大型原油儲(chǔ)罐底板焊接及變形控制

1、大型原油儲(chǔ)罐底板焊接及變形控制摘要： 大型儲(chǔ)罐底板焊接及變形控制是保證儲(chǔ)罐整體施工質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用合理的焊接方法和防變形措施，可以有效地避免應(yīng)力集中，提高施工質(zhì)量。介紹了一種經(jīng)實(shí)踐證明合理、有效的儲(chǔ)罐底板焊接方法及防變形措施。關(guān)鍵詞： 儲(chǔ)罐底板；焊接；變形；控制1 概 述 10萬(wàn)m 3 原油儲(chǔ)罐內(nèi)徑81m，底板采用對(duì)接接頭形式。罐底板的焊接質(zhì)量在很大程度上決定了儲(chǔ)罐的使用壽命及在用狀態(tài)。采用合理的焊接方法和防變形措施可以有效地避免應(yīng)力集中，提高罐底施工質(zhì)量。蘭州石化公司已建成的2具10萬(wàn)m 3 原油儲(chǔ)罐，通過(guò)采用合理的焊接方法、焊接順序、焊接工藝參數(shù)及行之有效的防變形措施，使罐底板的焊接質(zhì)

2、量得到了有效控制。2 合理的排板 罐底板由中幅板與邊緣板兩部分組成。中幅板材質(zhì)為>Q235-A，板寬3m，板長(zhǎng)12m，板厚12mm；邊緣板為日本NKK公司的SPV490Q低合金高強(qiáng)鋼板，板厚18mm。該儲(chǔ)罐采用了定尺板橫豎相間的條形排列方式（圖1），中幅板由中心向四周對(duì)稱排列，便于在焊接過(guò)程中均布焊工、等速、同步施焊，減小焊接變形。3 中幅板焊接方法的選擇 目前國(guó)內(nèi)10萬(wàn)m 3 原油儲(chǔ)罐底板焊接常用方法是焊條電弧焊打底，埋弧焊蓋面。由于底板板厚12mm，埋弧焊需填充焊1層，蓋面焊1層，熱輸入較大，焊縫收縮量大，變形不易控制。經(jīng)多次試驗(yàn)，最終采用焊條電弧焊打底，埋弧焊蓋面焊，并添加直徑1m

3、mX1mm的H08A碎焊絲，使填充焊與蓋面焊一次完成，減小焊縫收縮量，焊接變形顯著減小。焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1。3.1 罐底板的焊接原則 在罐底板的焊接過(guò)程中，應(yīng)始終遵循以下的焊接原則：先焊短焊縫，后焊中長(zhǎng)焊縫，然后焊接通長(zhǎng)焊縫（即廊板縫），預(yù)留收縮縫（即龜甲縫），待罐底大角焊縫焊接完畢再進(jìn)行收縮縫的焊接。3.2 罐底板的焊接順序 由于排板時(shí)中幅板由中心向四周對(duì)稱排列，因此，焊接時(shí)應(yīng)由中心向四周對(duì)稱焊接，采用分段退焊，焊接時(shí)焊工均勻分布，等速、等參數(shù)同步施焊。3.3 中幅板與邊緣板的焊接方法 底板中幅板與邊緣板對(duì)接焊縫的焊接采用焊條電弧焊打底，埋弧焊蓋面。打底焊采用焊條LB-62，蓋面焊采用焊絲U

4、S-49、焊劑MF-38A，焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表2。3.4 焊縫的坡口形式 為了減少焊縫金屬填充量，熱輸入應(yīng)較小，底板中幅板對(duì)接焊縫的坡口形式見(jiàn)圖2，底板中幅板與邊緣板收縮縫的坡口形式見(jiàn)圖3。4 底板中幅板的焊接 4.1 底板中幅板墊板的鋪設(shè)與點(diǎn)焊 底板所有對(duì)接焊縫下墊100mm寬與焊縫等長(zhǎng)的墊板（材質(zhì)為Q235-A，厚6mm）。所有丁字縫處加150mmX150mmX6mm的同材質(zhì)輔助墊板。 墊板由罐中心分成4個(gè)90°(扇面，分4組從內(nèi)到外排列墊板，墊板鋪設(shè)與中幅板焊接同步進(jìn)行，一般能保證第2天的工作量即可，杜絕一次焊接成網(wǎng)狀，并以此法施工直至完成。墊板點(diǎn)焊與中幅板鋪設(shè)同步進(jìn)行，先點(diǎn)焊固

