拱顶储罐焊接变形控制策略分析

赵世岩 徐英

辽宁华为石化工程有限公司 辽宁辽阳 111000

拱顶储罐焊接变形控制的难度非常大，本文中笔者将结合个人的实际工作经验，对焊接顺序、过程中几个细节的处理，提出自己的观点。

1 案例储罐简介

拱顶储罐介质是蜡油，根据壁板高度×厚度的基本设定，从地面向上分别是（单位为毫米）1780×12、1780×11、1780×9、1780×8、1780×7、1980×6、1200×6及1980×6。其中罐顶板厚度为6毫米，有32瓣，罐底板的中幅板有31块，厚度为6毫米；弓形边缘板有9块，清扫孔处1块弓形边缘板厚度为14毫米，其余的八块板厚度则为8毫米。

2 焊接顺序

拱顶储罐焊接变形的顺序一般为：边缘板外侧对接焊缝→罐底中幅板→首圈壁板纵缝→包边角钢与首圈壁板→罐顶板→罐顶板与包边角钢→其它各圈壁板的纵缝和环缝→罐底与罐壁连接的大角焊缝→剩余边缘板对接焊缝→边缘板与中幅板之间收缩焊缝[1]。

3 焊接过程

3.1 罐底板

（1）边缘板外侧对接焊缝。为了避免出现大规模的焊接变形，需要使用隔缝焊接的方法，然后按照上述的办法在焊接的弓形边缘板外侧350毫米左右的位置进行焊缝，这样就不太容易出现变形。

（2）中幅板。中幅板的具体焊接原则包括这样几部分内容：

第一，初层焊道使用分段退步跳焊法；

第二，先短焊缝，后焊长焊缝；

第三，焊接长焊缝时，要从中心开始向外部、两侧进行焊接。

在具体焊接过程中，还要把握这样两个细节部分：

第一，在进行短焊接时，每条短焊接的打底焊接道必须遵循“由罐中心向四周并隔缝对称”的原则，每隔350～400毫米进行分段，短焊缝面层要使用连续焊接。

第二，在进行长焊缝的过程中，每条长焊缝打底焊接需要由四名焊接人员同时进行施工，焊接前要先将长焊缝的长度做4等分，保证每一个部分的长度在3～4米之间，然后再将焊接施工的长度按照350毫米～400毫米进行分段。打底焊时，4名焊接工作必须坚持从内部中心乡外部进行焊接，对焊接进度进行严格控制，尽可能做到同步焊接、速度均等。在所有打底焊接全部结束以后，可以进行长焊接面层的焊接工作，过程中要格外注意对焊接接头的处理[2]。

3.2 首圈壁板纵缝

首圈壁板的施工质量是后续各圈壁板施工测量的质量基准线，所以其水平度、垂直度必须严格控制在允许的范围内。为了避免纵缝出现内凹变形，罐壁板外侧离纵缝50毫米的位置要加1980毫米的、使用140毫米×140毫米×9毫米角钢制作的加强筋，一般情况下角钢规格越大、其所产生的防变性能越好。

因为包边角钢侧面与首圈壁板焊接、顶部与罐顶板焊接，所以首圈壁板上端向下300范围内很容易出现内部凹陷的情况，所以有必要对壁板水平度和垂直度进行测量，避免出现在该区域当中，理想中的水平和垂直区域要尽可能在首圈壁板上端向下350毫米左右。纵缝内侧焊接结束后，返回纵缝外侧。利用小电量、小能量以及小直径的焊接条，对外部进行连续焊接。

3.3 包边角钢与首圈壁板的焊接

包边角钢与首圈壁板内部属于断焊接、外部则是连续焊接，前者要做到每隔100毫米焊接100毫米，与首圈壁板焊接时先焊接内部、再焊接外部。在进行打底焊时，要先将内部焊缝和外部焊缝的长度同时进行8等分，然后再将每个焊工所焊接的长度进行20等分。此时面层不能再进行跳段焊接，只能按照一定的方向进行连续焊接[3]。

3.4 其它各圈壁板的纵缝和环缝

壁板环缝在进行焊接时，要使用单层胀圈，其主要作用在于提高加强筋、保证壁板曲面的弧度和圆度。

胀圈要安装在环缝上方300毫米的位置，使用螺栓进行连接，端口两侧要使用龙门板直接固定在罐壁上。

除吊耳两旁设置的龙门板之外，在间距500毫米的位置按照左右位置设置龙门板，其应该尽可能地靠近吊耳的位置，以免出现受力变形。

环缝焊接和包边角钢和首圈壁板的环缝焊接顺序有所不同，主要在于环缝外侧打底焊道焊接结束后需要使用砂轮机打磨清洁环缝内侧，再对内部进行连续焊接。等到内部焊接结束以后再返回到外部环缝，利用小直径的焊条以及小电流进行面层焊接。此时的焊接不需要在进行段落划分，只是简单的、按照同一个方向进行连续性的焊接即可[4]。

3.5 罐底与罐壁连接的角焊缝

罐底与罐壁连接的角在进行焊接时，必须使用长度为300毫米的钢管在每隔500毫米的位置，将底圈壁板和边缘板按照45度的方向进行焊点固定，这样可以避免焊接结束后边缘板出现上翘的情况。

罐底与罐壁连接的角焊缝点焊接之后，要先对内部进行焊接打底，然后要对外部进行焊接打底，具体的焊接方法和包边角钢和首圈壁板的环缝焊接保持一致。

在内部和外部的打底焊接全部完成之后，需要将角焊缝的内部和外部分别进行8等分处理，然后进行内部的填充、外部的填充以及面层的焊接。此时的焊接已经不再需要进行分段处理，只需要按照同一个方向进行连续性的焊接即可。

4 注意事项

首先，在清理焊接缝时要采用砂轮机，防止出现焊缝凹陷的情况；其次，严格执行焊接顺序，罐底板、罐壁板、罐顶板打底焊接之前，必须将每条焊缝进行均匀分段，并在每一段上标注正确的焊接序号，然后再由施工人员反复对照确认序号以后，再进行施工；再次，焊接过程中要严格执行工艺标准，尤其是要避免大电流以及大直径的焊接条焊接。针对那些厚度超过6毫米的焊接搭缝，要至少焊接2层，否则就有可能出现极为严重的变形，甚至出现漏缝[5]。最后，壁板焊接时必须委派专人在现场进行跟踪检查，因为环缝很容易出现局部凹陷的情况，如果发现这类情况必须马上做出应对处理，以免更大的损失。