淺談儲(chǔ)罐單盤焊接變形的控制

1、<p>　　淺談儲(chǔ)罐單盤焊接變形的控制</p><p>　　摘 要：分析儲(chǔ)罐制作中單盤板焊接變形的產(chǎn)生原因，提出控制焊接變形的措施，使單盤板焊接變形能有效的降低，確保單盤板施工的總體質(zhì)量。 </p><p>　　關(guān)健詞：排版形式 焊接順序 焊接方法 控制措施 </p><p><b>　　1 概述 </b></p>&l

2、t;p>　　油田大型站場(chǎng)及油庫(kù)工程常配套建設(shè)大型外浮頂油罐。在浮頂油罐的施工中，單盤板因其直徑大、板厚較薄等原因造成單盤板焊接變形不易控制，從而成為儲(chǔ)罐工程施工的難點(diǎn)、重點(diǎn)。為了能有效降低單盤板焊接變形，使油罐在投用后的使用質(zhì)量和壽命相應(yīng)的提高。在本文中針對(duì)焊接變形的產(chǎn)生原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出相應(yīng)的控制措施，在油罐安裝中能起到一定的指導(dǎo)作用。 </p><p>　　2 焊接變形原因分析 </p>

3、;<p>　　2.1單盤焊接變形主要有角變形和波浪變形。 </p><p>　　（1）角變形發(fā)生的根本原因是橫向收縮變形在厚度方向上的不均勻分布造成的。通常出現(xiàn)在對(duì)接、搭接和丁字接頭的焊接時(shí)，其焊縫的正面變形大，背面的變形小。在堆焊時(shí)，堆焊的高溫區(qū)金屬的熱膨脹由于受到附近溫度較低金屬的阻礙，而受到擠壓，產(chǎn)生壓縮塑性變形；在角焊接時(shí)，對(duì)于不開坡口的角接頭就相當(dāng)于坡口角度為90o的對(duì)接接頭的情況，而開坡

4、口的丁字接頭就相當(dāng)于堆焊情況。角變形的主要控制方法是反變形。 </p><p>　　（2）波浪變形是薄板在承受壓力時(shí)，當(dāng)其中的壓應(yīng)力達(dá)到某一臨界數(shù)值，薄板將因出現(xiàn)波浪變形而喪失承載能力，即失穩(wěn)。焊后存在于平板中的內(nèi)應(yīng)力，一般情況下在焊縫附近是拉應(yīng)力，離開焊縫較遠(yuǎn)的區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力。其中的壓應(yīng)力使薄板造成失穩(wěn)，產(chǎn)生波浪變形。降低波浪變形可以從降低壓應(yīng)力和提高臨界應(yīng)力兩方面入手。因壓應(yīng)力的大小和拉應(yīng)力區(qū)域的大小成正比，為

5、了降低壓應(yīng)力的數(shù)值減小變形，一般采用減少塑性變形區(qū)。 </p><p>　　2.2 單盤板焊接變形的影響因素很多。通常與所制作單盤的大小、所采用鋼板的厚度，單盤板的排版方法、焊接方法、焊接順序有很大關(guān)系。 </p><p>　　其中角變形產(chǎn)生于焊縫附近，采用合理的排版方法、焊接方法、焊接順序能有效的控制角變形。波浪變形多產(chǎn)生于離開焊縫較遠(yuǎn)的區(qū)域，改變焊接方法、減少線能量、斷續(xù)焊、減小焊縫尺

6、寸等能有效地控制波浪變形。本工程浮頂油罐的單盤板厚度設(shè)計(jì)為5mm，由于板厚較薄，而單盤直徑又較大，波浪變形控制難度大。因此，選擇合理的單盤板規(guī)格、排版方法、焊接工藝是降低變形最有效的途徑。 </p><p><b>　　3 預(yù)防措施 </b></p><p>　　3.1在排版形式的選擇上，優(yōu)先選用焊接變形量比較小的人字形單盤排版形式，人字形排版形式不僅看起來(lái)比較美觀，

7、而且由于焊道均勻的分布在四個(gè)區(qū)塊內(nèi)，當(dāng)焊接產(chǎn)生應(yīng)力的時(shí)候可以互相抵消。也可選擇條形排版形式，條形排版是現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)使用比較多的排版形式，罐底通常選用條形排版形式，所以施工經(jīng)驗(yàn)相對(duì)豐富。在采用防變形背杠和焊接順序上都比較簡(jiǎn)單?？梢酝瑫r(shí)施焊于多個(gè)區(qū)域，選擇性強(qiáng)。 </p><p>　　3.2從單盤鋪設(shè)上著手 </p><p>　　（1）單盤鋪設(shè)在臨時(shí)架臺(tái)上，鋪設(shè)完后通過(guò)環(huán)形板與船艙連成一體。 &l

