淺談儲罐單盤焊接變形的控制

1、<p>　　淺談儲罐單盤焊接變形的控制</p><p>　　摘 要：分析儲罐制作中單盤板焊接變形的產生原因，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量。 </p><p>　　關健詞：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>　　油田大型站場及油庫工程常配套建設大型外浮頂油罐。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，從而成為儲罐工程施工的難點、重點。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量和壽命相應的提高。在本文中針對焊接變形的產生原因進行了詳細分析，提出相應的控制措施，在油罐安裝中能起到一定的指導作用。 </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>　?。?）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)在對接、搭接和丁字接頭的焊接時，其焊縫的正面變形大，背面的變形小。在堆焊時，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，產生壓縮塑性變形；在角焊接時，對于不開坡口的角接頭就相當于坡口角度為90o的對接接頭的情況，而開坡

4、口的丁字接頭就相當于堆焊情況。角變形的主要控制方法是反變形。 </p><p>　?。?）波浪變形是薄板在承受壓力時，當其中的壓應力達到某一臨界數(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應力，一般情況下在焊縫附近是拉應力，離開焊縫較遠的區(qū)域為壓應力。其中的壓應力使薄板造成失穩(wěn)，產生波浪變形。降低波浪變形可以從降低壓應力和提高臨界應力兩方面入手。因壓應力的大小和拉應力區(qū)域的大小成正比，為

5、了降低壓應力的數(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、焊接順序有很大關系。 </p><p>　　其中角變形產生于焊縫附近，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。波浪變形多產生于離開焊縫較遠的區(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計為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比較美觀，

7、而且由于焊道均勻的分布在四個區(qū)塊內，當焊接產生應力的時候可以互相抵消。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，所以施工經驗相對豐富。在采用防變形背杠和焊接順序上都比較簡單?？梢酝瑫r施焊于多個區(qū)域，選擇性強。 </p><p>　　3.2從單盤鋪設上著手 </p><p>　?。?）單盤鋪設在臨時架臺上，鋪設完后通過環(huán)形板與船艙連成一體。 &l

8、t;/p><p>　?。?）在鋪設過程中注意所鋪設鋼板的平整度。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，把所有單盤焊縫進行點焊連接成為一個整體，點焊長度為10mm-30mm。這樣在焊接時能夠使變形減少。 </p><p>　　3.3從單盤焊接方面著手 </p><p>　?。?）可先將單盤與臨

9、時搭建的平臺點焊上，以此來減少單盤在焊接時的波浪變形。 </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，可先將單盤劃分為2-4個等分區(qū)域，8―12名焊工在各個區(qū)域均勻分布。最好是將焊工之間的距離分開的越遠越好，這樣可以更好的散開由于焊接所帶來的應力。由中心圓開始，先焊短縫后焊長縫，采用隔縫分段退步焊接。電流易小，焊接速度保持

10、一致。焊完一個同心圓后，依次焊接下一個同心圓。 </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。具體的焊接順序為： </p><p>　?、賹τ跅l形和人字形排版都是先焊鋼板寬方向上的焊縫，將鋼板連成長條。 </p><p>　?、谄浯?，對于人字形排版的焊接長條間的焊縫，但留下中間靠近對稱軸線的兩道長縫。 </p><

11、;p>　　③焊接人字連接收縮縫，焊接時先焊中間板長方向的一道，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，往內施焊的焊工始終往內焊，使焊縫能夠更大程度的自由收縮。 </p><p>　　④焊接中間靠近對稱軸線的兩道長縫。 </p><p>　?。?）由于焊接時焊縫處產生角變形，焊接時采取焊縫兩側加背杠（槽鋼或者是角鋼均可）。將背杠點焊在單盤上，以此來

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 焊接中應注意事項 </p><p>　　4.1 對單盤的設計時，其選用單盤板規(guī)格不宜過窄，寬度一般不小于1m。 </p><p>　　4.2 長條焊縫焊接時采用跳焊法，間隔一道焊接一道，由幾個部分的焊工同時焊接，必須使其同時向內或者向外焊接，這樣才能保證受力均勻。

13、</p><p>　　4.3 在焊接每道焊縫的時候必須采用分段焊接法、每道焊縫的長度不宜超過1m，否則會在接頭處產生變形，是焊接質量下降。 </p><p>　　4.4 在焊接過程中局部會產生凹凸變形，此時可墊上薄板加上支撐后用大錘趁熱打平、以釋放其內應力，從而減少焊后變形。 </p><p>　　4.5 在焊接時，應該把焊縫周圍的點焊打磨開，以使焊接產生的應力能夠

14、釋放出去，減小變形。 </p><p><b>　　5 實施效果 </b></p><p>　　以上措施應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 結束語 </b></p&g

15、t;<p>　　隨著大型儲罐建造量的增加，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。在薄壁單盤板的設計中，如能考慮在單盤上加幾道環(huán)形加強筋，可有效提高單盤在焊接時的抗變形能力。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]王春生，《焊接》，機械科學研究院哈爾濱焊接研究所，2000年11期。&l