大型儲(chǔ)罐施工中焊接變形控制探討

楊 志

（大慶油田工程建設(shè)有限公司國(guó)內(nèi)工程事業(yè)部，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

大型儲(chǔ)罐在后期的使用過(guò)程中，焊接質(zhì)量對(duì)使用壽命有著嚴(yán)重的影響，我們必須對(duì)焊接變形進(jìn)行科學(xué)合理的控制，才能避免大型儲(chǔ)罐施工中出現(xiàn)應(yīng)力集中或外觀尺寸變形等現(xiàn)象。

1 對(duì)儲(chǔ)罐造成焊接變形的種類和因素

1.1 焊接變形的種類

大型儲(chǔ)罐在焊接過(guò)程中垂直方向上焊縫產(chǎn)生的收縮為橫向收縮變形，水平方向上焊縫產(chǎn)生的收縮為縱向收縮變形。角變形就是焊縫在橫向或者縱向收縮變形的影響下，平面產(chǎn)生的角度變化。彎曲變形主要指的就是大型儲(chǔ)罐部件在受到縱向或者橫向變形的影響下，產(chǎn)生的彎曲，尤其是薄板的焊接過(guò)程中，很容易出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象，造成薄板板面翹曲，一旦焊接質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)對(duì)后期大型儲(chǔ)罐的裝配產(chǎn)生影響，不符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，出現(xiàn)波浪變形問(wèn)題[1]。

1.2 影響焊接變形的因素

想要有效的控制大型儲(chǔ)罐施工中可能出現(xiàn)的焊接變形問(wèn)題，就要分析其產(chǎn)生焊接變形的原因，采取科學(xué)合理的有效預(yù)防措施，下面我們對(duì)大型儲(chǔ)罐焊接變形影響因素進(jìn)行分析，主要由以下幾點(diǎn)：

（1）焊縫截面積對(duì)焊接變形的影響

焊縫的截面積主要指的就是熔合線范圍內(nèi)金屬面積，焊接的變形量會(huì)隨著焊縫截面積的增加而變大，焊縫截面積受到橫向角變形、縱向角變形的影響是一樣的，在保障板材厚度一致的情況下，大型儲(chǔ)罐焊縫的變形量隨著焊縫橫截面積坡口的增加而變大；

（2）焊接熱輸入對(duì)焊接變形的影響

通常情況下，高溫加熱區(qū)域會(huì)隨著縱向、橫向、角度等熱輸入的增加而變大，增加冷卻時(shí)間，焊接變形量可能受到接頭變形量的影響[2]；

（3）部件的預(yù)熱和層間溫度對(duì)焊接變形的影響

一般情況下，熱輸入會(huì)隨著層間和預(yù)熱溫度的升高而變大，增加冷卻時(shí)間，增加收縮變形量，造成焊接變形現(xiàn)象；

（4）焊接方法對(duì)焊接變形的影響

焊接方法造成的熱輸入在工作環(huán)境不變的情況下差別是微乎其微的，收縮值存在一定的差異。埋弧自動(dòng)焊是目前常用幾種焊接方法中造成收縮變形量最大的一種，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是造成收縮變形量最小的一種，手工電弧焊產(chǎn)生的收縮變形量居中；

（5）接頭形式對(duì)焊接變形的影響

目前比較常用的焊縫焊接方式有角焊、對(duì)焊、堆焊等，每個(gè)焊接方式都有自身的特點(diǎn)，需要我們根據(jù)實(shí)際的情況選擇不同的焊接方式，對(duì)焊接變形有著不同的影響。

