淺談中小型立式儲(chǔ)罐焊接變形控制

高嘉良

【摘 要】主要介紹中小型立式儲(chǔ)罐中幅板、邊緣板、壁板的組對(duì)方式，應(yīng)用工裝以及焊接變形控制措施。

【關(guān)鍵詞】預(yù)制；焊接變形控制措施；工裝；校正變形措施

立式儲(chǔ)罐是一種廣泛應(yīng)用于石油、化工、儲(chǔ)運(yùn)等行業(yè)的常壓容器，其體積大，剛性小，受力大。并且施工過程中極易產(chǎn)生焊接應(yīng)力，導(dǎo)致焊接變形，而且經(jīng)過焊接后沒有過于有效的釋放應(yīng)力的措施。所以在施工過程中需要嚴(yán)格控制，為以后的安全生產(chǎn)打造堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.預(yù)制

1.1罐底預(yù)制

（1）罐底的預(yù)制應(yīng)該按照實(shí)際來料和設(shè)計(jì)圖樣要求，對(duì)罐底進(jìn)行重新排版。罐底板板幅較大，更加有利于焊接變形的控制；對(duì)于鋼板的選擇，中厚板和開平板之間相比較，中厚板更加利于焊接變形的控制。

（2）罐底的排版直徑宜按照圖紙要求放大0.1%～0.2%。

（3）罐底板的各焊縫在條件允許的情況下，按照0°～180°，90°～270°鏡像分布，其焊縫布置按照《GB50128-2005》中第3.3項(xiàng)執(zhí)行。

1.2壁板預(yù)制

（1）壁板的預(yù)制采用凈料來控制每圈的幾何尺寸，每張壁板下料長度按下列式計(jì)算：π（內(nèi)徑+壁厚）/整圈壁板的張數(shù)-對(duì)口間隙+焊接收縮量。

（2）壁板用半自動(dòng)切割下料，并磨好坡口及鈍邊，用滾板機(jī)滾弧，滾制好的壁板應(yīng)立置在平臺(tái)上用直線樣板檢查平直度，其間隙不得大于1毫米，在胎具上用弧形樣板檢查其弧度，其間隙不得大于4毫米。

2.安裝

2.1底板組對(duì)

（1）基礎(chǔ)驗(yàn)收合格后，即安裝罐底，以罐底中心點(diǎn)為圓點(diǎn)，依據(jù)排版圖，鋪設(shè)中心帶板，劃出中心帶板安裝位置線。中心帶板鋪完后，按順序由中心向兩側(cè)安裝，邊組對(duì)邊進(jìn)行點(diǎn)焊。

（2）安裝中幅板圓周的小板時(shí)，小板端部的龜甲縫分兩次切割，第一次切割為粗切，切割后小板外端均預(yù)留30mm的余量，第二次切割采用精切，精切的時(shí)間應(yīng)在龜甲縫組對(duì)前，切割時(shí)用兩臺(tái)以上切割機(jī)，均勻分布，向同一方向旋轉(zhuǎn)切割。

（3）搭接接頭三層板重疊部分，應(yīng)將上層底板切角，在上層底板鋪設(shè)前，應(yīng)先焊接上層底板覆蓋部分的角焊縫。

（4）底板定位焊后，所有搭接縫間隙，不應(yīng)大于1㎜，從搭接縫過渡到對(duì)接縫，其錯(cuò)邊量不應(yīng)大于1mm。

（5）邊緣板對(duì)接時(shí)，先鋪設(shè)清掃孔處的特制邊板，再以清掃孔為起點(diǎn)，向兩個(gè)方向進(jìn)行鋪設(shè)，其墊板也可預(yù)先點(diǎn)焊在邊板的一側(cè)，安裝時(shí)注意間隙外側(cè)小而內(nèi)側(cè)大，安裝調(diào)整邊板時(shí)，按實(shí)際情況切掉多余部分，邊板組對(duì)后進(jìn)行點(diǎn)焊。

（6）搭接時(shí)，邊緣板與罐壁板相焊接的部位，應(yīng)為光滑支撐面，邊緣板和對(duì)接縫下面的墊板應(yīng)貼緊。

2.2底板焊接

（1）中幅板的焊接應(yīng)先焊短縫，后焊長縫，初層焊道應(yīng)采用分段退焊或跳焊法；焊短縫時(shí)，將長縫的定位焊鏟開，用定位板固定長縫；焊長縫時(shí)，由中心開始向兩側(cè)分段退焊，焊至距邊緣板300毫米停止焊接。

（2）邊緣板焊接先焊靠外邊緣板300毫米部位的焊縫，由罐內(nèi)中心向外施焊，焊接時(shí)宜采用隔縫對(duì)稱施焊法，焊工均勻分布。

（3）罐底的搭接接頭至少焊兩遍。

（4）罐底與罐壁連接的角縫焊接，應(yīng)在全部壁板焊完后，由數(shù)名焊工從內(nèi)外沿同一方向分段焊接，初層的焊道，采用分段退焊法。

（5）邊緣板先焊外側(cè)300mm，其余，部分留作收縮量，焊后原組對(duì)工卡具不拆除，直到邊緣板所有焊縫全部焊完，中幅板小板端部預(yù)留300mm暫不焊，以利于龜甲縫組對(duì)時(shí)方便。

