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：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p&

2、gt;<p><b>　　引言 </b></p><p>　　我公司這幾年現(xiàn)場制作安裝了多臺吸收塔，合山電廠煙氣脫硫項目的吸收塔直徑為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，因此對其內(nèi)部的平整度有較高的要求。在實際施工過程中，吸收塔的底板在焊接時極易產(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。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罐施工及驗收規(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，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 </p><p>　　合理的底板排版設(shè)計，對底板焊接變形的控制起到很大的作用，對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目中，我們曾采用了兩種典型的排版形式，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 在合山電廠兩臺吸收塔制作安裝工程中，吸收塔的設(shè)計單位

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底板中心起拱的問題。根據(jù)本吸收塔實際的使用要求及其內(nèi)部的防腐要求，本人在參與設(shè)計及評審

9、圖紙時向設(shè)計單位提議將底板結(jié)構(gòu)改為圖1（b）的弓形排版形式。因為底板中心部起拱主要是由于塔底角焊縫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因焊縫收縮而導(dǎo)致邊緣板的收縮不會傳遞到中幅板

10、，從而不會造成整個底板拱起的現(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)計單位對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，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)計的要求，而采用圖2的結(jié)構(gòu)形式，雖然其基礎(chǔ)的造價相對較高，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接焊縫的墊板可以很好的防止中幅板長焊縫焊接時所產(chǎn)生的波浪變形，而塔體底圈壁板與環(huán)形邊緣板焊接時

12、，可先利用塔體的地腳螺栓將環(huán)形邊緣板固定，同時由于采用了較厚的環(huán)形邊緣板，焊接塔體角焊縫時所產(chǎn)生的變形也較小，即便在實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：先點焊短縫，焊接短焊縫；后隔條點焊長焊縫，焊接長焊縫。再點焊余 </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接焊。邊緣板對接焊的初層焊，宜采用焊工均勻分布，對稱施焊方法。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、實際效果 </b></p><p>　　從我單位所制作安裝的多臺吸收塔底板的結(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，對于一些直徑小于φ12.5m的設(shè)備的底板，雖然設(shè)計規(guī)范建議采用條形排版結(jié)構(gòu)，但在實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)計制作安裝類似結(jié)構(gòu)而對底板平整度要求較高的設(shè)備提供了可行的經(jīng)驗。 </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罐施工及驗收規(guī)范》