儲罐拼接底板焊接變形產生原因及對策

馮光彬

（福建福維股份有限公司,福建 永安 366000）

儲罐底板是由鋼板材料拼接制作而成，儲罐拼接底板是最重要部位，很容易因掌握不好焊接導致底板結構變形，例如波浪變形就是較為常見的底板變形。

1 工程案例闡述

某安裝工程企業承建了化工廠的2000m3和2500m3立式儲油罐焊接工作（二者各一臺），受到焊接工藝方法、焊接順序等不同影響，2000m3和2500m3立式儲油罐焊接效果存在差異性。在對2000m3儲油罐焊接時拼接焊接效率低下，質量無法保障，導致這一結果出現的原因為該企業為了節省時間在預期時間內完成焊接工作，在夜間安排多名工作人員同時對立式儲罐底板進行焊接施工，導致底板出現變形不得以返修。在問題出現后，不斷總結和反思以往失敗經驗后，采取了更為嚴厲、科學的工藝控制舉措，再次對2500m3立式儲油罐底板操作焊接效果佳質量得到保障，節省返修等問題處理時間。2000m3和2500m3立式儲油罐二者均是立式圓通型結構，儲油罐的直徑為15m，高度分別是H1=16m，H2=13m,儲油罐的容積分別是V1=2500m3、V2=2000m3，罐的材料為Q235-B，儲罐筒體厚度從上部開始一直到最下層一次為6mm、8mm、10mm、12mm（呈遞增趨勢），底板的厚度為10mm，上部封頭的頂板選擇的是SR18000拼接頂板厚度為6mm。

2 儲罐拼接底板焊接變形出現原因

2.1 焊接應力與變形出現原因

在焊接時，焊接縫臨近的金屬和熱影響區域溫度上漲（被加熱后出現高溫問題），被加熱的部位體積出現膨脹，進而受阻導致壓縮變形問題出現。等臨近的金屬和熱影響區域的金屬漸漸冷卻和室內溫度接近時，由于該部位體積被壓縮，無法恢復到以往形狀和尺寸進而受到拉伸影響較大，在頻繁拉伸后下出現應力。這種拉伸產生應力在不同板厚、不同區域、不同深度均有所不同。其次不同儲罐焊接縫具體位置、儲罐所處的外部環境、儲罐體積膨脹量在高溫的影響下均受到約束，在溫度降到和室內溫度接近后儲罐產生的塑性與變形程度不同。

2.2 焊接順序帶來影響

焊接順序對應力分布具有一定影響，焊接順序不合理可能導致儲罐底板處焊接變形，應力分布過于集中或分散較不均勻。所以在焊接時焊接工作人員要注意到這一點，避免殘余變形問題出現和超標，在施焊環節利用合理舉措控制或者防止焊接應力。在工藝制造時，如果可以合理、科學選擇焊接的參數，控制焊接過程中熱輸入，能夠控制焊接應力，減少應力避免焊接變形，把焊接變形良好控制。對于焊接結構來說，要提高對焊接結構構成了解，掌握電壓、電流參數，把電壓、電流和焊接速度等控制在一定范圍內確保焊接結構不同參數穩定性，降低焊接順序安排對構建應力分布、焊接狀態、焊接后結果影響。

3 儲罐拼接底板焊接變形問題解決對策

3.1 優化儲罐拼接底板焊接順序的排列

本文主要就2500m3儲罐底板優化進行分析，在制儲罐拼接底板焊接期間施工單位總結以往2000m3儲罐底板局部拼接出現變形經驗和教訓，在對儲罐拼接底板焊接過程中，要科學分布收縮變量保證其以最小值狀態存在，合理安排儲罐拼接底板焊接順序。詳細儲罐拼接底板焊接順序安排包括以下幾個方面內容，其一：在中腹板焊接時要優先對單角縫隙進行焊接，再對短小縫隙焊接，最后對正面、單面搭接中長焊縫進行焊接。其二：焊縫c要在焊接邊緣板處靠近外緣位置300mm部位開展焊接，如果沒有在外緣300mm部位焊接，而是利用從內到外的順序去對接焊縫，必然會導致外側出現開口，而且不易處理（開口較為嚴重）。其三：筒體和焊接底板的連接角對d焊接。其四：邊緣板的對接縫處內側部分進行e縫隙焊接工作。其五：中腹板和邊緣板連接處進行f焊接縫焊接操作。在a、b、c、d、e、f焊接實際實際焊接時，被多名焊接人員利用對稱方法開展焊接工作，第一層中焊道主要四利用了退焊方法。

3.2 做好儲罐底板的預制工作

為了避免儲罐拼接底板焊接變形問題出現，也要做好底板的預制工作。，在鋼板邊緣處利用火焊進行切割，打磨氧化層。最后為了確保氧化層的平滑度，必須明確預制施工流程，做好材料準備和切割施工工作，堅決抵制其出現分層、夾渣、裂紋等問題。儲罐底板的預制施工具體流程包括：施工準備階段工作、材料檢查和驗收工作、劃線和復驗階段、切割和打磨施工。底板預制需依據以下標準開展：儲罐底部位置排版設計直徑可放大0.1%到0.15%，罐邊緣板沿著罐底部半徑方向的最小尺寸不可低于700mm，中幅板長度要高于2000mm，寬度則不可小于1000mm，任意底板相互間距離應高于300mm。

4 結束語

綜上所述，在儲罐拼接底板焊接時，焊接縫臨近位置金屬和熱影響區域被不斷加熱，受到溫度影響較大進而出現高溫現象，導致加熱的體積出現膨脹、壓縮變形出現應力，導致儲罐焊接頭因疲勞開裂，應力被侵蝕、焊接殘余問題頻發。焊接殘余出現變形問題對產品的外觀結構、性質具有直接影響，如焊接殘余變形嚴重將會降低產品質量，導致產品不合格，需加以關注及時控制。其次，在不同工藝中，底板焊接順序對焊接的變形和殘余應力分布影響較大，應利用設計有序焊接順序舉措，控制焊接殘余應力，做好儲罐底板預制工作和材料選擇工作，提高操作人員技能水平和素養，避免焊接殘余出現變形。

[1]鄧建.儲罐底板焊接變形的控制方法[J].化工建設工程,2003(03):19-23.

[2]王春娟.固定式低溫容器應變強化設計與制造研究[D].華南理工大學,2015.