大型原油儲罐底板焊接及變形控制

1、大型原油儲罐底板焊接及變形控制摘要： 大型儲罐底板焊接及變形控制是保證儲罐整體施工質(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)實踐證明合理、有效的儲罐底板焊接方法及防變形措施。關(guān)鍵詞： 儲罐底板；焊接；變形；控制1 概 述 10萬m 3 原油儲罐內(nèi)徑81m，底板采用對接接頭形式。罐底板的焊接質(zhì)量在很大程度上決定了儲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m 3 原油儲罐，通過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12m，板厚12mm；邊緣板為日本NKK公司的SPV490Q低合金高強鋼板，板厚18mm。該儲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稱排列，便于在焊接過程中均布焊工、等速、同步施焊，減小焊接變形。3 中幅板焊接方法的選擇 目前國內(nèi)10萬m 3 原油儲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，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)見表1。3.1 罐底板的焊接原則 在罐底板的焊接過程中，應(yīng)始終遵循以下的焊接原則：先焊短焊縫，后焊中長焊縫，然后焊接通長焊縫（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行收縮縫的焊接。3.2 罐底板的焊接順序 由于排板時中幅板由中心向四周對稱排列，因此，焊接時應(yīng)由中心向四周對稱焊接，采用分段退焊，焊接時焊工均勻分布，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，底板中幅板對接焊縫的坡口形式見圖2，底板中幅板與邊緣板收縮縫的坡口形式見圖3。4 底板中幅板的焊接 4.1 底板中幅板墊板的鋪設(shè)與點焊 底板所有對接焊縫下墊100mm寬與焊縫等長的墊板（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。墊板點焊與中幅板鋪設(shè)同步進行，先點焊固

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

6、焊。焊前先進行加固，丁字縫處用卡具加固，如圖5所示。中長焊縫兩端各用1塊厚為20mm的鋼板墊起，補償焊接過程中產(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、隔段跳焊的方法進行，長度為400mm，嚴格控制4名焊工的焊接速度及焊接工藝參數(shù)。用埋弧焊進行蓋面焊接時，將焊縫均勻分為4段，采用分段退焊，焊接時錯開接頭部位。 廊板長度為3m的拼縫由2名焊工按分段退焊、隔段跳焊的原則打底， 每段長度400mm， 埋弧焊填充蓋面焊接時，錯開焊接接頭。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、隔段跳焊且沿一個方向施焊， 每段長400mm。對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， 焊接時將焊縫均分為4段， 每段由"臺埋弧焊機焊接。在每臺埋弧焊機的焊接區(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臺埋弧焊機同時施焊， 嚴格控制焊接速度，做到等速、同步施焊，焊接時錯開接頭部位。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，待龜甲縫焊接時一并焊接。邊緣板對接焊縫在罐壁板組裝前先焊接300mm，然后按100%RT進行探傷，達到JB4730-1994級為合格。邊緣板對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)外焊完前不可點焊，使其處于自由狀態(tài)，龜甲縫焊接時采取加固措施，見圖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，同時在中幅板焊縫焊接前，采取了沿焊縫長度方向進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度約為800mm的背杠進行加固，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