儲罐拼接底板焊接變形產(chǎn)生原因及對策

馮光彬

（福建福維股份有限公司,福建 永安 366000）

儲罐底板是由鋼板材料拼接制作而成，儲罐拼接底板是最重要部位，很容易因掌握不好焊接導(dǎo)致底板結(jié)構(gòu)變形，例如波浪變形就是較為常見的底板變形。

1 工程案例闡述

某安裝工程企業(yè)承建了化工廠的2000m3和2500m3立式儲油罐焊接工作（二者各一臺），受到焊接工藝方法、焊接順序等不同影響，2000m3和2500m3立式儲油罐焊接效果存在差異性。在對2000m3儲油罐焊接時拼接焊接效率低下，質(zhì)量無法保障，導(dǎo)致這一結(jié)果出現(xiàn)的原因?yàn)樵撈髽I(yè)為了節(jié)省時間在預(yù)期時間內(nèi)完成焊接工作，在夜間安排多名工作人員同時對立式儲罐底板進(jìn)行焊接施工，導(dǎo)致底板出現(xiàn)變形不得以返修。在問題出現(xiàn)后，不斷總結(jié)和反思以往失敗經(jīng)驗(yàn)后，采取了更為嚴(yán)厲、科學(xué)的工藝控制舉措，再次對2500m3立式儲油罐底板操作焊接效果佳質(zhì)量得到保障，節(jié)省返修等問題處理時間。2000m3和2500m3立式儲油罐二者均是立式圓通型結(jié)構(gòu)，儲油罐的直徑為15m，高度分別是H1=16m，H2=13m,儲油罐的容積分別是V1=2500m3、V2=2000m3，罐的材料為Q235-B，儲罐筒體厚度從上部開始一直到最下層一次為6mm、8mm、10mm、12mm（呈遞增趨勢），底板的厚度為10mm，上部封頭的頂板選擇的是SR18000拼接頂板厚度為6mm。

2 儲罐拼接底板焊接變形出現(xiàn)原因

2.1 焊接應(yīng)力與變形出現(xiàn)原因

在焊接時，焊接縫臨近的金屬和熱影響區(qū)域溫度上漲（被加熱后出現(xiàn)高溫問題），被加熱的部位體積出現(xiàn)膨脹，進(jìn)而受阻導(dǎo)致壓縮變形問題出現(xiàn)。等臨近的金屬和熱影響區(qū)域的金屬漸漸冷卻和室內(nèi)溫度接近時，由于該部位體積被壓縮，無法恢復(fù)到以往形狀和尺寸進(jìn)而受到拉伸影響較大，在頻繁拉伸后下出現(xiàn)應(yīng)力。這種拉伸產(chǎn)生應(yīng)力在不同板厚、不同區(qū)域、不同深度均有所不同。其次不同儲罐焊接縫具體位置、儲罐所處的外部環(huán)境、儲罐體積膨脹量在高溫的影響下均受到約束，在溫度降到和室內(nèi)溫度接近后儲罐產(chǎn)生的塑性與變形程度不同。

2.2 焊接順序帶來影響

焊接順序?qū)?yīng)力分布具有一定影響，焊接順序不合理可能導(dǎo)致儲罐底板處焊接變形，應(yīng)力分布過于集中或分散較不均勻。所以在焊接時焊接工作人員要注意到這一點(diǎn)，避免殘余變形問題出現(xiàn)和超標(biāo)，在施焊環(huán)節(jié)利用合理舉措控制或者防止焊接應(yīng)力。在工藝制造時，如果可以合理、科學(xué)選擇焊接的參數(shù)，控制焊接過程中熱輸入，能夠控制焊接應(yīng)力，減少應(yīng)力避免焊接變形，把焊接變形良好控制。對于焊接結(jié)構(gòu)來說，要提高對焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)成了解，掌握電壓、電流參數(shù)，把電壓、電流和焊接速度等控制在一定范圍內(nèi)確保焊接結(jié)構(gòu)不同參數(shù)穩(wěn)定性，降低焊接順序安排對構(gòu)建應(yīng)力分布、焊接狀態(tài)、焊接后結(jié)果影響。

