柴油储罐焊接施工变形的控制.pdf

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炼油与化工
REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY
第20卷
柴油储罐焊接施工变形的控制
洪运武
(大庆石化公司乙烯工程指挥部,黑龙江大庆163714
摘要:分析了柴油储罐在施工过程中,为防止焊接变形采用的控制方法。论述了罐顶、罐壁、罐
底部位焊接变形的控制方案。通过调整焊接顺序、增加反变形措施和消除焊接应力的方法能够
实现对柴油储罐罐顶、罐壁、罐底部位的焊接变形控制,避免发生角变形、波浪变形和凹凸变
形,从而使储罐的外观质量符合国家标准的要求
关键词:储罐;焊接应力;焊接变形;控制
中图分类号:TG404
文献标识码:B
文章编号:1671-4962(2009)03-0030-02
大庆石化公司炼油厂有2座2000m3柴油储2.2焊接変形产生原因
罐。该储罐由不同厚度的钢板按照设计要求预制
焊接变形主要由焊接热过程形成的内应力造
后组装焊接而成,分为罐顶、罐底、罐壁、附件4部成。由于焊接的不均匀加热和冷却而引起内应力
分,现场施工方法为倒装法。
并存在于焊件中。焊接过程的特点是焊件加热与
在施工中存在大量的焊接作业,焊接作业过热源移动并存,因此距热源不同点处的温度不同。
程存在热输入,焊件由于受到局部高温加热而造温度沿焊缝方向分布不均匀或熔敷金属沿板厚方
成不同区域温度分布不平衡,从而使其产生不均向收缩不同,以及这2种因素的同时作用,导致焊
匀受热膨胀,高温区的膨胀会受到低温区的東缚缝及其附近的高温区金属的热膨胀由于受低温区
和制约而产生一定的塑性变形,并最终导致焊件金属的阻得不能充分进行,因而使高温区产生了
在焊后产生残余应力和残余变形。
压缩塑性变形。同时焊缝正面温度高于背面,正面
Ⅰ储罐倒裝法施工流程
膨胀产生的压缩塑性变形大于背面,造成了正面
施工准备一基础验收→罐底板铺设、组对→横向收缩大于背面。焊接变形的大小与焊接线能
罐底边缘板与壁板相交位置300mm长焊缝焊量有关,在板厚一定的情况下,线能量增大,压缩
接一最上圈壁板组对焊接→罐顶临时支架裝置组塑性变形区增大变形增加。
装→罐顶组对焊接→安装倒装机具→围倒数第22.3焊接应力分布
圈壁板并组对纵缝→起吊组对倒数第2与第1
罐体的纵缝在对接过程中,纵向应力分布规
剧之间环缝一焊接一倒数第3圈以下壁板安装→律为2端为压应力,中心部分为拉应力的横向应
临时装置拆除→罐底焊接、试漏→充水试验→防力,压应力的最大值比拉应力大得多,焊缝长度对
腐保温→交工验收。
横向应力有影响,长焊道中心部分的拉应力有所
2储罐焊接变形分析
降低。
2.1焊接变形的类型
罐体的1条焊缝不可能同时完成,总有先焊
罐顶焊缝为搭接焊缝,焊接过程中产生角变后焊之分,先焊的部分先冷却,后焊的部分后冷
形。罐壁是由板与板对接而成,形成的焊缝有纵焊却。先冷却的部分又限制后冷却部分的横向收缩。
缝、环焊缝,焊接过程中易发生角变形,同时引起由此可见横向应力与焊接方向、分段方法和焊接
罐壁局部凹凸变形。罐底主要由大量对接焊缝组顺序有关。如果将1条焊缝分2段焊接,当从中部
成,容易发生凹凸变形。《立式圆筒形钢制焊接储向2端焊时中间部分先焊先收缩,2端部分后焊后
罐施工及验收规范》(CB50128-2005)中对焊缝角收缩,则2端部分为拉应力,中间部分为压应力。
变形和罐壁、罐底局部凹凸变形的允许值有明确3储罐焊接变形控制
规定,施工中如不采取有效控制措施,产生的变形3.1工艺措施控制
