田 野

錦州石化監(jiān)理公司 遼寧錦州 121001

10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐底板現(xiàn)場(chǎng)焊接及變形控制

田 野

錦州石化監(jiān)理公司 遼寧錦州 121001

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，提高儲(chǔ)罐施工質(zhì)量。介紹一種經(jīng)實(shí)踐證明合理，有效的儲(chǔ)罐底板現(xiàn)場(chǎng)焊接方法及防變形措施。

儲(chǔ)罐底板 焊接 變形 控制

1 概述

10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐內(nèi)徑81m，底板、中福板、邊緣板接頭形式均為對(duì)接。

表1 罐底主體材料及規(guī)格

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。我公司所建的10萬(wàn)m3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)量得到了有效控制。

2 底板預(yù)制

2.1 合理的排板

81m罐底排板如圖1所示，罐底由中幅板和邊緣板組成。在罐底的焊接中，焊縫的縱向與橫向收縮很容易引起底板波浪變形。為了有效控制焊接變形，儲(chǔ)罐底板采用定尺橫豎相間的條形排列方式，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。

2.2 底板的預(yù)制

根據(jù)罐底板排版圖和相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，嚴(yán)格控制罐底邊緣板、中幅板下料尺寸及坡口形式，并做好對(duì)板材本身和坡口的各項(xiàng)檢測(cè)工作，從而盡量減小罐底板在組對(duì)和焊接過(guò)程中的變形。

3 底板的焊接

3.1 中幅板焊接方法的選擇

目前國(guó)內(nèi)10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐底板焊接常用方法是手工焊條電弧焊打底，自動(dòng)埋弧焊蓋面。由于底板中幅板厚11mm，埋弧焊需填充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)過(guò)多次試驗(yàn)，最終采用手工焊條電弧焊點(diǎn)固焊，CO2氣體保護(hù)電弧焊打底，埋弧自動(dòng)焊蓋面，并添加直徑1mm×1mm的YK-C碎焊絲，使填充與蓋面焊一次完成，減小焊縫收縮量，焊接變形顯著減小。罐底焊接方法和焊接材料，如表2所示。

表2 罐底焊接方法和焊接材料

3.2 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。預(yù)留收縮縫，待罐底大角縫焊接完畢再進(jìn)行收縮縫的焊接。

3.3 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。采用分段退焊或跳焊，焊接時(shí)焊工均勻分布、等速、等參數(shù)同步施焊。

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)接焊縫的坡口形式如圖2所示。底板中幅板與邊緣板收縮縫的坡口形式如圖3所示。

4 罐底板組裝

4.1 基礎(chǔ)檢查

儲(chǔ)罐安裝前，必須對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)查，確保基礎(chǔ)中心、環(huán)梁、瀝青砂層、罐底傾斜度等指標(biāo)在允許偏差范圍之內(nèi)，方可進(jìn)行安裝。

4.2 罐底板的組對(duì)與焊接

4.2.1 罐底邊緣板的組對(duì)與焊接

(1)考慮到焊接收縮量將邊緣板外徑適當(dāng)放大（宜為設(shè)計(jì)直徑的0. 1%～0. 15%）。

(2)邊緣板組對(duì)時(shí)，可采用不等間隙，外側(cè)間隙宜為6～8mm，內(nèi)側(cè)間隙宜為8～12mm。

（3）邊緣板組對(duì)點(diǎn)固焊位置的確定：點(diǎn)固焊必須在坡口內(nèi)進(jìn)行，并且只能點(diǎn)焊坡口內(nèi)的固定一側(cè)墊板和邊緣板，另一側(cè)不得進(jìn)行點(diǎn)固焊，以備收縮。點(diǎn)焊一側(cè)的選擇根據(jù)邊緣板內(nèi)側(cè)環(huán)形墊板T 型接頭組對(duì)情況進(jìn)行確定，原則上不得將環(huán)形墊板連接成一體，確保環(huán)形墊板在邊緣板對(duì)接縫焊接時(shí)的自由收縮。

（4） 邊緣板焊接前，為了減少對(duì)焊縫的角變形，在組對(duì)點(diǎn)固焊后，用龍門卡具加固以防止焊接過(guò)程中變形如圖4所示。

（5） 焊接時(shí)先焊自邊緣板外側(cè)向內(nèi)300mm 的對(duì)接焊縫，焊工均勻分布在罐底邊緣板外側(cè)的整個(gè)圓周上同時(shí)對(duì)稱施焊，隔一條縫焊一條。待全部焊完后進(jìn)行100%RT 射線探傷檢測(cè)，焊完第一遍和最后一遍后分別進(jìn)行滲透探傷，Ⅱ級(jí)合格。

