儲(chǔ)罐施工過(guò)程中預(yù)防焊接應(yīng)力及焊接變形的技術(shù)措施摘要：儲(chǔ)罐是石油化工中油品和各種液體化學(xué)品的儲(chǔ)存設(shè)備，是石油化工裝置和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)施的重要組成部分。儲(chǔ)罐施工主要要求是在保證質(zhì)量安全的前提下，縮短施工周期、提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性。本文以凱瑞英項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐建造項(xiàng)目為實(shí)例，結(jié)合實(shí)際情況，運(yùn)用理論知識(shí)，淺談防止儲(chǔ)罐焊接變形、焊接應(yīng)力的措施方法。關(guān)鍵詞：儲(chǔ)罐；技術(shù)總結(jié)；焊接變形；焊接應(yīng)力；措施一、引言本文以山東凱瑞英羥脲磺胺類(lèi)醫(yī)藥中間體產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目消防給水及加壓泵站2臺(tái)6000m3拱頂儲(chǔ)罐為例，進(jìn)行儲(chǔ)罐施工過(guò)程中預(yù)防焊接應(yīng)力及焊接變形的技術(shù)措施的技術(shù)總結(jié)。2臺(tái)6000m3拱頂儲(chǔ)罐中單臺(tái)儲(chǔ)罐重量約180噸，直徑22000mm，高度為20772mm；底板厚度為10mm；各帶壁板厚度6?18mm之間。儲(chǔ)罐一般剛性較差，板薄，施工過(guò)控制焊接應(yīng)力、焊接變形非常重要。二、儲(chǔ)罐焊接應(yīng)力與焊接變形儲(chǔ)罐焊接過(guò)程中由于溫度場(chǎng)的變化及焊件的約束，在焊縫及附近區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力成為焊接應(yīng)力。焊接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)材料的彈性極限，以至于冷卻后在焊件中留有未能消除的應(yīng)力稱(chēng)為殘余應(yīng)力。焊接熱輸入引起材料局部加熱，使焊縫區(qū)融化，而熔池毗鄰的高溫區(qū)材料的熱膨脹則受到周?chē)牧系南拗疲軌寒a(chǎn)生變形。在冷卻過(guò)程中，已發(fā)生變形的這部分材料又受到周?chē)牧现萍s，不能自由收縮，在不同程度上又拉伸而產(chǎn)生變形。與此同時(shí)，熔池凝固，金屬冷卻收縮也產(chǎn)生了相應(yīng)的收縮拉應(yīng)力和變形。這種隨焊接熱過(guò)程而變化的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)件變形，稱(chēng)為瞬態(tài)應(yīng)力與變形。在室溫條件下，焊后殘留于構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)和宏觀變形稱(chēng)為焊接殘余應(yīng)力與焊接殘余變形。三、儲(chǔ)罐焊接應(yīng)力及變形的危害當(dāng)外部載荷的應(yīng)力與結(jié)構(gòu)中某區(qū)域的殘余應(yīng)力疊加之和達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)，這一區(qū)域的材料就會(huì)產(chǎn)生局部塑形變形，喪失了進(jìn)一步承受外部載荷的能力，造成結(jié)構(gòu)的有效截面積減小，結(jié)構(gòu)的剛度也隨之降低。如材料處于脆性狀態(tài)，則拉伸殘余應(yīng)力和外部載荷應(yīng)力疊加有可能使局部區(qū)域的應(yīng)力首先達(dá)到斷裂強(qiáng)度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)早期破壞。焊接變形的危害：降低裝配質(zhì)量；影響外觀質(zhì)量、降低承載能力；增加矯正工序，提高制造成本。四、儲(chǔ)罐施工過(guò)程中預(yù)防焊接應(yīng)力及焊接變形的技術(shù)措施組裝技術(shù)措施儲(chǔ)罐由于直徑較大、板材厚度較薄，焊縫多，焊接量較大。如果沒(méi)有得當(dāng)?shù)目刂品椒?，底板局部便?huì)產(chǎn)生起拱、鼓包顯現(xiàn)，焊接應(yīng)力難以釋放。壁板縱縫、環(huán)縫局部會(huì)凹陷或者出現(xiàn)扁平。采用排版、合理的焊接順序剛性固定、反變形等方法可以有效地減少焊接應(yīng)力及變形。儲(chǔ)罐排版要符合《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工規(guī)范》GB50128-2014規(guī)范的要求，焊接要分散、對(duì)稱(chēng)布置。排版時(shí)候盡可能減少焊縫數(shù)量，選擇板幅比較寬、板長(zhǎng)較長(zhǎng)的鋼板作為壁板以減少焊縫數(shù)量，進(jìn)而減少焊接工作量。為了避免焊縫過(guò)于集中，上下兩帶壁板的縱縫需錯(cuò)開(kāi)距離為板長(zhǎng)的1/3,不小于300mm。由此減少焊接應(yīng)力及變形出現(xiàn)的可能性。底板邊緣板對(duì)接接頭采用不等間隙，間隙要外小內(nèi)大；采用反變形措施，在邊緣板下安裝楔鐵，補(bǔ)償焊縫的角向收縮。壁板卷制中要用弧形樣板檢查邊緣的弧度，避免壁板縱縫組對(duì)時(shí)形成尖角?？