淺談大型罐底板焊接變形與防變形措施

姜筱琛

摘 要：大型罐底板由于其面積比較大，在焊接過(guò)程中容易發(fā)生大面積的變形現(xiàn)象，變形的類型有很多中，如縱向變形、橫向變形、角變形以及彎曲變形等，嚴(yán)重影響著大型罐底板的承載能力，也影響著罐底板的使用壽命。因此，本文對(duì)其變形的類型進(jìn)行了分析，以此來(lái)提出了相應(yīng)變形的措施，為相關(guān)部門提供參考。

關(guān)鍵詞：大型罐底板 焊接變形 防變形措施

中圖分類號(hào)：TG441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（b）-0052-02

大型罐底板多用于石油化工領(lǐng)域、國(guó)防領(lǐng)域以及糧油儲(chǔ)存領(lǐng)域等，在制作大型罐時(shí)，最重要的環(huán)節(jié)就是底板的焊接，然而在焊接過(guò)程中，受焊縫長(zhǎng)度和寬度的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大面積變形的現(xiàn)象，當(dāng)焊縫的長(zhǎng)度縮短時(shí)會(huì)變形，焊縫的寬度減少時(shí)也會(huì)發(fā)生變形。如果發(fā)生變形的情況，就會(huì)影響到大型罐底板的承載能力，影響其使用壽命，因此，本文對(duì)于大型罐底板焊接變形與防變形措施的研究就具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。

1 大型罐底板焊接變形的類型

在大型罐底板焊接過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大面積的縱向收縮變形、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形以及波浪式變形等。

1.1 縱向收縮變形

縱向收縮變形主要是指某一個(gè)焊件在焊接后，在跟焊縫長(zhǎng)度平行的方向上發(fā)生的收縮變形。當(dāng)在鋼板上進(jìn)行焊接時(shí)，受焊波的影響，在縱向焊接時(shí)就會(huì)產(chǎn)生變形現(xiàn)象，其隨著焊縫的長(zhǎng)度、焊縫變形的面積以及焊縫兩側(cè)壓縮塑性變形的面積增加而增加。

1.2 橫向收縮變形

橫向收縮變形主要是指當(dāng)某一焊件在跟焊縫垂直的方向焊接后，發(fā)生變形的現(xiàn)象。相對(duì)應(yīng)的兩塊鋼板在對(duì)接焊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生橫向變形，受板厚、坡口形式、坡口角度以及間隙的影響，就會(huì)產(chǎn)生大面積的橫向收縮變形。

1.3 彎曲變形

彎曲變形主要是指，在沿著厚度或者偏心的位置進(jìn)行焊接過(guò)程中，其內(nèi)部的焊縫就會(huì)引起鋼板平面的彎曲現(xiàn)象。并且只要是焊縫不在構(gòu)件截面中性軸上時(shí)，不管是橫向收縮，還是縱向收縮，都會(huì)使得其發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象。

1.4 角變形

角變形主要是指沿著厚度的方向，內(nèi)焊縫寬度的改變就會(huì)發(fā)生角變形的現(xiàn)象。在焊接過(guò)程中，受焊接區(qū)板材厚度的影響，會(huì)發(fā)生角變形的現(xiàn)象，當(dāng)焊接區(qū)板材厚度不均勻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生橫向收縮，從而引發(fā)回轉(zhuǎn)變形，并且在焊接角時(shí)，受焊縫橫向收縮的影響，受焊縫厚度不一的影響，也會(huì)經(jīng)常性地發(fā)生角收縮的現(xiàn)象，這種也叫角變形。

1.5 波浪式變形

在大型罐底板焊接過(guò)程中，其焊后構(gòu)件產(chǎn)生形式為波浪型，就稱之為波浪式變形，其隨著焊縫的尺寸和焊接線能量的變化而變化。

2 大型罐底板焊接變形的控制措施

2.1 合理的焊接順序

為了控制大型罐底板焊接變形，可以采用合理的焊接順序，首先要從組裝邊緣板開始，然后在組裝中幅板，并保留100mm的縫隙，讓組裝的多塊中幅板搭在邊緣板上，然后開始焊接，先將中幅板進(jìn)行焊接，在焊接中幅板時(shí)，要從里往外地進(jìn)行焊接，將多個(gè)中幅板焊接在一起。其次在焊接焊縫，因?yàn)楹缚p的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，收縮力也比較大，在焊接時(shí)要注意保持焊縫的自由收縮，這樣才能保證焊接收縮量不會(huì)被邊緣板所阻礙，從而使大型罐底板的整體結(jié)構(gòu)不會(huì)變形。然后在開始焊接邊緣板，邊緣部?jī)?nèi)部不用焊接，直接焊接外部，并要等到邊緣板跟壁板之間的焊縫收縮后在開始焊接邊緣板。等到邊緣板焊接完成后，將收縮后的中幅板進(jìn)行切焊，再對(duì)這一部分的焊縫進(jìn)行焊接，這樣焊縫收縮后就會(huì)受到邊緣板的強(qiáng)力阻礙，從而使得整個(gè)中幅板受到拉伸作用，而不會(huì)產(chǎn)生波浪變形。

