大型儲(chǔ)罐罐底焊接工藝

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1、.大型儲(chǔ)罐罐底焊接工藝大型儲(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?！　‰S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

2、其變化規(guī)律，采取有效的減少變形措施，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)。1、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。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

3、珠光體加索氏體、索氏體加屈氏體等，甚至轉(zhuǎn)變馬氏體(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。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。*d%[)v+a7n0s"U:N1d2、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：在保證焊的前提下，盡量降低焊接線能量；減

4、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。9

5、:T-t#j/A0[,H$Y6H3、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0.15～0.2%，以補(bǔ)償焊縫的縱向和橫向焊接變形收縮量?！　?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

6、，提高效益?！　?3)采用帶墊板的對(duì)接焊縫或者Z...形搭接焊縫，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)?！　?4)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，有效地控制底板變形。以下簡(jiǎn)要介紹中幅板、邊緣板、壁板與邊緣板的大角焊縫、中

7、幅板與邊緣板的對(duì)接縫等焊接工藝措施。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，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，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，再將各長(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)力都較小；反之，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

8、較大。:x*W!r-O&u%l,v"?　　(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。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，給前一段退火的機(jī)會(huì)，消除應(yīng)力、提高焊接質(zhì)量。(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。!Z"}0_&`8a'k0M,Y$r(

9、Q　　(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