（6）邊緣板剩余的對(duì)接焊縫在罐底與罐壁的大角縫焊完后且在收縮縫焊接前施焊，焊接時(shí)仍由多名焊工均布同時(shí)采用分段退焊法或跳焊法，由300mm焊縫接頭處向內(nèi)側(cè)施焊。

4.2.2 罐底中幅板的組對(duì)與焊接

（1）中幅板的鋪設(shè)由罐底中心分成四個(gè)對(duì)稱的90°扇形面向外鋪設(shè)，先鋪廊板，后鋪帶板，邊鋪設(shè)邊調(diào)整對(duì)口間隙，必要時(shí)可點(diǎn)焊固定。

（2）中幅板鋪設(shè)時(shí)，考慮到中幅板焊接的收縮，小板與邊緣板對(duì)接環(huán)形收縮縫處的小板應(yīng)至少長(zhǎng)出150mm，待邊緣板對(duì)接焊縫及中幅板對(duì)接縫焊接完畢后，再切割、組對(duì)環(huán)形收縮縫。

（3）中幅板組對(duì)的點(diǎn)固焊應(yīng)在坡口內(nèi)進(jìn)行，且只能點(diǎn)焊坡口一側(cè)的底板和墊板，另一側(cè)不得點(diǎn)焊固定，以備收縮。點(diǎn)焊長(zhǎng)度宜在20～30mm，間距150mm。

（4）中幅板的焊接分四個(gè)對(duì)稱的90°扇形區(qū)同時(shí)對(duì)稱施焊。焊接時(shí)，先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫，并由罐底中心向外焊接。

（5）中幅板帶板對(duì)接焊縫采用手工焊條電弧焊點(diǎn)焊固定，CO2氣體保護(hù)電弧焊打底層，分段退焊或跳焊法，分段間距宜為400mm，采用埋弧自動(dòng)焊填充、蓋面層，由焊縫中間分成兩段分別向兩端施焊。

（6）距邊緣板200mm范圍內(nèi)的中幅板焊縫暫留不焊接，待中幅板焊縫焊完并與邊緣板組對(duì)好后再焊接。

（7）廊板對(duì)接短縫的焊接方法同帶板對(duì)接焊縫一樣。

（8）為防止焊接時(shí)引起鋼板端部變形，采用焊接反變形龍門卡具對(duì)T型接頭部位在焊接前進(jìn)行6～8mm的反變形，卡具布置如圖5所示。

（9）考慮焊接時(shí)因焊縫縱向收縮及角變形引起的波浪變形，焊接前在所焊接兩側(cè)布置25#工字鋼作為鋼性固定如圖6所示。

4.2.3 邊緣板與中幅板對(duì)接收縮縫的組對(duì)與焊接

（1）收縮縫焊接前，應(yīng)先將邊緣板對(duì)接焊縫及中幅板小板對(duì)接焊縫焊至收縮縫坡口內(nèi)，并打磨清除坡口內(nèi)的焊肉。

（2）收縮縫的焊接采用手工焊條電弧焊點(diǎn)固焊，CO2氣體保護(hù)電弧焊焊接，由多名焊工均勻分布在收縮縫上同一方向?qū)ΨQ、同步分段退焊。

5 罐壁與罐底大角縫的焊接

罐壁與罐底大角縫的焊接，在第一圈、第二圈罐壁板縱、環(huán)縫組焊完畢后進(jìn)行，采用手工焊條電弧焊打底層，CO2氣體保護(hù)電弧焊蓋面，由多名焊工對(duì)稱均勻分布，沿罐內(nèi)、罐外同一方向、同一工藝參數(shù)同時(shí)分段退焊或跳焊的方法進(jìn)行焊接。

為防止角焊縫內(nèi)側(cè)焊接時(shí)產(chǎn)生的焊接變形，焊接前在罐內(nèi)側(cè)采用斜支撐進(jìn)行剛性固定，斜支撐的部位不得大于1200mm，并且不得妨礙焊接過(guò)程的施工。該斜支撐必須在罐底收縮縫焊完后方可拆除。

6 罐底板焊接變形控制

由于焊接時(shí)盡量采用小線能量，減小了焊接熱輸入，同時(shí)在中幅板焊縫焊接前，采用了沿焊縫長(zhǎng)度方向進(jìn)行鋼性固定以及在所有焊縫兩端加防翹曲措施，所以有效地減小了中幅板焊接后的波浪變形。

7 結(jié)論

施工中由于采用了添加碎焊絲的埋弧焊方法，熱輸入較小。采用了有效的防變形措施，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，嚴(yán)格控制焊接順序，經(jīng)焊后實(shí)測(cè)，底板的局部變形凹凸度均小于50mm，完全滿足了規(guī)范要求，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1焊接手冊(cè)（修訂版）[S]，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接分會(huì)編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8

2《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50128-2005，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司編。北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006

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1672-9323（2011）04-0055-03

2010-05-21）