大型儲(chǔ)罐底板焊接順序

1、底層壁根中幅板催排版及健躥接腳大型儲(chǔ)罐底板焊接大型儲(chǔ)罐在石油化工裝置中是不可缺少的設(shè)備之一，而罐底嚴(yán)重的焊接變形會(huì)降低儲(chǔ)罐的承載能力及穩(wěn)定性，甚至使罐底底板報(bào)廢。因此，罐底是整個(gè)儲(chǔ)罐的關(guān)鍵部位，關(guān)系到整個(gè)儲(chǔ)罐制作安裝的成敗。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，儲(chǔ)罐容量越來越大，現(xiàn)在上萬立方米的儲(chǔ)罐比比皆是，罐底面積隨容量也增大。儲(chǔ)罐底板是由多塊條型中幅板和多塊弓型邊緣板拼接而成（見圖1所示），是整個(gè)儲(chǔ)罐受力最大的部位。其焊接特點(diǎn)為：直徑大、板薄、鋼板厚度與儲(chǔ)罐底的寬度之比很小，剛度差，焊縫數(shù)量多，焊接應(yīng)力大，易產(chǎn)生焊接變形且變形量大，控制難度大。因此分析焊接變形的機(jī)理及各種影響因素，掌握其變化規(guī)律，采取有效的減少

2、變形措施，控制罐底的焊接變形，確保儲(chǔ)罐罐底的制作質(zhì)量，是整個(gè)儲(chǔ)罐制作的重要環(huán)節(jié)。5S*7H0J$u-w!x1、罐底板焊接變形形成的機(jī)理1.1、 焊接局部的、不均勻加熱和構(gòu)件的剛性約束，焊接過程是對(duì)焊件進(jìn)行局部、不均勻的加熱過程，焊接時(shí)，高溫區(qū)域（焊縫及焊縫的焊接側(cè)）受熱膨脹，受周邊低溫區(qū)域的剛性阻礙而不能自由伸長(zhǎng)，產(chǎn)生熱塑性變形，冷卻時(shí)，高溫區(qū)域因熱塑性變形而產(chǎn)生收縮量大，低溫區(qū)域產(chǎn)生收縮量小，這種不平衡的內(nèi)部收縮導(dǎo)致底板產(chǎn)生凝縮應(yīng)力和凝縮變形。5J3z1#1.2、 金相組織的轉(zhuǎn)變焊接時(shí)，高溫區(qū)域的組織由珠光體變成奧氏體，冷卻后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌象w,如珠光體加索氏體、索氏體加屈氏體等，甚至轉(zhuǎn)變

3、馬氏體(如圖2所示)，且焊接的加熱與冷卻速度都較快，焊后組織極不均勻，因此，焊縫及熱影響區(qū)的硬度和脆性隨之增大，延伸率和斷面收縮率也隨之加大，底板產(chǎn)生組織應(yīng)力和組織變形。淚*相交溫度A1冷卻時(shí)何,卜匕：向馬氏體開著轉(zhuǎn)變控制統(tǒng)府：馬氏體轉(zhuǎn)變終止溫制或/心黑氏體理貝氏體至廠帙素體M；馬氏體一；轉(zhuǎn)變圖金鍬力撥CCT用(聲纏經(jīng)蟹I變圖)凝縮變形和組織變形的共同作用，使底板產(chǎn)生縱向收縮變形和橫向收縮變形，通過這兩種變形引起底板的各種變形，如收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等，而罐底的焊接變形主要是收縮變形、角變形、波浪變形。2、防止和減少罐底板變形的方法防止和減少罐底板變形的方法：在保證焊

4、的前提下，盡量降低焊接線能量；減小焊接區(qū)與整體結(jié)構(gòu)之間的溫差；最大限度地減少底板在接過程中的剛性約束；提高構(gòu)件的剛度；控制組織相變，盡量減少淬硬組織，且使組織細(xì)化、均勻;減少焊接應(yīng)力并使應(yīng)力均勻分布。1U#R/W0g73、罐底板變形的控制3.1、 制定合理的排版設(shè)計(jì)方案(1)罐底板的排版直徑按其設(shè)計(jì)圖紙直徑放大0.150.2%,以補(bǔ)償焊縫的縱向和橫向焊接變形收縮量。t&g95B1)$E(o+H(2)盡量選擇大規(guī)格鋼板。由于焊縫的縱向收縮量與焊縫長(zhǎng)度成正比，采用大規(guī)格鋼板后，罐底板的焊縫長(zhǎng)度大量減少，縱向收縮變形也相應(yīng)地減少，同時(shí)減少焊接工作量，降低材料消耗，節(jié)約人力和物力，縮短工期，提局效益。