5、定，安裝找平后，各節(jié)點(diǎn)再間隔跳焊，4組人員要相互配合進(jìn)行焊接，以保證其平整度。墊板間的對(duì)接焊縫要求滿焊、焊透，焊后表面磨平，坡口組對(duì)間隙4mm。4.2 底板中幅板的焊接 罐底板中幅板對(duì)接焊縫的焊接順序 按隔條焊接原則，先焊接中、長(zhǎng)焊縫，其次焊接短焊縫，然后焊接其間的廊板縫，依此類推。4.2.2 中幅板對(duì)接焊縫的焊接 中幅板每條焊縫焊接前，沿焊縫長(zhǎng)度方向用12m長(zhǎng)的12#工字鋼進(jìn)行加固，見(jiàn)圖4，待焊接完畢拆除。焊條電弧焊打底的起始點(diǎn)距丁字縫500mm （這部分暫不焊， 待大角焊縫焊后、焊接龜甲縫之前再完成），埋弧焊起始點(diǎn)距打底焊的起始點(diǎn)100mm。 中幅板通長(zhǎng)焊縫的各條焊縫按隔條焊接的原則進(jìn)行施

6、焊。焊前先進(jìn)行加固，丁字縫處用卡具加固，如圖5所示。中長(zhǎng)焊縫兩端各用1塊厚為20mm的鋼板墊起，補(bǔ)償焊接過(guò)程中產(chǎn)生的收縮變形。然后將焊縫均分為4段， 每段由1名焊工打底， 按分段退焊、隔段跳焊的方法進(jìn)行，長(zhǎng)度為400mm，嚴(yán)格控制4名焊工的焊接速度及焊接工藝參數(shù)。用埋弧焊進(jìn)行蓋面焊接時(shí)，將焊縫均勻分為4段，采用分段退焊，焊接時(shí)錯(cuò)開接頭部位。 廊板長(zhǎng)度為3m的拼縫由2名焊工按分段退焊、隔段跳焊的原則打底， 每段長(zhǎng)度400mm， 埋弧焊填充蓋面焊接時(shí)，錯(cuò)開焊接接頭。先將相鄰中幅板由單片逐漸連成大片， 再將廊板由單片連成大片，然后由圓心向外進(jìn)行中幅板與廊板間的焊接（廊板縫焊接）。中幅板與廊板之間的焊

7、縫焊前先加固如圖4所示， 然后將焊縫均分為16段， 每段長(zhǎng)約4m，由16名焊工同速、等參數(shù)分段退焊、隔段跳焊且沿一個(gè)方向施焊， 每段長(zhǎng)400mm。對(duì)于中幅板與廊板之間的丁字縫，先將中幅板方向的焊縫用手工焊焊接（打底+填充+蓋面）完畢，再將廊板方向的焊縫用埋弧焊蓋面， 焊接時(shí)將焊縫均分為4段， 每段由"臺(tái)埋弧焊機(jī)焊接。在每臺(tái)埋弧焊機(jī)的焊接區(qū)域內(nèi)， 將焊縫按每段4m均分， 分段退焊。每條中幅板與廊板間的焊縫用4臺(tái)埋弧焊機(jī)同時(shí)施焊， 嚴(yán)格控制焊接速度，做到等速、同步施焊，焊接時(shí)錯(cuò)開接頭部位。5 中幅板與邊緣板間收縮縫的焊接5.1 中幅板與邊緣板間收縮縫墊板的焊接 收縮縫（龜甲縫）墊板的焊接

8、同3.1中所述。5.2 中幅板與邊緣板間收縮縫的焊接 中幅板與邊緣板間丁字焊縫先不焊接，待龜甲縫焊接時(shí)一并焊接。邊緣板對(duì)接焊縫在罐壁板組裝前先焊接300mm，然后按100%RT進(jìn)行探傷，達(dá)到JB4730-1994級(jí)為合格。邊緣板對(duì)接焊縫施焊前采用龍門架加固，如圖6所示，焊前施焊部位應(yīng)預(yù)熱至100，控制道間溫度，焊后保溫。 邊緣板對(duì)接焊縫其余部位的焊接待第1圈與第2圈壁板環(huán)縫焊接完畢及大角縫內(nèi)外焊接完畢再焊。龜甲縫焊接是底板焊接的最后一道工序，中幅板與邊緣板之間的龜甲縫焊后收縮嚴(yán)重，因此在第1圈與第2圈壁板環(huán)縫焊接完畢及大角縫內(nèi)外焊完前不可點(diǎn)焊，使其處于自由狀態(tài)，龜甲縫焊接時(shí)采取加固措施，見(jiàn)圖7，然后均布焊工、等速、同步施焊、隔段跳焊，焊條電弧焊打底，埋弧焊蓋面。6 底板焊接變形控制 由于合理的焊接方法減小了焊接熱輸入，同時(shí)在中幅板焊縫焊接前，采取了沿焊縫長(zhǎng)度方向進(jìn)行剛性固定以及在所有焊縫兩端加防翹曲的墊板等措施，所以有效地減小了中幅板焊接后的波浪變形。 另外，焊接每條焊縫之前，每隔3m，垂直于焊縫方向用長(zhǎng)度約為800mm的背杠進(jìn)行加固，待整條焊縫全部焊完并徹底冷卻后拆除背杠，該措施也有效地減小