量超标,将达不到验收标准。
3.11罐顶焊接采用的工艺措施
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2009年第3期
洪运武柴油储罐焊接施工变形的控制
根据罐顶设计为δ=6mm的钢板搭接组成的关键
特点,施工中采用控制最小的焊角高度,减少熔敷
根据施工流程罐底的焊接应在罐体全部倒裝
系数,选择最小的焊缝截面尺寸的工艺措施,通过组对焊接完成后进行。罐底焊接时首先焊接罐壁
2种方法来实现控制。
与罐底的大角焊缝,然后安排4名焊工进入罐内
(1)选择合理的焊接方法和焊接参数。焊接热按照罐底轴线分成4个作业区展开罐底对接焊缝
输入是影响变形量的关鍵因素。施工中优先选用的焊接。焊接前应将焊鏠按罐底安装排版图进行
CO2气体保护焊,这种焊接方法具有能量集中和热编号,焊工按作业区对称分布。先焊接每个作业区
输入低的特点,既能控制焊接变形又能提高工作内互相对应的短的纵焊缝,焊接时焊工要按照同
效率。同时调整焊接工艺参数来控制焊接变形,焊一方向退焊,直至完成。然后焊接长的纵焊缝,焊
接时通过选用直径为1.5m的焊丝,降低焊接接时从中间向2侧进行由2人向相反方向退焊,
电流来降低焊接热输入,达到控制焊接变形的目相邻的2条纵焊缝不能同时施焊。安排4名焊工
的
有利于安排焊接顺序,又能大角缝已经焊完,减少
2)选择合理的焊接顺序。利用罐顶由28个焊工就是减少对中幅板上焊接的热输人,减少焊
分瓣搭接组成的特点,依据施工程序在罐顶组对接收缩。中幅板焊接完成后,最后焊接中幅板与弓
完成后,将整个罐顶划分为7个作业分区,利用7形边缘板搭接的八卦角焊缝。通过合理排版布置,
个焊工同时对称施焊,保证7名焊工的焊接顺序、调整先后焊接顺序能有效控制罐底焊接变形。
焊接速度一致,让焊接变形互相抵消,达到控制焊3.2罐顶的外力作用下反变形法
接变形的目的。
在倒装施工方法中利用外力作用下的反变形
3.12罐壁焊接采用的工艺措施
法来抵消焊接时产生的变形。充分利用罐顶与上
(1)选择合理的坡口型式
数第1湖壁板先组对的特点,在罐内利用钢制脚
焊缝坡口型式决定热输人量大小,决定焊接手杆在罐顶每条焊缝中间部位选2点向外做支
应力的大小,选择热输入量小的坡口形式是降低撑,在罐顶使用弧形样板检査变形量达到3mm
焊接变形的于段。罐壁焊缝全部为对接焊缝,根据时,将脚手杅固定好,使罐顶焊鏠搭接部位形成反
施工经验罐壁纵鏠选择带钝边型坡口型式,罐变形状态,人为的给焊缝1个变形量。然后再按顺
壁环缝釆用下侧钢板不开坡口的单边V型坡口型序展开焊接工作,焊接结東后拆除支撑用脚手杆,
式。
利用外力作用下的反变形量弥补焊接变形量来控
2)选择正确的焊接顺序
制罐顶的焊接变形。
罐壁纵焊缝在焊接时,应根据每圈壁板由83.3罐壁的刚性固定锤击法
张钢板组对而形成8条纵焊缝的特点,选择焊鏠
在倒裝施工中,罐壁纵焊缝先组对先焊接,在
自下而上同时进行施焊。罐壁环焊缝焊接时按照8焊接过程中由于热输人的变化焊缝产生的纵向应
个分区选择焊工。从0°开始每隔1张壁板长度安力和横向应力会造成焊缝向内凹的角变形,但有
排1名焊工,均按顺时针方向焊接,第1名焊工的了刚性固定措施后焊接应力的作用变小。
结束点是第2名焊工的开始点,利用对称焊的原
虽然刚性固定揹艟能抵消焊接应力造成的收
理抵消焊缝的内应力,减少焊接变形量。
缩作用,要想消除焊接应力必须在焊接结束后再
3.13罐底焊接采用的工艺措施
利用大锤在内侧对罐壁焊道进行向外击打。进行
(1)合理布置罐底排版图
锤击时温度应当维持在100~150℃或在400℃以
充分利用罐底弓形边缘板与中幅板搭接特上,避免在200