5、（3）采用帶墊板的對(duì)接焊縫（見圖3所示）或者Z形搭接焊縫（見圖4所示），相當(dāng)于鋼板在焊接位置增加了加強(qiáng)筋，增強(qiáng)了底板的結(jié)構(gòu)剛度，抵抗失穩(wěn)變形的能力得到加強(qiáng)，使橫向收縮變形與角變形變小，同時(shí)避免因?yàn)樘岣邉偠榷黾庸薜装逭w厚度而造成施工成本的浪費(fèi)。0IT1n1&Q#q=/2大SWI圖烝賀通微對(duì)接施4Z型搭接罐底板排版時(shí)，長(zhǎng)焊縫應(yīng)沿著罐底中心線排列對(duì)稱，弓形邊緣板以罐底的圓心為中心對(duì)稱布置，這可以相互抵消大部分焊接變形，也為防止變形工藝措施的有效控制創(chuàng)造有利條件3.2、 制定合理的工藝根據(jù)罐底板的變形規(guī)律，制定出合理的焊接工藝流程（見圖5所示），有效地控制底板變形。以下簡(jiǎn)要介紹中幅板、邊緣板、壁板

6、與邊緣板的大角焊縫、中幅板與邊緣板的對(duì)接縫等焊接工藝措施。合理的拉版.通事確檢粕*|中幅扳、邊螺板壁板的預(yù)制|-6rr姬隹板抽真空試版、超聲波探傷、焊接結(jié)束迦煤硼初Oram徽I拼裝壁板理gg颼、爆接|邊緣板和壁板大單急辨噎、瘴接邊掾4內(nèi)側(cè)徑向遑縫拼裝丁煌挎.r工jTLAJy產(chǎn)q匯痂均0幅也由七苛標(biāo)用罐汨楚焊袋E-3.2.1、 中幅板的焊接工藝措施(1)中幅板焊接時(shí)，先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫(如圖1所示)，在焊接短焊焊縫時(shí)，要把這兩塊鋼板與周圍的所有固焊點(diǎn)去除再焊；長(zhǎng)焊縫焊接時(shí)，不要把所有的焊縫全部拼接后再焊，而采拼一段焊一段完后再拼一段。先焊短焊縫，使中幅板短焊縫在自由狀態(tài)下進(jìn)行，由內(nèi)向外焊接后

7、，使罐底板變成若干可以自由收縮、基本無應(yīng)力的中幅長(zhǎng)條，冉將各長(zhǎng)條由內(nèi)向外焊接起來，也屬于在無約束的自由收縮狀態(tài)下成型，這樣引起的焊接波浪變形和焊接應(yīng)力都較?。环粗?，先焊長(zhǎng)縫，再短縫，必然會(huì)在焊接短縫時(shí)受到已焊的長(zhǎng)縫限制，從而使焊接應(yīng)力和變形變得較大。%U!e9w30X/u2H7O8q(2)中幅板每條焊縫均分2N段，采用分段退焊法或分段跳焊法對(duì)稱施焊(圖6)。這種焊接可縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差，減少構(gòu)件受熱和冷卻不均勻，能有效地消除應(yīng)力、減少變形。采用分段退焊時(shí)，每一段長(zhǎng)度約200mm不宜過長(zhǎng)，因每段焊縫是頭尾相接，前一段焊縫還沒完全冷卻下來，后一段焊縫的熱量又補(bǔ)充到前一段，給前一段退火的

8、機(jī)會(huì)，消除應(yīng)力、提高焊接質(zhì)量。分段退焊法2111信為退焊法和諫窿瀛山(3)中幅板的焊接應(yīng)由內(nèi)向外、由中心向四周方向進(jìn)行，使內(nèi)部焊縫的縱向和橫向變形不受到外部焊縫的約束而降低變形。反之，則變形較大。(4)每條焊縫由兩名焊工同時(shí)沿著焊縫中心線對(duì)稱施焊，整個(gè)罐底的長(zhǎng)焊縫焊接按底板橫向中心線對(duì)稱布置焊工，同時(shí)同速對(duì)稱施焊，如圖1所示，先請(qǐng)4名焊工在1位置上對(duì)稱施焊，當(dāng)每名焊工焊約2m長(zhǎng)的焊縫后，另外請(qǐng)4名焊工在2位置上進(jìn)行對(duì)稱施焊，等在2位置每名焊工焊約2m長(zhǎng)的焊縫后，再請(qǐng)另外4名焊工在3位置上進(jìn)行對(duì)稱施焊，依此類推。因?yàn)橄群傅暮附幼冃未笥诤蠛傅暮附幼冃?，若不同時(shí)對(duì)焊縫進(jìn)行對(duì)稱焊接，會(huì)引起偏心應(yīng)力而產(chǎn)

