大型儲(chǔ)罐焊接變形控制方法

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1、大型儲(chǔ)罐焊接變形控制方法　　摘要：隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)。大型儲(chǔ)罐在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。在大面積薄板焊接工程中，焊接變形量的大小是衡量該工程成功與否的重要標(biāo)志，也是工程質(zhì)量好環(huán)的關(guān)鍵因素之一，因此控制焊接變形是人們十分重視而致力于研究的課題。關(guān)鍵詞：焊接變形大面積薄板控制方法中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：一、緒論鋼制儲(chǔ)罐是石油化工生產(chǎn)常用的容器設(shè)備，其焊接方法較多，如手工電弧焊、半自動(dòng)焊接和自動(dòng)焊接等方法。不管采取哪種焊接方法，在焊接過程中存在的主要問題是焊接變形問題，特別是儲(chǔ)罐底板焊縫多、板厚小，施工中時(shí)常會(huì)產(chǎn)生較大的波浪變形等。具體分析

2、焊接變形產(chǎn)生主要原因，并采取針對性的措施，將會(huì)取得良好的效果。二、焊接變形9焊接變形不僅影響產(chǎn)品的外觀和使用，過大的變形還會(huì)導(dǎo)致焊件報(bào)廢。要想有效控制焊接變形，必須找到產(chǎn)生焊接變形的原因，然后采取相應(yīng)的控制方法。大面積薄板焊接變形最根本原因是由于在焊接中局部加熱不均勻,使得構(gòu)件上各部分金屬產(chǎn)生不均勻的膨脹,冷卻時(shí)產(chǎn)生不均勻的收縮。另外這不均勻的熱脹冷縮相互牽制且受到周圍冷金屬的限制,從而產(chǎn)生不同程度的變形。三、控制方法大面積薄板焊接焊縫形式主要為對接和搭接。但這兩種焊縫形式產(chǎn)生的變形基本一樣，除產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮外，如圖一、二所示，還會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)翹曲變形如圖三所示，以

3、上三種變形共同作用即產(chǎn)生常見的薄板焊接后的鼓包現(xiàn)象。圖一焊接橫向收縮圖二焊接縱向收縮圖三焊接失穩(wěn)翹曲變形9在實(shí)際工程中要想獲得最佳的理想狀態(tài)，就必須讓三種方式的應(yīng)力和變形合理分布在該結(jié)構(gòu)中，使之相互制約、相互控制，正負(fù)變形保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)下。這一指導(dǎo)思想是控制大面積薄板焊接工程中焊接變形的有效途徑。本文介紹的儲(chǔ)罐鋼板材質(zhì)均為Q235-B。中幅板之間、內(nèi)環(huán)板之間為搭接，外環(huán)板之間為對接，中幅板與內(nèi)環(huán)板、內(nèi)環(huán)板與外環(huán)板之間為搭接，中幅板呈球面形。底板的結(jié)構(gòu)形式如圖四所示。圖四罐底板焊接布置圖1、技術(shù)難點(diǎn)面積大，板壁薄，內(nèi)、外環(huán)板厚度不一致，為厚板與薄板搭接。9施工前一定

4、要理論與實(shí)踐相結(jié)合制定合理的施工工藝，稍不注意就會(huì)產(chǎn)生較大的凸起，給后續(xù)施工帶來麻煩。重新修理不僅難度大，而且會(huì)使生產(chǎn)成本增加。因此，合理選擇施工工藝是建立在靈活掌握變形產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，也就是要理論與實(shí)踐要相結(jié)合。2、焊接工藝及剖析(1)如圖五所示，給出了引起焊接應(yīng)力和變形的主要因素及其內(nèi)在聯(lián)系。圖五應(yīng)力與變形的主要因素9焊接時(shí)局部不均勻的熱輸入是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的決定因素。而熱輸入是通過材料因素、制造因素和結(jié)構(gòu)因素所構(gòu)成的內(nèi)拘束度和外拘束度而影響熱源周圍的金屬運(yùn)動(dòng)，最終形成焊接應(yīng)力和變形。材料因素主要為材料特性、熱物理常數(shù)及力學(xué)性能，在焊接溫度場中，這些特性呈現(xiàn)出

5、決定熱源周圍金屬運(yùn)動(dòng)的內(nèi)拘束度。制造因素（工藝措施、夾持狀態(tài)）和結(jié)構(gòu)因素（構(gòu)件形狀、厚度及剛性等）則更多地影響著熱源金屬的外拘束度。隨焊接熱過程變化的內(nèi)應(yīng)力場和構(gòu)件變形，稱為焊接瞬態(tài)應(yīng)力與變化。而焊后，在室溫條件下殘留于構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力場和宏觀變化，稱為焊接殘余應(yīng)力與焊接殘余變形。根據(jù)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析結(jié)果，不管哪種形式的底板，在焊接工藝上采取的工藝措施大致相同，其主要措施有：a．先焊短焊縫后焊長焊縫，采取分段退焊，由內(nèi)向外依次進(jìn)行。b．中幅板和內(nèi)環(huán)板之間的焊縫，可由數(shù)名焊工均布對稱施焊，并可同時(shí)進(jìn)行。c．內(nèi)環(huán)板與外環(huán)板的搭接焊縫暫時(shí)不焊，留待底層壁板與內(nèi)環(huán)板角焊縫

6、施焊完畢后在進(jìn)行焊接。e．焊接后自由收縮f．減少焊接區(qū)與整體結(jié)構(gòu)之間的溫差g．使焊接應(yīng)力盡量減少并均勻布置（2）如圖六為儲(chǔ)罐底板1/4布置圖9圖六儲(chǔ)罐底板1/4布置圖A、焊接順序：如圖中的中幅板焊縫編號1，首先將其焊接，使板在長度方向通過自由收縮成為整體長條。然后再將標(biāo)注為A的板焊接為一個(gè)整體，再將標(biāo)注為B的板與標(biāo)注為A的板焊接為一個(gè)整體，以此類推。焊接時(shí)將底板根據(jù)中心線分為四個(gè)大區(qū)，即每90度范圍一個(gè)區(qū)，四個(gè)區(qū)域內(nèi)安排若干焊工同時(shí)進(jìn)行焊接。焊接環(huán)板時(shí)焊工均布，順著一個(gè)方向進(jìn)行焊接，先焊短縫，待中幅板焊完后焊接內(nèi)環(huán)板與中幅板的環(huán)縫，內(nèi)、外環(huán)板之間的環(huán)縫待壁板與外環(huán)板角縫

7、焊完后進(jìn)行焊接。B、先焊短焊縫后焊長焊縫的基本原理將中幅板焊縫編號1進(jìn)行焊接，所有中心板都成為焊接后得到自由收縮、基本無應(yīng)力的若干長條。這屬于在自由收縮狀態(tài)下成型，這樣焊接應(yīng)力很小，變形也很小。焊接標(biāo)注為A的板時(shí)，將與標(biāo)注為B的板的焊縫進(jìn)行點(diǎn)焊，然后焊接標(biāo)注為A的板，使標(biāo)注為A的板成為一個(gè)整體，然后以此類推進(jìn)行焊接。這樣也是先焊斷縫后焊長縫，A板與B板焊縫的點(diǎn)焊起到了焊接A板時(shí)反變形的作用。9反之，若先焊長縫，然后再去焊短縫，短焊縫收縮時(shí)卻受到長縫的限制而不能自由收縮，熱脹時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)力，收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而存在較大的焊接應(yīng)力，會(huì)產(chǎn)生很大