大型儲罐施工中焊接變形控制探討

楊 志

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

0 引言

大型儲罐在后期的使用過程中，焊接質(zhì)量對使用壽命有著嚴重的影響，我們必須對焊接變形進行科學合理的控制，才能避免大型儲罐施工中出現(xiàn)應力集中或外觀尺寸變形等現(xiàn)象。

1 對儲罐造成焊接變形的種類和因素

1.1 焊接變形的種類

大型儲罐在焊接過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)問題，就會對后期大型儲罐的裝配產(chǎn)生影響，不符合圖紙設計要求，出現(xiàn)波浪變形問題[1]。

1.2 影響焊接變形的因素

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

（1）焊縫截面積對焊接變形的影響

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）焊接熱輸入對焊接變形的影響

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

（3）部件的預熱和層間溫度對焊接變形的影響

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

（4）焊接方法對焊接變形的影響

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，二氧化碳氣體保護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）接頭形式對焊接變形的影響

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

2 對焊接變形進行控制的措施

2.1 通過科學的選擇排版法控制焊接變形

大型儲罐的結(jié)構(gòu)設計過程中，想要采取增加板厚的方式來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。即使我們增加了大型儲罐鋼板的厚度，但是受到大型儲罐直徑的影響，也沒有很好的實現(xiàn)焊接變形的有效的控制。科學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，保障大型儲罐整個底板焊透，實現(xiàn)大型儲罐整體焊接質(zhì)量的提升；想要對大型儲罐鋼板整體結(jié)構(gòu)剛性的提升，可以適當?shù)募友b加強筋，避免儲罐底板出現(xiàn)失衡，加強儲罐底板的抗變形能力，降低焊接變形出現(xiàn)幾率；大型儲罐材質(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，有效控制儲罐縱向焊縫的收縮量。縱向應力與縱向收縮量有著密切的關系，縱向應力下降的同時縱向收縮量也相應的減少，避免焊接時發(fā)生波浪變形[3]。如果使用的板幅尺寸較小，就會造成焊縫數(shù)量的增加，同時縱向收縮量、縱向應力數(shù)值、焊縫總長度、焊縫數(shù)量等也相應的增加，造成焊接波浪變形量的增加。因此應用科學合理的排版法，根據(jù)實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合理性

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

2.3 控制焊接加熱的次數(shù)

焊接過程中，焊接加熱次數(shù)的增加，也會加大大型儲罐焊接過程中焊接變形現(xiàn)象的發(fā)生幾率，因此我們需要根據(jù)實際的情況，有效的控制焊接加熱次數(shù)，控制焊接過程中焊接變形量。尤其是焊接中幅板的過程中，想要保障大角焊縫的焊接質(zhì)量，就要對現(xiàn)有的加工工藝進行完善，引進新型的加工工藝，保障中幅板焊縫填充及蓋面焊接工作的一次性完成，實現(xiàn)大型儲罐整體焊接質(zhì)量的進一步提升，降低發(fā)生焊接變形的幾率。

2.4 使用分段退焊的方法進行焊接

對焊接加熱次數(shù)進行有效控制的同時，還可以采取分段退焊的方式，有效的降低焊接過程中因為收縮產(chǎn)生的焊接變形量。焊接過程中，一條焊縫可以分為幾段進行焊接，設置多個焊接的起點和終點，分段退焊的焊接方式其主要的優(yōu)點就是有效控制焊接應力，保障焊接應力平均分散開來，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

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

4 結(jié)語

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