10萬m3原油儲罐底板現(xiàn)場焊接及變形控制

田 野

錦州石化監(jiān)理公司 遼寧錦州 121001

10萬m3原油儲罐底板現(xiàn)場焊接及變形控制

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

儲罐底板 焊接 變形 控制

1 概述

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

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m3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)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。

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，并做好對板材本身和坡口的各項(xiàng)檢測工作，從而盡量減小罐底板在組對和焊接過程中的變形。

3 底板的焊接

3.1 中幅板焊接方法的選擇

目前國內(nèi)10萬m3原油儲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。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稱排列，因此焊接時(shí)應(yīng)由中心向四周對稱焊接。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

儲罐安裝前，必須對基礎(chǔ)進(jìn)行復(fù)查，確?；A(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 罐底板的組對與焊接

4.2.1 罐底邊緣板的組對與焊接

(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)形墊板在邊緣板對接縫焊接時(shí)的自由收縮。

（4） 邊緣板焊接前，為了減少對焊縫的角變形，在組對點(diǎn)固焊后，用龍門卡具加固以防止焊接過程中變形如圖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，焊完第一遍和最后一遍后分別進(jìn)行滲透探傷，Ⅱ級合格。

（6）邊緣板剩余的對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 罐底中幅板的組對與焊接

（1）中幅板的鋪設(shè)由罐底中心分成四個(gè)對稱的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，小板與邊緣板對接環(huán)形收縮縫處的小板應(yīng)至少長出150mm，待邊緣板對接焊縫及中幅板對接縫焊接完畢后，再切割、組對環(huán)形收縮縫。

（3）中幅板組對的點(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)焊長度宜在20～30mm，間距150mm。

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

（5）中幅板帶板對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好后再焊接。

（7）廊板對接短縫的焊接方法同帶板對接焊縫一樣。

（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 邊緣板與中幅板對接收縮縫的組對與焊接

（1）收縮縫焊接前，應(yīng)先將邊緣板對接焊縫及中幅板小板對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，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（修訂版）[S]，中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8

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

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1672-9323（2011）04-0055-03

2010-05-21）