石油儲罐底板焊接質量控制

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[摘要]石油儲罐底板是焊接質量控制的關鍵部位，采用科學合理的措施減小和避免儲罐底板變形，可以提高儲罐整體的焊接質量和承載能力。在詳細分析石油儲罐底板焊接變形原因的基礎上，提出了控制儲罐底板焊接變形的方法，對提高石油儲罐罐底焊接質量有著重要作用。

[關鍵詞]石油儲罐；底板焊接；焊接工藝；質量控制

1焊接變形及形成機理

一般情況下，石油儲罐的罐壁厚度都不很大，現(xiàn)在的焊接設備和方法完全可以滿足薄壁儲罐的焊接作業(yè)，但是，焊接工藝技術一直被焊接變形問題所困擾，在對石油儲罐進行焊接，特別是對罐底板部位進行焊接時，非常容易產(chǎn)生較大焊接變形。

1.1不均勻受熱以及構件的剛性約束

對焊件進行焊接的實質是進行不均勻的局部加熱，位于高溫區(qū)域的焊縫和焊縫兩側的部位，在受熱的情況下會產(chǎn)生不同程度的膨脹，由于處于低溫區(qū)域焊件的剛性限制，則不能自由地延伸，所以就產(chǎn)生了熱塑性變形。在焊件冷卻過程中，由于高溫區(qū)域產(chǎn)生的熱塑性變形又使收縮量不斷變大，低溫區(qū)域則會產(chǎn)生較少的收縮量，從而導致儲罐的底板產(chǎn)生凝縮變形。

1.2金相組織的轉變

對焊件進行焊接作業(yè)時，高溫區(qū)域的組織會從原來的珠光體轉變?yōu)閵W氏體，再對其進行冷卻時，又會從奧氏體變成混合體，還有可能轉變?yōu)轳R氏體。對儲罐底板焊接的加熱和冷卻速度都比較快。焊接之后組織也會呈現(xiàn)不均勻性。所以，焊縫和受熱影響區(qū)域都會呈現(xiàn)出硬度和脆性變大的情況。延伸率以及斷面產(chǎn)生的收縮也會增大，儲罐底板就會形成應力并產(chǎn)生變形。在組織變形、凝縮變形的共同作用之下，石油儲罐底板會產(chǎn)生橫向和縱向的收縮變形，這兩種變形會造成儲罐罐底產(chǎn)生形變，如波浪變形、收縮變形、彎曲變形等。

2引起儲罐罐底焊接變形的主要原因

導致石油儲罐罐底產(chǎn)生變形原因較多，在進行焊接設計和實際施焊過程中必須給予足夠的重視。焊接變形的主要原因有：(1)在焊接過程中形成徑向收縮。在對石油儲罐進行焊接時，如果受到外部的力量或者應力沒有達到平衡，就會產(chǎn)生焊接變形現(xiàn)象，在這種條件下就會產(chǎn)生徑向收縮，收縮又會使罐底的中幅板產(chǎn)生應力或者使位于罐底的板角發(fā)生形變，上述兩種情況都會形成較大的焊接變形。(2)焊接之后產(chǎn)生橫向收縮現(xiàn)象。位于儲罐底部的焊縫比較多，在進行焊接作業(yè)時，接縫部位在施焊后會形成橫向收縮的問題，如果出現(xiàn)這種情況，石油儲罐的側面管壁就會形成較大的應力，焊接變形就會從此產(chǎn)生。(3)焊接之后形成的縱向收縮。該種焊接變形和上述情況比較類似，橫向收縮是由于接縫部位在施焊之后順著橫向部位形成收縮，而縱向收縮則是由于接縫順著縱向方向形成焊接收縮，這種收縮現(xiàn)象也會導致焊接變形，石油儲罐的底板就會形成焊接變形。(4)施焊時受熱不均引起的儲罐底板焊接變形。在對石油儲罐罐底進行焊接時，由于焊接工藝方法較多，在進行焊接作業(yè)時，焊接件極易產(chǎn)生局部位置受熱不均現(xiàn)象，例如，焊縫處于高溫區(qū)域，則會由于溫度較高而導致焊接受熱膨脹，焊縫附近未進行熱處理則會處于低溫區(qū)，所以，低溫區(qū)域就會對焊縫的延伸進行制約。焊接作業(yè)完成后，儲罐在進行自然冷卻過程中，高溫和低溫區(qū)域不同部位的收縮量會有較大的差異，位于高溫區(qū)域的罐底板由于發(fā)生了熱塑性變形，所以產(chǎn)生的收縮量就相對比較大。而處于低溫區(qū)域底板的收縮量會較少，收縮量的不均衡會使底板產(chǎn)生的應力出現(xiàn)較大差異，從而引起罐底的焊接變形。除此之外，如果三種變形共同存在的話，會導致三種不同形式的應力同時疊加到石油儲罐底部，底板就會發(fā)生更為嚴重的變形。

