.5m的塔底板宜采用條形排版組焊”，選擇此結(jié)構(gòu)是合理的，且他們以前施工的吸收塔底板均是采用這種排版結(jié)構(gòu)。不過他們以前在底板的焊接過程中雖然也采取了許多的防變形措施，但就是無法解決塔底角焊縫焊接后因焊縫收縮而引起的整個(gè)底板中心起拱的問題。根據(jù)本吸收塔實(shí)際的使用要求及其內(nèi)部的防腐要求，本人在參與設(shè)計(jì)及評(píng)審

9、圖紙時(shí)向設(shè)計(jì)單位提議將底板結(jié)構(gòu)改為圖1（b）的弓形排版形式。因?yàn)榈装逯行牟科鸸爸饕怯捎谒捉呛缚p焊接后收縮而形成的，此角焊縫雙面均需焊接，焊接工作量很大，從而在焊接過程中所形成的熱量也就很大，單純通過控制焊接電流和焊接方法很難控制其焊接變形，而采用圖1（b）的弓形排版結(jié)構(gòu)后，因其弓形邊緣板與中幅板間的連接為搭接形式，在施工中先焊塔底角焊縫再焊弓形邊緣板與中幅板間的搭接縫，則在焊接塔底角焊縫時(shí)因焊縫收縮而導(dǎo)致邊緣板的收縮不會(huì)傳遞到中幅板

10、，從而不會(huì)造成整個(gè)底板拱起的現(xiàn)象，之后再焊接中幅板與邊緣板間</p><p>　　4.2在制作柳州電廠的吸收塔的過程中，我們又接觸到了一種新型的底板的結(jié)構(gòu)型式（見圖2）。因設(shè)計(jì)單位對(duì)底板的平整度提出了很嚴(yán)格的要求：底板局部凹凸變形的深度均不大于20mm。按以往的施工經(jīng)驗(yàn)，若還是采用合山電廠的吸收塔底板的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行施工，也難以滿足設(shè)計(jì)的要求，而采用圖2的結(jié)構(gòu)形式，雖然其基礎(chǔ)的造價(jià)相對(duì)較高，施工也比較復(fù)雜，但可保證

11、底板焊后的平整度要求，其主要結(jié)構(gòu)為：用預(yù)埋的∠65×40×5角鐵代替常規(guī)所用的60×6扁鐵，用相對(duì)較厚（δ=26mm）的環(huán)形邊緣板代替常規(guī)弓形邊緣板，中幅板之間的焊接、邊緣板之間的焊接、中幅板與邊緣板間的焊接結(jié)構(gòu)詳見圖3中的a、b、c。 </p><p>　　在施工中所預(yù)埋的角鋼作為中幅板對(duì)接焊縫的墊板可以很好的防止中幅板長焊縫焊接時(shí)所產(chǎn)生的波浪變形，而塔體底圈壁板與環(huán)形邊緣板焊接時(shí)

12、，可先利用塔體的地腳螺栓將環(huán)形邊緣板固定，同時(shí)由于采用了較厚的環(huán)形邊緣板，焊接塔體角焊縫時(shí)所產(chǎn)生的變形也較小，即便在實(shí)際焊接過程中造成環(huán)形邊緣板向內(nèi)有一定的收縮，由于環(huán)形邊緣板與中幅板間的焊縫還沒有焊接，此收縮不會(huì)造成中幅板的變形，最后再焊接中幅板與環(huán)形邊緣板間的焊縫，很好的控制了整個(gè)底板的焊接變形。 </p><p>　　5、底板的焊接順序 </p><p>　　在選擇了適合的底板結(jié)構(gòu)形

13、式后，還需合理的安排焊接的順序才能達(dá)到控制底板焊接變形的目的。 </p><p>　　5.1組裝：先點(diǎn)焊短縫，焊接短焊縫；后隔條點(diǎn)焊長焊縫，焊接長焊縫。再點(diǎn)焊余 </p><p>　　下長縫，焊接長縫。 </p><p>　　5.2中幅板的焊接：先焊短焊道，后焊長焊道，初層焊道應(yīng)采用分段退焊或跳焊法，由兩人自中心向外對(duì)稱施焊； </p><p&g

14、t;　　5.3邊緣板的焊接：先焊靠外緣300mm的部位，在塔底角焊縫焊完后，且在邊緣板與中幅板之間的搭接縫施焊前，應(yīng)完成剩余的邊緣板對(duì)接焊。邊緣板對(duì)接焊的初層焊，宜采用焊工均勻分布，對(duì)稱施焊方法。邊緣板與中幅板之間的搭接接頭的第一層焊接，應(yīng)采用分段退焊或跳焊法。 </p><p>　　5.4塔底邊緣板與塔壁連接的角焊接頭，應(yīng)在底圈壁板縱焊接頭焊完后施焊，并由數(shù)對(duì)焊工從塔內(nèi)、外沿同一方向進(jìn)行分段焊接。初層的焊道，應(yīng)

15、采用分段退焊或跳焊法。 </p><p><b>　　6、實(shí)際效果 </b></p><p>　　從我單位所制作安裝的多臺(tái)吸收塔底板的結(jié)果來看，由于選擇了合理的底板結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)合理的安排焊接的順序，從而有效的控制了底板的焊接變形。在實(shí)際施工中，采用圖1（b）結(jié)構(gòu)的底板焊接后，其局部凹凸變形的深度均小于變形長度的2%，且不大于50mm；采用圖2結(jié)構(gòu)的底板焊接后，其局部

16、凹凸變形的深度均不大于20mm，均滿足設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范的要求。 </p><p><b>　　7、結(jié)論 </b></p><p>　　吸收塔底板的焊接變形可以通過選擇適合的底板結(jié)構(gòu)形式及合理的焊接工藝進(jìn)行有效的控制，對(duì)于一些直徑小于φ12.5m的設(shè)備的底板，雖然設(shè)計(jì)規(guī)范建議采用條形排版結(jié)構(gòu)，但在實(shí)際施工過程中從控制底板的焊接變形角度來看采用弓形排版結(jié)構(gòu)更為合理。另外，采

17、用圖2結(jié)構(gòu)的底板可以更好的保證底板焊接后的平整度，為今后設(shè)計(jì)制作安裝類似結(jié)構(gòu)而對(duì)底板平整度要求較高的設(shè)備提供了可行的經(jīng)驗(yàn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] GB/T4735-1997《鋼制焊接常壓容器》 </p><p>　　[2] GB50128-2005《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》