石油儲罐罐底焊接工藝常見問題分析

吳鑫禹 沈陽工業(yè)安裝工程股份有限公司

儲罐是石油產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)極為重要的設(shè)備之一，其主要的目的就是進(jìn)行原油的運(yùn)輸與儲存，可以用來生產(chǎn)線的加工，所以該設(shè)備對于石油化工產(chǎn)業(yè)有著極為重要的作用，關(guān)系著整個行業(yè)的安全與穩(wěn)定。在儲罐設(shè)計(jì)方案確定環(huán)節(jié)，罐底板是比較重要的組成結(jié)構(gòu)，其是承受力最大的位置，只要是該位置出現(xiàn)變形等損壞情況，就會導(dǎo)致在使用的過程中出現(xiàn)穩(wěn)定性不足而造成安全事故，也就是說罐底焊接質(zhì)量對于儲罐運(yùn)行的安全性存在直接的影響。因此，本文主要理解儲罐罐底焊接方面的工藝，能夠發(fā)現(xiàn)焊接作業(yè)環(huán)節(jié)的問題，能夠了解有效的應(yīng)對措施，最終能夠保證儲罐的質(zhì)量合格，達(dá)到石油化工生產(chǎn)的要求。

一、焊接變形

石油儲罐設(shè)計(jì)方案進(jìn)行中，罐壁厚度較小。當(dāng)前的加工技術(shù)提升，焊接水平得到了很大的提高，有些技術(shù)先進(jìn)的焊接方式應(yīng)用到壓力容器焊接中，但是在實(shí)施焊接環(huán)節(jié)，會因?yàn)槌霈F(xiàn)無法避免的焊接變形而影響焊接質(zhì)量，這也是焊接領(lǐng)域內(nèi)研究的主要問題。儲罐焊接操作的實(shí)踐中，尤其是罐底板焊接階段，一旦沒有做好必要的控制就會出現(xiàn)焊接變形缺陷。目前的儲罐罐底板的厚度比較小，焊縫數(shù)量也非常多，就會導(dǎo)致其存在波浪變形的情況，威脅儲罐應(yīng)用的安全性。

二、引起焊接變形的原因

1.焊接作業(yè)環(huán)節(jié)存在徑向收縮。石油儲罐焊接作業(yè)環(huán)節(jié)，主要是受力或者應(yīng)力不平衡的情況出現(xiàn)，就會導(dǎo)致變形嚴(yán)重的情況，一種情況會出現(xiàn)徑向收縮的情況，該問題的出現(xiàn)就會造成中幅板存在應(yīng)力變化較大的情況，或者該收縮問題會導(dǎo)致儲罐底部位置上的板角存在變形的問題，這些后果都是因?yàn)楹附幼冃嗡霈F(xiàn)的，威脅到儲罐的正常使用。

2.焊接之后存在橫向變形。儲罐罐底的焊縫數(shù)量很多，焊接量是比較大的，焊接實(shí)施階段，接縫位置在焊接中極易出現(xiàn)橫向收縮變形的問題，只要是存在該問題，就會導(dǎo)致罐壁應(yīng)力過大，從而出現(xiàn)焊接變形。

3.焊接作業(yè)后出現(xiàn)縱向收縮的情況。該問題與第二個問題是比較相似的，第二個問題是因?yàn)楹缚p的位置上演著橫向產(chǎn)生收縮，而這些問題是在焊縫的位置上出現(xiàn)縱向收縮，這些收縮應(yīng)力的出現(xiàn)會造成焊接變形問題的存在，進(jìn)而導(dǎo)致儲罐罐底部分存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題。