2.2 分段焊接法

分段焊接法，也就是倒退焊法。其主要是指先依次對(duì)各個(gè)段進(jìn)行焊接，讓每一段的終點(diǎn)跟上一段的起始點(diǎn)相重合，以此類推。如果每段焊接的長(zhǎng)度比較短，當(dāng)焊接完某段的焊縫時(shí)，并且達(dá)到上一段的起點(diǎn)時(shí)，兩者的溫差不是很大，如果每段焊接的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)時(shí)，兩端的溫差就比較大，也許當(dāng)某段的終點(diǎn)焊接到上一段的起點(diǎn)時(shí)，起點(diǎn)的溫度就已經(jīng)完全冷卻了，這樣巨大的溫度差就會(huì)產(chǎn)生發(fā)生大面積的變形。因此，在大型罐底板焊接過(guò)程中為了避免發(fā)生大面積的變形現(xiàn)象，必須要保證每一段的長(zhǎng)度不易太長(zhǎng)，長(zhǎng)度必須要保證不能超出焊接完一根電焊條所能完成的長(zhǎng)度。

2.3 減少焊接加熱次數(shù)

在大型罐底板焊接過(guò)程中，還可以通過(guò)減少焊縫加熱次數(shù)來(lái)控制焊接變形，如可以在焊接中幅板焊縫時(shí)，采用一次填充焊縫的方式，提高焊縫的焊接速度，以此來(lái)控制焊接變形。

3 大型罐底板焊接變形的案列分析

本文以中央儲(chǔ)備糧某直屬庫(kù)大型油罐底板焊接為例，來(lái)談防變形的控制措施。中央儲(chǔ)備糧某直屬庫(kù)大型油罐底板的直徑18m，由中幅板和弓形邊緣板組成，使用板厚 δ=16mm，橫向?yàn)閷?duì)接焊，縱向?yàn)榇罱雍浮?/p>

3.1 焊接過(guò)程中的變形類型

該氣柜整個(gè)底板焊接過(guò)程中會(huì)發(fā)生以下幾種變型的類型：中幅板受大面積的縱焊縫的影響，最易產(chǎn)生大面積的波浪式變形；弓形邊緣板焊接，受對(duì)接焊縫和環(huán)形焊縫的影響，極易引發(fā)收縮式變形現(xiàn)象；壁板主要是受壁板的立焊縫和角環(huán)形焊縫的影響，極易產(chǎn)生收縮式變形和角變形。

3.2 焊接過(guò)程中的防變形措施

3.2.1 中幅板的焊接

在焊接中幅板時(shí)，為了防止焊接變形，首先要對(duì)中幅板進(jìn)行鋪設(shè)，而且要保證以鋼板的中心線為主進(jìn)行對(duì)接式的鋪設(shè)，然后在對(duì)對(duì)接處進(jìn)行焊接，采用倒退焊接的方式進(jìn)行交錯(cuò)式焊接，也就是說(shuō)讓每條焊縫在焊接時(shí)分成兩塊來(lái)錯(cuò)開式的焊接，每焊接完一根，倒退一根，最后在整體的焊接，這樣就能讓其能夠自由收縮，防止焊接過(guò)程中的變形。

3.2.2 邊緣板的焊接

在焊接邊緣板時(shí)，也是先將邊緣板進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)成弓形，讓每塊邊緣板看上去像扇形，其外圈是圓形的形狀，內(nèi)圈則是平口，讓其鋪設(shè)結(jié)束以后，形成一個(gè)外圓內(nèi)棱的形狀。然后再對(duì)其進(jìn)行焊接，焊接時(shí)也是采用倒退焊接的方式，讓兩塊板和兩塊板對(duì)接的方式進(jìn)行焊接，在焊接過(guò)程中，要注意不要焊接邊緣板對(duì)稱的4條焊縫，留出多余的收縮縫隙，為后期的調(diào)整打好基礎(chǔ)，這樣就能防止邊緣板在焊接時(shí)發(fā)生變形的情況。

3.2.3 壁板焊接

在焊接壁板的過(guò)程中，首先在安裝壁板時(shí)就要注意留出壁板的收縮量，還要留出4條對(duì)稱的能夠收縮的縫隙，為后期的收縮調(diào)整做好基礎(chǔ)。在焊接時(shí)采用加強(qiáng)板來(lái)控制焊口，以此來(lái)防止焊接壁板時(shí)發(fā)生變形的情況，而且在焊接完成后，還要跟邊緣板進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接時(shí)也要留出跟邊緣板之間的收縮縫，縫隙要大于300mm，而且要交錯(cuò)進(jìn)行。同時(shí)在焊接壁板跟邊緣板時(shí)，也是采用倒退焊縫法，可以用一個(gè) 45°支撐架來(lái)進(jìn)行固定，以此來(lái)防止焊接時(shí)發(fā)生的角變形的現(xiàn)象。

3.2.4 中幅板與邊緣板的環(huán)焊接

在中幅板跟邊緣板的環(huán)進(jìn)行焊接時(shí)，也是采用倒退焊接法對(duì)其環(huán)焊縫進(jìn)行焊接，在焊接時(shí)將焊縫調(diào)整成最小的單元，再進(jìn)行焊接，最后再對(duì)整體進(jìn)行處理。在整個(gè)大型罐底板進(jìn)行焊接時(shí)，除了油管采用立焊的焊接方式外，其他的焊縫都是采用倒退焊接的方法進(jìn)行焊接。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在大型罐底板焊接過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生大面積的變形現(xiàn)象，如縱向收縮變形、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形以及波浪式變形等，嚴(yán)重影響著大型罐底板的承載能力。因此，在焊接過(guò)程中，必須要采用合理的焊接順序、采用分段退焊的方法，以及減少焊接加熱次數(shù)的方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制，從而延長(zhǎng)其使用壽命。

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