（6）龜甲縫切割后應(yīng)及時(shí)定位焊，龜甲縫焊接前，應(yīng)將邊緣板和中幅板預(yù)留焊縫全部焊完，大腳縫焊完后，才能焊接龜甲縫。

2.3罐壁組焊

（1）在邊緣板上劃出罐壁板的安裝基準(zhǔn)圓線。

（2）按圖紙和罐壁排版圖從一固定點(diǎn)開始以次圍頂圈壁板，相鄰兩塊壁板間用組對(duì)卡具固定，每道縱縫用2個(gè)組對(duì)卡具，對(duì)卡具的方鐵宜在圍板之前點(diǎn)焊好。

（3）點(diǎn)焊壁板的縱縫間隙宜為2mm，檢查壁板的間隙、錯(cuò)邊量、角變形、垂直度、橢圓度等符合要求后，在縱縫的內(nèi)側(cè)安裝3塊圓弧板，以防止焊接角變形，外側(cè)點(diǎn)焊防波浪變形豎背杠，然后交付點(diǎn)焊焊接。

（4）點(diǎn)焊壁板的預(yù)留縫之前，應(yīng)用盤尺測量壁板上下口的周長，保持嚴(yán)格相等，誤差不得大于2mm。

（5）壁板縱縫焊完以后應(yīng)對(duì)壁板進(jìn)行找圓及找正。保證壁板凹凸度、垂直度、上下口水平度等符合要求。凹凸度≤13mm，垂直度≤3mm，上下口水平度≤6mm。

（6）造成罐壁變形的主要因素是罐板卷制過程中形成的直邊以及焊接過程中造成的縱向和環(huán)向的焊接角變形。這類變形主要影響到儲(chǔ)罐的橢圓度及垂直度。因立焊縫焊接方向?yàn)樯舷蚝福诎辶⒖p越向上收縮量越大，應(yīng)選用小直徑的焊條并采用分段焊接的方法。立縫的焊接應(yīng)由幾名焊工沿圓周均勻分配對(duì)稱焊接，以使焊縫內(nèi)的應(yīng)力均勻，從而提高罐體的穩(wěn)定性。立縫的兩端應(yīng)各留出200mm不焊，等到環(huán)縫組對(duì)完成后與丁字焊縫一起焊接，因?yàn)樵诳v焊縫施焊時(shí)，極易在焊縫兩端出現(xiàn)150mm左右的外翹變形，給環(huán)縫組對(duì)造成困難，使丁字焊縫的應(yīng)力增加。

（7）罐壁板的焊接，應(yīng)先焊縱縫，后焊環(huán)縫，先焊外側(cè)，后焊內(nèi)側(cè)，在施焊內(nèi)側(cè)前，應(yīng)清根，焊工應(yīng)沿圓周對(duì)稱分布，同一方向施焊。

（8）焊縫布置原則按照《GB50128-2005》中第3.2項(xiàng)執(zhí)行。

3.工裝

（1）施焊前應(yīng)在罐壁開孔位置安裝防變形工裝，選用不小于10#的工字鋼，安裝位置在補(bǔ)強(qiáng)圈直徑的85%～90%處，進(jìn)行四邊全封閉固定，工裝和壁板的間隙不得大于3mm，待焊接結(jié)束12小時(shí)后，方可拆除。

（2）在鋪設(shè)好的底板上畫出壁板圓周線，在圓周線內(nèi)外側(cè)焊接限位擋塊，用以保證壁板的圓周橢圓度，然后逐塊圍第一圈壁板，在內(nèi)側(cè)進(jìn)行支撐固定，外側(cè)用塞塊固定，整圈壁板圍好并找好垂直度后進(jìn)行縱縫焊接。

（3）壁板立縫焊接時(shí)，除產(chǎn)生角變形外，還會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變形和縱向的收縮變形，為防止各種變形，在焊接立縫前，可在壁板內(nèi)側(cè)焊接龍門板和安裝對(duì)口卡，對(duì)口卡的主要作用是調(diào)整焊縫間隙，但它也可起到防止壁板變形的作用。

4.變形校正

（1）校正的方法多采用火焰加熱，同時(shí)輔以水冷或千斤頂?shù)捻斆洝Ｐ枰貏e指出的是，在校正變形的同時(shí)，要防止變形區(qū)域的延伸，所以超過400mm*400mm區(qū)域變形，在進(jìn)行校正前，需進(jìn)行全封閉的剛性固定。

（2）校正過程中應(yīng)避免使用錘擊，因?yàn)閮?chǔ)罐剛性較小，彈性較大，猛烈的錘擊產(chǎn)生的大部分能量都會(huì)被罐體的彈性變形所吸收，起不到塑性變形校正焊接變形的目的，而且還在罐體上留下較深的錘痕。另外，如果其他部位已經(jīng)存在較大的焊接應(yīng)力，但該應(yīng)力與罐體的剛性保持了相對(duì)平衡，那么錘擊引起的罐體震動(dòng)，會(huì)破壞這種平衡，導(dǎo)致產(chǎn)生新的變形。

（3）對(duì)于變形比較嚴(yán)重的部位，可將相關(guān)的焊縫剖開，以釋放應(yīng)力。對(duì)于更加嚴(yán)重的焊接變形，可以考慮更換鋼板。

5.結(jié)束語

在各種體積儲(chǔ)罐的施工過程中，只要采用的工藝合理，預(yù)防措施得當(dāng)，處理問題方法正確，就能有效的控制好各種焊接變形。

【參考文獻(xiàn)】

[1]立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范.GB50128-2005.