3 儲罐拼接底板焊接變形問題解決對策

3.1 優(yōu)化儲罐拼接底板焊接順序的排列

本文主要就2500m3儲罐底板優(yōu)化進(jìn)行分析，在制儲罐拼接底板焊接期間施工單位總結(jié)以往2000m3儲罐底板局部拼接出現(xiàn)變形經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在對儲罐拼接底板焊接過程中，要科學(xué)分布收縮變量保證其以最小值狀態(tài)存在，合理安排儲罐拼接底板焊接順序。詳細(xì)儲罐拼接底板焊接順序安排包括以下幾個方面內(nèi)容，其一：在中腹板焊接時要優(yōu)先對單角縫隙進(jìn)行焊接，再對短小縫隙焊接，最后對正面、單面搭接中長焊縫進(jìn)行焊接。其二：焊縫c要在焊接邊緣板處靠近外緣位置300mm部位開展焊接，如果沒有在外緣300mm部位焊接，而是利用從內(nèi)到外的順序去對接焊縫，必然會導(dǎo)致外側(cè)出現(xiàn)開口，而且不易處理（開口較為嚴(yán)重）。其三：筒體和焊接底板的連接角對d焊接。其四：邊緣板的對接縫處內(nèi)側(cè)部分進(jìn)行e縫隙焊接工作。其五：中腹板和邊緣板連接處進(jìn)行f焊接縫焊接操作。在a、b、c、d、e、f焊接實(shí)際實(shí)際焊接時，被多名焊接人員利用對稱方法開展焊接工作，第一層中焊道主要四利用了退焊方法。

3.2 做好儲罐底板的預(yù)制工作

為了避免儲罐拼接底板焊接變形問題出現(xiàn)，也要做好底板的預(yù)制工作。，在鋼板邊緣處利用火焊進(jìn)行切割，打磨氧化層。最后為了確保氧化層的平滑度，必須明確預(yù)制施工流程，做好材料準(zhǔn)備和切割施工工作，堅決抵制其出現(xiàn)分層、夾渣、裂紋等問題。儲罐底板的預(yù)制施工具體流程包括：施工準(zhǔn)備階段工作、材料檢查和驗(yàn)收工作、劃線和復(fù)驗(yàn)階段、切割和打磨施工。底板預(yù)制需依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)開展：儲罐底部位置排版設(shè)計直徑可放大0.1%到0.15%，罐邊緣板沿著罐底部半徑方向的最小尺寸不可低于700mm，中幅板長度要高于2000mm，寬度則不可小于1000mm，任意底板相互間距離應(yīng)高于300mm。

4 結(jié)束語

綜上所述，在儲罐拼接底板焊接時，焊接縫臨近位置金屬和熱影響區(qū)域被不斷加熱，受到溫度影響較大進(jìn)而出現(xiàn)高溫現(xiàn)象，導(dǎo)致加熱的體積出現(xiàn)膨脹、壓縮變形出現(xiàn)應(yīng)力，導(dǎo)致儲罐焊接頭因疲勞開裂，應(yīng)力被侵蝕、焊接殘余問題頻發(fā)。焊接殘余出現(xiàn)變形問題對產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)、性質(zhì)具有直接影響，如焊接殘余變形嚴(yán)重將會降低產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，需加以關(guān)注及時控制。其次，在不同工藝中，底板焊接順序?qū)附拥淖冃魏蜌堄鄳?yīng)力分布影響較大，應(yīng)利用設(shè)計有序焊接順序舉措，控制焊接殘余應(yīng)力，做好儲罐底板預(yù)制工作和材料選擇工作，提高操作人員技能水平和素養(yǎng)，避免焊接殘余出現(xiàn)變形。

[1]鄧建.儲罐底板焊接變形的控制方法[J].化工建設(shè)工程,2003(03):19-23.

[2]王春娟.固定式低溫容器應(yīng)變強(qiáng)化設(shè)計與制造研究[D].華南理工大學(xué),2015.