立式拱頂儲罐鉚工安裝工藝變形的控制

摘要：本文總結了立式拱頂儲罐制造安裝過程中控制變形的經驗，鉚工工藝從罐底、罐頂、罐壁三個部位來說明安裝過程中對變形的控制。

關鍵詞：儲罐;變形;工藝;控制

一、前言

儲罐的變形控制是保證儲罐外觀質量的關鍵環節，儲罐在制造中常見的變形是焊接變形和安裝變形。本文以立式拱頂儲罐為例總結了控制變形的經驗，通過鉚工工藝及其他方面行之有效的防變形措施，可以有效的避免應力集中造成的變形，提高施工質量。

二、鉚工工藝對變形的控制

對于小于5000m³立式拱頂儲罐安裝，目前主要采用倒裝法。采用正確的組焊順序以及合理的防變形措施，對控制變形有著重要的作用。以下從罐底、罐頂、罐壁三個部位來闡述施工中對變形的控制。

1.#罐底變形的控制

罐底一般采用中幅板和邊緣板搭接的形式鋪設，其變形主要是罐底焊縫收縮不均，造成罐底局部變形過大。為了減少鋼板和焊縫中的內應力，同時使熱量盡可能均勻分布，防變形措施主要從以下四方面考慮：

（1）中幅板的鋪設及尺寸設計。綜合考慮鋼板尺寸和施工規范進行底板二次排版，盡可能使焊縫最少，且焊縫以中心線對稱布置。這樣整個罐底的焊縫收縮較小且收縮相對均勻，底板鋪設直徑比設計直徑大1.5‰，以補償焊接收縮量。

（2）中幅板的焊接及變形控制。先焊短焊縫，后分片施焊較長焊縫，最后施焊分片間的搭接焊縫。采用分段分層退步施焊法，且焊縫寬、高以板厚為宜，不應過高和過寬，這樣焊縫收縮量盡可能小且收縮均勻，焊完后，用錘擊消除部分內應力。每條長縫焊接應使兩名焊工從焊縫中心向兩頭對稱施焊，分段長度以300～500mm長為宜，且要采用隔縫跳焊的方法，留出適當的收縮焊縫。

（3）邊緣板的對接焊縫焊接及變形控制。先只焊靠外側的焊縫300mm的部位，且在組裝罐壁之前焊接、探傷結束。其墊板于兩邊緣板緊貼，間隙小于1mm，保證焊縫焊透，既可提高探傷的合格率，也有利于變形的控制。且對接縫內側的焊縫間隙比靠外側的焊縫間隙大2～3mm，避免由于罐壁與罐底角焊縫施焊完成后，邊緣板外部收縮較大，而對接縫內部已無處收縮造成上拱變形。焊縫焊接時應采用分層反向施焊，焊完后，用錘擊消除部分內應力。

（4）最后進行中幅板與邊緣板搭接縫的焊接，可使壁板與罐底的角焊縫產生的收縮應力得以釋放，減小罐底的整體變形。焊接時要多名焊工對稱均布，采用分段退步法同向施焊，焊后錘擊消應處理。這樣焊接應力較小且分布較均勻，使焊縫收縮變形較小、均勻，可克制局部變形過大的毛病。

2.#罐頂變形的控制

罐頂由多塊瓜皮板和加強筋組成，焊縫一般采用搭接形式，其變形一般是由于焊縫收縮不均勻產生局部較大下凹，瓜皮板數量太少會導致板與板形成尖角。防變形可采用以下五個措施：

（1）選擇合理的瓜皮數。根據罐頂球半徑、油罐直徑、設計圖紙、最少焊縫、施工經驗、經濟效益等幾方面來選擇罐頂瓜皮板的數量，以保證最小的變形量。

（2）瓜皮板拼接變形控制。為了節約成本，很多時候瓜皮板需要拼接，瓜皮板的拼接焊縫焊完后，應錘擊焊縫作消應處理，視實際情況來確定是否需要機械滾壓成形。

（3）重視頂板及加強筋的成型加工及堆放。需制作若干個與罐頂半徑相同的曲面胎具，用以分片組焊瓜皮板和加強筋，保證加強筋的弧度，且可用于帶龍骨瓜皮板的堆放，防止堆放時因自重而產生變形。

（4）調整瓜皮板組裝時的弧度。應利用中心托盤和包邊角鋼上焊接角鋼段（開口方向朝罐中心），并利用角鋼割制而成的楔形鐵來調整罐頂曲面，用樣板尺檢查弧度。

（5）采用先點焊后跳焊、先外后內再外的焊接順序。瓜皮板調整完畢后，應先分段點焊瓜皮板外側，然后到罐內將各瓜皮板之間的骨架焊接，跳焊完瓜皮板間搭接縫的內側，再焊外側焊道，這樣在焊外側焊縫前整個罐頂已成為一個整體，剛性增強，可有效抵抗外側焊縫的收縮變形。外側搭接焊縫焊接應使用多名焊工對稱均布從中心向外側分段反向施焊，且應采用隔縫對稱施焊進行，這樣使整個罐頂受熱均勻，局部受熱較小，可有效減小罐頂變形。

3.#罐壁變形的控制

儲罐罐壁一般采用對接焊縫，變形主要是罐壁局部內凹、環縫部位掐腰較大，薄板部位和丁字縫處由于應力集中焊縫變形比較嚴重。采用如下九個措施減小變形：

（1）壁板下料尺寸的控制。下料時使用專用切割小車，嚴格控制壁板寬度，使每圈壁板的寬度偏差在1mm的范圍內，環縫間隙基本一致，整圈環縫收縮量盡可能一致，可減少局部變形過大的情況發生。且圈板的周長按照直徑的0.25‰進行遞增，正好抵消焊接時縱縫和環縫產生的收縮量，否則油罐將成為頭大腳小的倒圓錐罐。

（2）壁板預制變形控制。壁板預制滾圓時，弧度要達到要求，且要減少板兩頭直邊存在量，做好壓頭工作，這樣可減少組裝時形成的內應力和局部變形，組裝時使用曲面胎具小車運至安裝現場。

（3）脹圈的制作。脹圈在滾圓時，對兩頭的直邊，采用割除的辦法，以保證脹圈的弧度。脹圈撐圓應采用10t千斤頂，千斤頂過小撐力不夠，環縫收縮易出現掐腰現象，千斤頂過大易使裝圈變形較大，加大罐壁變形量。

（4）重視第一圈板的組裝，保證其垂直度。在底板上劃出罐內壁直徑圓，并點焊限位鐵，間隔500～600mm，同時在外側30mm處點焊角鋼段，位置與限位鐵相對應，以便利用打緊楔鐵保證罐壁的垂直。

（5）利用加強弧板，控制縱縫的變形。縱縫易產生內凹變形，在焊接時應在內部焊縫處上下各加一加強弧板，且采用分段反向法施焊，打底層3～4根焊條為一段，填充層可分為4段（兩段先焊），蓋面層可由底端焊接到頂端，焊完后用錘擊消除應力。這樣焊縫處剛性較大，且受熱均勻，可減小焊縫變形。

結論

文中所述立式儲罐采用合理的鉚工工藝等防變形措施，保證油罐的外觀成形良好。對油罐的罐壁進行變形測量發現均滿足標準要求。

參考文獻：

[1].GB 50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工規范》

作者簡介：

錢媛，女，1980年生，工程師，畢業于中國石油大學，現從事化工設備設計工作。