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石油储罐底板焊接质量控制

[摘要]石油储罐底板是焊接质量控制的关键部位,采用科学合理的措施减小和避免储罐底板变形,可以提高储罐整体的焊接质量和承载能力。在详细分析石油储罐底板焊接变形原因的基础上,提出了控制储罐底板焊接变形的方法,对提高石油储罐罐底焊接质量有着重要作用。

[关键词]石油储罐;底板焊接;焊接工艺;质量控制

1焊接变形及形成机理

一般情况下,石油储罐的罐壁厚度都不很大,现在的焊接设备和方法完全可以满足薄壁储罐的焊接作业,但是,焊接工艺技术一直被焊接变形问题所困扰,在对石油储罐进行焊接,特别是对罐底板部位进行焊接时,非常容易产生较大焊接变形。

1.1不均匀受热以及构件的刚性约束

对焊件进行焊接的实质是进行不均匀的局部加热,位于高温区域的焊缝和焊缝两侧的部位,在受热的情况下会产生不同程度的膨胀,由于处于低温区域焊件的刚性限制,则不能自由地?#30001;歟?#25152;以就产生了热塑性变形。在焊件冷却过程中,由于高温区域产生的热塑性变形?#36136;?#25910;缩量不断变大,低温区域则会产生较少的收缩量,从而导致储罐的底板产生凝缩变形。

1.2金相组织的转变

对焊件进行焊接作业时,高温区域的组织会从原来的珠光体转变为奥氏体,再对其进行冷?#35789;保?#21448;会从奥氏体变成混合体,还有可能转变为马氏体。对储罐底板焊接的加热和冷却速度都比较快。焊接之后组织?#19981;?#21576;现不均匀性。所以,焊缝和受热影响区域都会呈现出硬度和脆性变大的情况。?#30001;?#29575;以及断面产生的收缩?#19981;?#22686;大,储罐底板就会形成应力并产生变形。在组织变形、凝缩变形的共同作用之下,石油储罐底板会产生横向和纵向的收缩变形,这两种变?#20301;?#36896;成储罐罐底产生形变,如波浪变形、收缩变形、弯曲变形等。

2引起储罐罐底焊接变形的主要原因

导致石油储罐罐底产生变形原因较多,在进行焊接设计和实际施焊过程中必须给予足够的重视。焊接变形的主要原因有:(1)在焊接过程中形成?#26029;?#25910;缩。在对石油储罐进行焊接时,如果受到外部的力量或者应力没有达到平衡,就会产生焊接变形现象,在这种条件下就会产生?#26029;?#25910;缩,收缩又会使罐底的中幅板产生应力或者使位于罐底的板角发生形变,上述两种情况都会形成较大的焊接变形。(2)焊接之后产生横向收缩现象。位于储罐底部的焊缝比较多,在进行焊接作业时,接缝部位在施焊后会形成横向收缩的问题,如果出现这种情况,石油储罐的侧面管壁就会形成较大的应力,焊接变形就会从此产生。(3)焊接之后形成的纵向收缩。该种焊接变形和上述情况比较类似,横向收缩是由于接缝部位在施焊之后顺着横向部位形成收缩,而纵向收缩则是由于接缝顺着纵向方向形成焊接收缩,这?#36136;?#32553;现象?#19981;?#23548;致焊接变形,石油储罐的底板就会形成焊接变形。(4)施焊时受热不均引起的储罐底板焊接变形。在对石油储罐罐底进行焊接时,由于焊接工艺方法较多,在进行焊接作业时,焊接件极易产生局部位置受热不均现象,例如,焊缝处于高温区域,则会由于温度较高而导致焊接受?#25200;?#32960;,焊缝附近未进行热处理则会处于低温区,所以,低温区域就会对焊缝的?#30001;?#36827;行制约。焊接作业完成后,储罐在进行?#21248;?#20919;却过程中,高温和低温区域不同部位的收缩量会有较大的差异,位于高温区域的罐底板由于发生了热塑性变形,所以产生的收缩量就相?#21592;?#36739;大。而处于低温区域底板的收缩量会较少,收缩量的不均衡会使底板产生的应力出现较大差异,从而引起罐底的焊接变形。除此之外,如果三种变形共同存在的话,会导致三种不同形式的应力同时叠加到石油储罐底部,底板就会发生更为?#29616;?#30340;变形。

3储罐底板焊接变形的控制办法

3.1采用性能先进的焊接设备

焊接技术的更新换代,焊接的性能?#19981;?#20135;生相应的变化,焊接研究人员?#20005;?#36827;的焊接技术应用到焊机上来,石油储罐的生产制造商应关注焊接设备的最新发展趋势,选用性能先进的最新焊接设备,做到专机专用,从而有效提高罐底的焊接质量。

3.2对焊接材料质量进行管控

焊机性能和焊接材料质量优劣直接关系到储罐的焊接质量和效果,在制作石油储罐时必须选用符合设计要求的焊材,从选商采购、验收等方面加强对焊接材料质量的管控,保证质量好、性能优良的焊接材料应用到石油储罐的焊接当?#23567;?

3.3设计好科学合理的焊接?#25215;?

石油储罐底部是由中幅板和边缘板搭接焊接而成,而中幅板是由很多板拼合而成,在进行焊接工艺设计时,应该采用收缩变形最小的方法设计科学合理的焊接?#25215;?#21644;质量保证措施,从而保证罐底板的焊接质量。在对中幅板进行焊接作业时,应先焊接焊缝较短的部位,之后再焊接长焊缝,底板的初层焊道应该采用退焊或者分段通焊的方法。对罐底边缘板进行焊接,应该首先焊接距离边缘300mm的部位,当石油储罐罐底和壁板之间进行连接的角焊缝完成后,在边缘板和中幅板收缩缝进行正式焊接以前,对余下的罐底边缘板以及中幅板进行焊接作业,不是边缘板罐底部位不可以预留焊接收缩焊缝。当底圈罐壁板的纵向焊缝施工之后,对储罐底部和壁板进行连接的角焊缝进行焊接。采用上述的焊接?#25215;潁?#21487;以最大程度地避免焊接应力的产生,焊接变形?#19981;?#30456;应地减少。

3.4选用合理的焊接办法

在对储罐底板进行焊接时,应该采用多种方法来预防焊接变形问题。例如,采用分段焊接的方法,可以减轻由于焊接时产生的收缩。?#37096;?#20197;利用刚性固定的办法来减少变形量,还可以利用垫高烤道的高度,来减少焊接时产生的变形量。可以利用层间?#27809;?#30340;方式对产生的变形量进行一些抵消,这样就可以避免或减轻焊接变形造成的质量问题。

4结束语

石油储罐是油田企业必不可少的关键设备,?#21592;?#35777;油田的安全生产发挥着重要作用,在对石油储罐进行生产制造时,必须重视对储罐底板的焊接质量控制,选用质量达到设计要求的焊接材料,利用先进的焊接设备进行施焊,按着科学合理的焊接?#25215;?#36827;行施焊,这样才能有效防?#20849;?#29983;焊接变形,提高焊接质量,加快焊接速度,为企业创造更大的经济效益。

参考文献

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[3]高泽涛.大型石油储罐的安全性(壁板与环板的角焊缝部分研究)[J].石油施工技术,1985,(4):39-47+3.

作者:刘畅 单位:大庆油田工程建设有限公司油建二公司

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