9、生變形，對(duì)稱的變形就不能最大限度地抵消,同時(shí)也不符合由內(nèi)向外的焊接順序。9Y5?-q.V$G;J(5)中幅板應(yīng)采用多層焊，一般采用底層和面的雙層焊。焊縫的收縮變形總是與焊縫的截面面積、線能量成正比，且面層的焊接變形受到底層焊縫的限制，變形收縮小，采用多層焊，線能量小，應(yīng)力和變形比單層焊小。；U4E1w;B#T-1A5(6)用剛性固定法(如加馬、碾壓等)對(duì)焊縫兩側(cè)進(jìn)行加固，待冷卻后再拆除，增強(qiáng)焊縫剛度，減少焊縫的橫向變形和角變形，但會(huì)增加焊接應(yīng)力。3.2.2、 邊緣板的焊接工藝措施(1)邊緣板的焊接順序：先由外向內(nèi)對(duì)外側(cè)300mm長(zhǎng)的徑向焊縫進(jìn)行焊接，待底層壁板與邊緣板的大角焊縫焊接后再由外向內(nèi)

10、焊內(nèi)側(cè)剩下部份。外側(cè)先焊為滿足工序需要，以免大角焊縫底下的邊緣板對(duì)接后而無法進(jìn)行焊接，內(nèi)側(cè)部分后焊是給大角焊縫和邊緣板的外側(cè)焊縫所引起的變形留一定自由空間，防止內(nèi)側(cè)板受到約束翹起，產(chǎn)生變形，消除應(yīng)力。(2)邊緣板采用外側(cè)小(68mm、內(nèi)側(cè)大(812mm的不等間隙且?guī)|板的V形對(duì)接焊縫。邊緣板面積雖小，但焊接量大，是應(yīng)力和收縮集中的部位，受到大角焊縫和外側(cè)邊緣板的焊縫雙重應(yīng)力的作用而引起內(nèi)側(cè)收縮量比外側(cè)大，因此內(nèi)側(cè)間隙大。(3)邊緣板的徑向焊接采用2N名焊工同時(shí)對(duì)稱由外到內(nèi)進(jìn)行隔縫跳焊，第一條焊縫的第一層焊完后跳到第二條焊縫上焊，而不是在一條焊縫上各層焊完后再焊另一條，同一條焊縫采用分段退焊。(

11、4)采用反變形法拼接邊緣板的對(duì)接焊縫。在墊板下安裝楔鐵(圖7)的辦法，使反變形角控制在58的范圍內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度高，厚度大，反變形角小，反之，反變形角大。這種方法的目的是補(bǔ)償焊縫的角向收縮，使焊接后邊緣板平整，便于壁板與邊緣板的拼裝。3.2.3、 壁板與邊緣板的大角焊縫的工藝措施大角焊縫是儲(chǔ)罐受力最不利的地方，是儲(chǔ)罐最薄弱的環(huán)節(jié)，為保證強(qiáng)度，采用雙面多層角縫，焊縫載面尺寸大，焊接收縮變形量大。為減少變形，應(yīng)采用如邊堤底板反交彩串反變形小意我片圻大焊接順，流意圖(2)先焊內(nèi)側(cè)環(huán)形角焊道，再焊完外側(cè)環(huán)形角焊縫，以防止邊緣板外側(cè)翹起在罐體內(nèi)部，沿圓周N等分，等分間距12現(xiàn)在等分點(diǎn)上用12#曹鋼以與底板

12、成對(duì)450夾角焊在壁板與邊緣板之間，使壁板與邊緣板成垂直剛性固定(圖9),限定底板翹起變形，從而減少大角焊縫的角變形。4F!P%g6F3y#Lh%卜方法。型板施姓底檢焊(圖8),各區(qū)域內(nèi)的焊縫采用分段退焊法或分段跳焊法施焊。)A6z5U*5(1)大角縫按圓周均分N區(qū)，每區(qū)均分M段，由N名焊工同時(shí)同向?qū)ΨQ施-r./g8S.X5ki6i&8hu*g/_壁板/魁.宓尸/4/7/丁慟g里磔底板槽鋼剛的好II(4)反變形用的槽鋼待大角焊縫冷卻后再拆除，且在拆除前用大錘敲打一圈大角焊縫，以釋放收縮應(yīng)力、消除變形。5k4eFof;C3.2.4、 中幅板與邊緣板的對(duì)接縫的工藝措施1t#P#M)i.9fU(1)