4.焊接操作環(huán)節(jié)中，受熱不均勻會造成罐底板的焊接變形出現(xiàn)。儲罐罐底焊接作業(yè)階段，焊接工藝復(fù)雜性很高，因?yàn)樵诤附邮┕ぶ?，焊接過程中局部位置受熱比較大，造成整個區(qū)域內(nèi)受熱不均勻，所以在焊接時就會有高溫區(qū)域，一般都是在焊縫周邊區(qū)域內(nèi)，其受熱發(fā)生膨脹反應(yīng)，但是焊縫周圍距離相對較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)溫度相對較低，是低溫區(qū)域，所以該區(qū)域就會限制鋼板的拉長，出現(xiàn)嚴(yán)重的熱塑變形缺陷，進(jìn)而帶來了很大的焊接變形問題；焊接實(shí)施環(huán)節(jié)，儲罐的冷卻階段，高溫與低溫條件下的收縮量有著明顯的差異，高溫區(qū)域內(nèi)熱塑變形收縮量巨大，而低溫區(qū)域則不會產(chǎn)生較大的收縮量，這些不平衡的問題會導(dǎo)致罐底位置上應(yīng)力不均衡，從而出現(xiàn)焊接變形。此外，在這些問題發(fā)生之后，會有三種應(yīng)力同時應(yīng)用而導(dǎo)致罐底變形嚴(yán)重，一般都是以波浪變形的方式所存在的，極大的影響了罐底部分的質(zhì)量水平。

三、石油儲罐罐底焊接工藝控制思路解析

在石油儲罐罐底焊的過程中，需要嚴(yán)格的控制焊接工藝，從而保證變形問題能得到控制，以切實(shí)的提升作業(yè)質(zhì)量。

（一）更新焊接設(shè)備

現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，焊接技術(shù)水平得到很大的提升，有些技術(shù)人員投入非常大的時間和精力研究焊接變形的方式方法，他們將很多研究成果應(yīng)用到目前的焊接設(shè)備中，所以儲罐加工企業(yè)要隨時掌握這些新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用情況，同時設(shè)備在逐步的更新，應(yīng)該保證設(shè)備專用，可以保證罐底質(zhì)量達(dá)到要求，保證石油化工生產(chǎn)的順利開展下去。

（二）選擇優(yōu)質(zhì)的焊接材料

無論是焊接設(shè)備還是焊接材料，都是焊接作業(yè)中所必不可少的組成部分，但是這些都是外在的條件，和焊接技術(shù)的關(guān)系并不明顯，他們的質(zhì)量水平、應(yīng)用效果對于最終的焊接質(zhì)量都會有非常大的影響。因此，石油儲罐加工制造企業(yè)應(yīng)該在選擇罐體材料的過程中，應(yīng)該選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的材料進(jìn)行制作與焊接，只有提升材料的質(zhì)量，才能更好的消除焊接變形，這是非常重要的條件。

（三）注意焊接順序

儲罐罐底一般都是中幅板和弓形邊緣板來進(jìn)行加工制造，這其中的中幅板是應(yīng)用比較多的板塊拼接制造，焊接環(huán)節(jié)應(yīng)該選擇不會產(chǎn)生較大變形的焊接工藝來進(jìn)行，可以實(shí)現(xiàn)焊接水平的提升，可以提升儲罐罐底的質(zhì)量水平。中幅板焊接環(huán)節(jié)中首先是開展短縫焊接施工，然后才能開始長縫焊接，初層焊道部分可以采用段焊或者跳焊的方式來進(jìn)行；弓形邊緣板焊接操作階段，首先是在邊緣300mm處來實(shí)現(xiàn)焊接，罐底與罐壁部分焊接工作進(jìn)行之后，應(yīng)該做好邊緣板和中幅板部分的焊縫操作施工，然后將剩余位置上的邊緣板焊接作業(yè)，非弓形邊緣板罐底位置不會預(yù)留部分焊縫；然后就能夠進(jìn)行罐底與罐壁連接焊縫施工。這種方式開展焊接能夠防止出現(xiàn)應(yīng)力過大的問題，促進(jìn)抗變形能力的提高。

四、結(jié)語

綜上所述，石油儲罐為當(dāng)前石油化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中關(guān)鍵性的設(shè)備，其質(zhì)量關(guān)系到整個生產(chǎn)的安全性與穩(wěn)定性。在儲罐加工制造環(huán)節(jié)，應(yīng)該做好罐底焊接質(zhì)量控制，選擇最佳焊接材料、設(shè)備與工藝，從而可以提升焊接質(zhì)量水平，消除焊接缺陷，保證儲罐質(zhì)量達(dá)標(biāo)。