3儲罐底板焊接變形的控制辦法

3.1采用性能先進的焊接設備

焊接技術的更新?lián)Q代，焊接的性能也會產(chǎn)生相應的變化，焊接研究人員把先進的焊接技術應用到焊機上來，石油儲罐的生產(chǎn)制造商應關注焊接設備的最新發(fā)展趨勢，選用性能先進的最新焊接設備，做到專機專用，從而有效提高罐底的焊接質量。

3.2對焊接材料質量進行管控

焊機性能和焊接材料質量優(yōu)劣直接關系到儲罐的焊接質量和效果，在制作石油儲罐時必須選用符合設計要求的焊材，從選商采購、驗收等方面加強對焊接材料質量的管控，保證質量好、性能優(yōu)良的焊接材料應用到石油儲罐的焊接當中。

3.3設計好科學合理的焊接順序

石油儲罐底部是由中幅板和邊緣板搭接焊接而成，而中幅板是由很多板拼合而成，在進行焊接工藝設計時，應該采用收縮變形最小的方法設計科學合理的焊接順序和質量保證措施，從而保證罐底板的焊接質量。在對中幅板進行焊接作業(yè)時，應先焊接焊縫較短的部位，之后再焊接長焊縫，底板的初層焊道應該采用退焊或者分段通焊的方法。對罐底邊緣板進行焊接，應該首先焊接距離邊緣300mm的部位，當石油儲罐罐底和壁板之間進行連接的角焊縫完成后，在邊緣板和中幅板收縮縫進行正式焊接以前，對余下的罐底邊緣板以及中幅板進行焊接作業(yè)，不是邊緣板罐底部位不可以預留焊接收縮焊縫。當?shù)兹薇诎宓目v向焊縫施工之后，對儲罐底部和壁板進行連接的角焊縫進行焊接。采用上述的焊接順序，可以最大程度地避免焊接應力的產(chǎn)生，焊接變形也會相應地減少。

3.4選用合理的焊接辦法

在對儲罐底板進行焊接時，應該采用多種方法來預防焊接變形問題。例如，采用分段焊接的方法，可以減輕由于焊接時產(chǎn)生的收縮。也可以利用剛性固定的辦法來減少變形量，還可以利用墊高烤道的高度，來減少焊接時產(chǎn)生的變形量?？梢岳脤娱g敲擊的方式對產(chǎn)生的變形量進行一些抵消，這樣就可以避免或減輕焊接變形造成的質量問題。

4結束語

石油儲罐是油田企業(yè)必不可少的關鍵設備，對保證油田的安全生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用，在對石油儲罐進行生產(chǎn)制造時，必須重視對儲罐底板的焊接質量控制，選用質量達到設計要求的焊接材料，利用先進的焊接設備進行施焊，按著科學合理的焊接順序進行施焊，這樣才能有效防止產(chǎn)生焊接變形，提高焊接質量，加快焊接速度，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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作者：劉暢 單位：大慶油田工程建設有限公司油建二公司