13、底層壁板與罐底邊板的角焊縫焊接完工后，再焊邊緣板的內(nèi)側(cè)焊縫，最后焊邊板與中板的連接縫。底層壁板與邊板連接角焊縫的縱向收縮造成罐底周圍邊長(zhǎng)的縮短而引起罐底邊緣板徑向收縮，該焊縫又是雙面角焊縫，焊接截面大，焊縫長(zhǎng)，焊接收縮變形大，通常收縮量為515mm為了罐底邊緣板自由收縮，中幅板不受限制，須按上述方法施焊，有效地控制了焊接應(yīng)力及焊接的波浪變形，是底板施工中及其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。93Ap.-mlAFv!B(2)中幅板與邊緣板的對(duì)接采用帶墊板V型對(duì)接焊，采用較大的對(duì)口間隙，這樣利用較大的焊接收縮力來增加邊緣板對(duì)中幅板的拉伸作用，能有效地平衡中幅板的焊接收縮力，使不利因素轉(zhuǎn)為有利因素。(3)中幅板與邊緣

14、板的對(duì)接縫按圓周均分N區(qū)，由N名焊工同時(shí)同向?qū)ΨQ施焊，各區(qū)域內(nèi)的焊縫采用分段退焊法或分段跳焊法施焊。6f#p5I9r:G9O6S(4)中幅板與邊緣板的對(duì)接縫焊接前，應(yīng)除原有的固焊點(diǎn)和壁板與邊緣板的剛性支撐，切除多余的中幅板，以便中幅板與邊緣板能自由收縮。3.2.5、 其它的焊接工藝措施(1)用CO2氣體保護(hù)焊來代替手工電弧焊，坡口角度小，焊縫載面尺寸小，焊速快，焊縫線能量小，焊接受熱面小，變形和應(yīng)力也相應(yīng)減小，同時(shí)提高工效，縮短工期。7P62C5O)T0+V(2)在保證焊接質(zhì)量的前提下，盡量采用較低的焊接電流，較小的坡口間隙和角度，較快的焊接速度。減少焊接截面積，降低焊接線能量，從而減少變形和

15、應(yīng)力。(3)焊接后采用緩慢的冷卻速度，使組織較均勻且細(xì)化，焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生較多塑性和韌性較好的組織，而減少淬硬組織，降低脆性，提高焊縫的機(jī)械性能，同時(shí)減少焊接應(yīng)力和變形。-?;T%O(k(Uf(4)施工環(huán)境溫度要高，不宜在低溫下操作，這樣，組對(duì)和焊接時(shí)構(gòu)件溫差小，冷卻速度慢，變形和應(yīng)力也小。(5)所有的焊工都要持證上崗。在同一種焊接工藝和施工條件下，其焊接速度要差不多，以便同速焊。#L:+a9l$z0y4、焊接變形的矯正雖然采取設(shè)計(jì)和工藝的預(yù)防措施可減少焊接變形，但焊接變形是不可避免的，為了更有效地控制焊接變形，在焊接后可采用機(jī)械矯正法和火焰矯正法進(jìn)行矯正。L)c5%04.1、 機(jī)械矯正法機(jī)械矯正法控制罐底變形的原理：利用外使受力部位產(chǎn)生冷塑性拉伸變形，將尺寸較短部位加以伸展，使之與尺寸較長(zhǎng)部位相適應(yīng)，從而恢復(fù)所要求的形狀。罐底機(jī)械矯正的方法主要有沿著焊縫及其熱影響區(qū)鍛打的錘擊法，錘擊方向由外向內(nèi)，錘擊點(diǎn)由外到內(nèi)逐漸減少，這樣有利于伸長(zhǎng)，反之，伸長(zhǎng)受阻礙，底板越受錘擊其變形越大。但在施工時(shí)要注意防冷脆而引起焊縫斷裂。4.2、 火焰矯正法火焰矯正法是對(duì)罐底的不均勻加熱，產(chǎn)生熱塑性壓縮變形，使受熱部位冷卻后收縮，以抵消焊接變形。罐底火焰矯正方法主要有點(diǎn)