捎没⌒巫o(hù)板定位控制縱縫的角變形。（2）焊接技術(shù)措施在儲(chǔ)罐焊接應(yīng)根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告，編制合理的焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，采取對(duì)稱(chēng)焊、分段焊、跳焊等方法減少焊接變形。底板控制焊接變形的措施1＞底板焊接分為中幅板焊接、邊緣板焊接、中幅板與邊緣之間的收縮縫焊接。罐底焊接工藝原則：采用收縮變形最小的焊接工藝及焊接順序。合理的焊接順序，使焊縫有自由收縮的余地，降低焊接中的殘余應(yīng)力。焊接順序：中幅板焊縫T罐底邊緣板對(duì)接焊縫靠邊緣的300mm部位T罐底與罐壁板連接的角焊縫（在底圈壁板縱焊縫焊完后施焊）T邊緣板剩余對(duì)接焊縫T邊緣板與中幅板之間的收縮縫。（由內(nèi)向外原則）2＞中幅板應(yīng)該先焊接短焊縫，后焊接中幅板長(zhǎng)焊縫。焊接前要將長(zhǎng)焊縫的定位焊點(diǎn)全部鏟開(kāi)，用定位板固定。遵循由罐中心向四周并隔縫對(duì)稱(chēng)焊接的原則，分段退焊或跳焊。見(jiàn)圖1-1：從中心向兩端隔縫焊接。即先焊接長(zhǎng)焊縫1，再焊接長(zhǎng)焊縫2；打底焊接采用分段跳焊法，焊接前必須做反變形措施，焊接完成后用鐵錘敲擊焊道，以矯正變形和釋放應(yīng)力。1長(zhǎng)焊縫1焊接時(shí)，以長(zhǎng)焊縫中心為基點(diǎn)，先焊接中心部位長(zhǎng)縫2?3m（先將中心固定）。再根據(jù)長(zhǎng)焊縫長(zhǎng)度，從中心向兩端分布4?6名焊工同時(shí)進(jìn)行焊接，采用分段退焊法（見(jiàn)圖2-2）進(jìn)行焊接。2中幅板焊接完成后，再焊接邊緣板對(duì)接焊縫靠近邊緣300mm的位置，邊緣板對(duì)接焊縫坡口須進(jìn)行PT檢測(cè)、焊接完成后進(jìn)行RT檢測(cè)。然后倒裝法組裝各帶壁板。完成后，焊接邊緣板剩余對(duì)接焊縫。最后焊接邊緣板與中幅板之間的收縮焊縫。3＞罐底與罐壁連接的角焊縫：先焊內(nèi)側(cè)環(huán)形角縫，再焊外側(cè)環(huán)形角縫。由數(shù)對(duì)焊工對(duì)稱(chēng)均勻分布，同一方向進(jìn)行分段焊接。初層焊道采用分段退焊或跳焊法。壁板控制焊接變形的措施1＞焊接工藝原則：先焊縱向焊縫，后焊環(huán)向焊縫。環(huán)縫焊工要對(duì)稱(chēng)分，沿同一方向施焊。2＞焊接順序：罐壁縱向焊縫T組對(duì)第一圈和第二圈環(huán)縫T組對(duì)縱向焊縫焊接活口T第一圈與第二圈環(huán)縫T縱向焊縫活口焊縫T下一圈壁板縱向焊縫，以此類(lèi)推。3＞打底焊時(shí)，焊工要分段跳焊或分段退焊。4＞在焊接薄板時(shí)，應(yīng)采用*3.2的焊條，采用小電流、快速焊的焊接參數(shù)施焊，采用小焊接熱輸入，減少焊縫的熱輸入量，降低焊接應(yīng)力，減少焊接變形。罐頂焊接工藝1＞焊接工藝原則：先短后長(zhǎng)，先內(nèi)后外。儲(chǔ)罐焊接剛性固定法及反變形法為了防止儲(chǔ)罐薄板焊接變形，在環(huán)焊縫兩側(cè)加型鋼、壓鐵或楔子壓緊固定。在縱焊縫采用弧形加強(qiáng)板，日字形夾具進(jìn)行剛性固定。反變形法，在儲(chǔ)罐底板焊接時(shí)，為了抵消焊接變形，在焊前組對(duì)時(shí)，先將焊縫向焊接變形相反的方向進(jìn)行人為的變形，只要預(yù)計(jì)準(zhǔn)確，反變形法控制得當(dāng)，就能取得良好的效果。焊接變形超出規(guī)范要求時(shí)，可通過(guò)機(jī)械矯正、火焰加熱矯正兩種方式矯正。五、儲(chǔ)罐檢驗(yàn)與試驗(yàn)（一）焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)焊縫外觀檢查前要將熔渣、飛濺清理干凈。（1）焊縫表面及熱影響區(qū)不得有裂紋、氣孔、夾渣、弧坑和未焊滿等缺陷。（2）儲(chǔ)罐罐壁內(nèi)側(cè)焊縫余高W1mm。（3）對(duì)接焊縫的咬邊深度W0.5mm，連續(xù)長(zhǎng)度W100mm，兩側(cè)咬邊總長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)該焊縫總長(zhǎng)度的10%。焊縫無(wú)損檢測(cè)（1）罐壁鋼板最低標(biāo)準(zhǔn)屈服強(qiáng)度＞390MPa時(shí)，焊接完畢后應(yīng)至少經(jīng)過(guò)24h后再進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。（2）罐底厚度籍10mm的罐底邊緣板，每條對(duì)接焊縫外端300mm應(yīng)進(jìn)行射線探傷，質(zhì)量等級(jí)應(yīng)符合規(guī)范要求。（3）罐壁焊縫的無(wú)損檢測(cè)應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件要求，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，按照《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐施工規(guī)范》GB50128-2014的規(guī)定執(zhí)行。（4）當(dāng)板厚＞12mm時(shí)，可采用衍射時(shí)差法超聲檢測(cè)。六、結(jié)束語(yǔ)在儲(chǔ)罐