2 對(duì)焊接變形進(jìn)行控制的措施

2.1 通過(guò)科學(xué)的選擇排版法控制焊接變形

大型儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，想要采取增加板厚的方式來(lái)有效控制焊接變形是僅僅不夠的，只能增加企業(yè)的施工成本，加大焊接的難度。即使我們?cè)黾恿舜笮蛢?chǔ)罐鋼板的厚度，但是受到大型儲(chǔ)罐直徑的影響，也沒(méi)有很好的實(shí)現(xiàn)焊接變形的有效的控制。科學(xué)排版法主要采取帶墊板焊接接頭的方式，焊縫成型的難度下降，保障大型儲(chǔ)罐整個(gè)底板焊透，實(shí)現(xiàn)大型儲(chǔ)罐整體焊接質(zhì)量的提升；想要對(duì)大型儲(chǔ)罐鋼板整體結(jié)構(gòu)剛性的提升，可以適當(dāng)?shù)募友b加強(qiáng)筋，避免儲(chǔ)罐底板出現(xiàn)失衡，加強(qiáng)儲(chǔ)罐底板的抗變形能力，降低焊接變形出現(xiàn)幾率；大型儲(chǔ)罐材質(zhì)的選擇也是十分重要的，尤其是選擇正確規(guī)格尺寸的板幅，其中底板板幅的選擇要盡量較大規(guī)格尺寸，減少焊接焊縫的數(shù)量，有效控制儲(chǔ)罐縱向焊縫的收縮量?？v向應(yīng)力與縱向收縮量有著密切的關(guān)系，縱向應(yīng)力下降的同時(shí)縱向收縮量也相應(yīng)的減少，避免焊接時(shí)發(fā)生波浪變形[3]。如果使用的板幅尺寸較小，就會(huì)造成焊縫數(shù)量的增加，同時(shí)縱向收縮量、縱向應(yīng)力數(shù)值、焊縫總長(zhǎng)度、焊縫數(shù)量等也相應(yīng)的增加，造成焊接波浪變形量的增加。因此應(yīng)用科學(xué)合理的排版法，根據(jù)實(shí)際情況選擇正確尺寸的板幅，也是降低焊接波浪變形發(fā)生幾率的重要措施。

2.2 保證焊接順序的科學(xué)合理性

大型儲(chǔ)罐的焊接過(guò)程中，焊接的順序也是十分重要的，是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，我們需要根據(jù)實(shí)際情況選擇正確的焊接順序，降低在焊接中幅板、大角焊縫過(guò)程中焊接變形量，減少焊接中幅板、大角焊縫過(guò)程中出現(xiàn)的焊接應(yīng)力。

2.3 控制焊接加熱的次數(shù)

焊接過(guò)程中，焊接加熱次數(shù)的增加，也會(huì)加大大型儲(chǔ)罐焊接過(guò)程中焊接變形現(xiàn)象的發(fā)生幾率，因此我們需要根據(jù)實(shí)際的情況，有效的控制焊接加熱次數(shù)，控制焊接過(guò)程中焊接變形量。尤其是焊接中幅板的過(guò)程中，想要保障大角焊縫的焊接質(zhì)量，就要對(duì)現(xiàn)有的加工工藝進(jìn)行完善，引進(jìn)新型的加工工藝，保障中幅板焊縫填充及蓋面焊接工作的一次性完成，實(shí)現(xiàn)大型儲(chǔ)罐整體焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提升，降低發(fā)生焊接變形的幾率。

2.4 使用分段退焊的方法進(jìn)行焊接

對(duì)焊接加熱次數(shù)進(jìn)行有效控制的同時(shí)，還可以采取分段退焊的方式，有效的降低焊接過(guò)程中因?yàn)槭湛s產(chǎn)生的焊接變形量。焊接過(guò)程中，一條焊縫可以分為幾段進(jìn)行焊接，設(shè)置多個(gè)焊接的起點(diǎn)和終點(diǎn)，分段退焊的焊接方式其主要的優(yōu)點(diǎn)就是有效控制焊接應(yīng)力，保障焊接應(yīng)力平均分散開來(lái)，降低底板可能發(fā)生塑性變形的區(qū)域范圍，有效控制焊接收縮量，避免出現(xiàn)焊接變形現(xiàn)象。

3 其他部位焊接變形的控制

大型儲(chǔ)罐施工過(guò)程中，除了以上重大部件的焊接之外，還要注意其他部位焊接時(shí)可能出現(xiàn)的焊接變形量，例如在焊接大型儲(chǔ)罐的環(huán)向焊縫時(shí)，主要采取斷焊的焊接方式，然后焊接段焊之間的焊縫，避免在焊接過(guò)程中出現(xiàn)焊接變形。焊接過(guò)程中一定要焊透，保障焊接質(zhì)量，防止發(fā)生翹曲變形，避免雨水從儲(chǔ)罐的焊縫侵入到內(nèi)部。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上的研究和分析發(fā)現(xiàn)，大型儲(chǔ)罐施工中焊接變形控制是十分重要的，直接影響大型儲(chǔ)罐的整體質(zhì)量，隨著我國(guó)石油經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大型儲(chǔ)罐需求量的不斷增加，大型儲(chǔ)罐的使用壽命與使用質(zhì)量是其中的關(guān)鍵，我們要不斷的引進(jìn)先進(jìn)的焊接技術(shù)，積累焊接經(jīng)驗(yàn)，廣泛的應(yīng)用在大型儲(chǔ)罐的施工過(guò)程中，促進(jìn)我國(guó)石油企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。