8、t;/p><p>　?。?）在鋪設(shè)過(guò)程中注意所鋪設(shè)鋼板的平整度。將有凹凸的地方整平，使單盤表面平整，為焊接提供保障。 </p><p>　?。?）單盤找平后，把所有單盤焊縫進(jìn)行點(diǎn)焊連接成為一個(gè)整體，點(diǎn)焊長(zhǎng)度為10mm-30mm。這樣在焊接時(shí)能夠使變形減少。 </p><p>　　3.3從單盤焊接方面著手 </p><p>　?。?）可先將單盤與臨

9、時(shí)搭建的平臺(tái)點(diǎn)焊上，以此來(lái)減少單盤在焊接時(shí)的波浪變形。 </p><p>　?。?）先焊接單盤正面焊縫，后焊接單盤背面焊縫。 </p><p>　?。?）單盤正面焊接時(shí)，可先將單盤劃分為2-4個(gè)等分區(qū)域，8―12名焊工在各個(gè)區(qū)域均勻分布。最好是將焊工之間的距離分開的越遠(yuǎn)越好，這樣可以更好的散開由于焊接所帶來(lái)的應(yīng)力。由中心圓開始，先焊短縫后焊長(zhǎng)縫，采用隔縫分段退步焊接。電流易小，焊接速度保持

10、一致。焊完一個(gè)同心圓后，依次焊接下一個(gè)同心圓。 </p><p>　　其次采用合理的焊接順序，使每一條焊縫都能夠比較自由地收縮。具體的焊接順序?yàn)椋?</p><p>　　①對(duì)于條形和人字形排版都是先焊鋼板寬方向上的焊縫，將鋼板連成長(zhǎng)條。 </p><p>　?、谄浯危瑢?duì)于人字形排版的焊接長(zhǎng)條間的焊縫，但留下中間靠近對(duì)稱軸線的兩道長(zhǎng)縫。 </p><

11、;p>　?、酆附尤俗诌B接收縮縫，焊接時(shí)先焊中間板長(zhǎng)方向的一道，然后向兩邊分散焊接板寬方向。焊完一道，再組焊另一道。往外施焊的焊工始終往外焊，往內(nèi)施焊的焊工始終往內(nèi)焊，使焊縫能夠更大程度的自由收縮。 </p><p>　?、芎附又虚g靠近對(duì)稱軸線的兩道長(zhǎng)縫。 </p><p>　?。?）由于焊接時(shí)焊縫處產(chǎn)生角變形，焊接時(shí)采取焊縫兩側(cè)加背杠（槽鋼或者是角鋼均可）。將背杠點(diǎn)焊在單盤上，以此來(lái)

12、最大限度的減小焊縫的角變形。條件允許的話盡可能在整體焊接完成后將背杠取下。 </p><p>　　4 焊接中應(yīng)注意事項(xiàng) </p><p>　　4.1 對(duì)單盤的設(shè)計(jì)時(shí)，其選用單盤板規(guī)格不宜過(guò)窄，寬度一般不小于1m。 </p><p>　　4.2 長(zhǎng)條焊縫焊接時(shí)采用跳焊法，間隔一道焊接一道，由幾個(gè)部分的焊工同時(shí)焊接，必須使其同時(shí)向內(nèi)或者向外焊接，這樣才能保證受力均勻。

13、</p><p>　　4.3 在焊接每道焊縫的時(shí)候必須采用分段焊接法、每道焊縫的長(zhǎng)度不宜超過(guò)1m，否則會(huì)在接頭處產(chǎn)生變形，是焊接質(zhì)量下降。 </p><p>　　4.4 在焊接過(guò)程中局部會(huì)產(chǎn)生凹凸變形，此時(shí)可墊上薄板加上支撐后用大錘趁熱打平、以釋放其內(nèi)應(yīng)力，從而減少焊后變形。 </p><p>　　4.5 在焊接時(shí)，應(yīng)該把焊縫周圍的點(diǎn)焊打磨開，以使焊接產(chǎn)生的應(yīng)力能夠

14、釋放出去，減小變形。 </p><p><b>　　5 實(shí)施效果 </b></p><p>　　以上措施應(yīng)用于浮頂油罐施工中，在未改變鋼板規(guī)格的前提下取得了一定的效果，焊后單盤表面較為平整，有效地控制了焊接波浪變形。另外采用條形的排版方式，更易于變形控制。 </p><p><b>　　6 結(jié)束語(yǔ) </b></p&g

15、t;<p>　　隨著大型儲(chǔ)罐建造量的增加，焊接工作就顯得更加重要，如何減少焊接變形、提高焊接效率是施工追求的目標(biāo)。在薄壁單盤板的設(shè)計(jì)中，如能考慮在單盤上加幾道環(huán)形加強(qiáng)筋，可有效提高單盤在焊接時(shí)的抗變形能力。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王春生，《焊接》，機(jī)械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所，2000年11期。&l