论文部分内容阅读
摘要：本文总结了立式拱顶储罐制造安装过程中控制变形的经验，铆工工艺从罐底、罐顶、罐壁三个部位来说明安装过程中对变形的控制。
关键词：储罐;变形;工艺;控制
一、前言
储罐的变形控制是保证储罐外观质量的关键环节，储罐在制造中常见的变形是焊接变形和安装变形。本文以立式拱顶储罐为例总结了控制变形的经验，通过铆工工艺及其他方面行之有效的防变形措施，可以有效的避免应力集中造成的变形，提高施工质量。
二、铆工工艺对变形的控制
对于小于5000m3立式拱顶储罐安装，目前主要采用倒装法。采用正确的组焊顺序以及合理的防变形措施，对控制变形有着重要的作用。以下从罐底、罐顶、罐壁三个部位来阐述施工中对变形的控制。
1.#罐底变形的控制
罐底一般采用中幅板和边缘板搭接的形式铺设，其变形主要是罐底焊缝收缩不均，造成罐底局部变形过大。为了减少钢板和焊缝中的内应力，同时使热量尽可能均匀分布，防变形措施主要从以下四方面考虑：
（1）中幅板的铺设及尺寸设计。综合考虑钢板尺寸和施工规范进行底板二次排版，尽可能使焊缝最少，且焊缝以中心线对称布置。这样整个罐底的焊缝收缩较小且收缩相对均匀，底板铺设直径比设计直径大1.5‰，以补偿焊接收缩量。
（2）中幅板的焊接及变形控制。先焊短焊缝，后分片施焊较长焊缝，最后施焊分片间的搭接焊缝。采用分段分层退步施焊法，且焊缝宽、高以板厚为宜，不应过高和过宽，这样焊缝收缩量尽可能小且收缩均匀，焊完后，用锤击消除部分内应力。每条长缝焊接应使两名焊工从焊缝中心向两头对称施焊，分段长度以300～500mm长为宜，且要采用隔缝跳焊的方法，留出适当的收缩焊缝。
（3）边缘板的对接焊缝焊接及变形控制。先只焊靠外侧的焊缝300mm的部位，且在组装罐壁之前焊接、探伤结束。其垫板于两边缘板紧贴，间隙小于1mm，保证焊缝焊透，既可提高探伤的合格率，也有利于变形的控制。且对接缝内侧的焊缝间隙比靠外侧的焊缝间隙大2～3mm，避免由于罐壁与罐底角焊缝施焊完成后，边缘板外部收缩较大，而对接缝内部已无处收缩造成上拱变形。焊缝焊接时应采用分层反向施焊，焊完后，用锤击消除部分内应力。
（4）最后进行中幅板与边缘板搭接缝的焊接，可使壁板与罐底的角焊缝产生的收缩应力得以释放，减小罐底的整体变形。焊接时要多名焊工对称均布，采用分段退步法同向施焊，焊后锤击消应处理。这样焊接应力较小且分布较均匀，使焊缝收缩变形较小、均匀，可克制局部变形过大的毛病。
2.#罐顶变形的控制
罐顶由多块瓜皮板和加强筋组成，焊缝一般采用搭接形式，其变形一般是由于焊缝收缩不均匀产生局部较大下凹，瓜皮板数量太少会导致板与板形成尖角。防变形可采用以下五个措施：
（1）選择合理的瓜皮数。根据罐顶球半径、油罐直径、设计图纸、最少焊缝、施工经验、经济效益等几方面来选择罐顶瓜皮板的数量，以保证最小的变形量。
（2）瓜皮板拼接变形控制。为了节约成本，很多时候瓜皮板需要拼接，瓜皮板的拼接焊缝焊完后，应锤击焊缝作消应处理，视实际情况来确定是否需要机械滚压成形。
（3）重视顶板及加强筋的成型加工及堆放。需制作若干个与罐顶半径相同的曲面胎具，用以分片组焊瓜皮板和加强筋，保证加强筋的弧度，且可用于带龙骨瓜皮板的堆放，防止堆放时因自重而产生变形。
（4）调整瓜皮板组装时的弧度。应利用中心托盘和包边角钢上焊接角钢段（开口方向朝罐中心），并利用角钢割制而成的楔形铁来调整罐顶曲面，用样板尺检查弧度。
（5）采用先点焊后跳焊、先外后内再外的焊接顺序。瓜皮板调整完毕后，应先分段点焊瓜皮板外侧，然后到罐内将各瓜皮板之间的骨架焊接，跳焊完瓜皮板间搭接缝的内侧，再焊外侧焊道，这样在焊外侧焊缝前整个罐顶已成为一个整体，刚性增强，可有效抵抗外侧焊缝的收缩变形。外侧搭接焊缝焊接应使用多名焊工对称均布从中心向外侧分段反向施焊，且应采用隔缝对称施焊进行，这样使整个罐顶受热均匀，局部受热较小，可有效减小罐顶变形。
3.#罐壁变形的控制
储罐罐壁一般采用对接焊缝，变形主要是罐壁局部内凹、环缝部位掐腰较大，薄板部位和丁字缝处由于应力集中焊缝变形比较严重。采用如下九个措施减小变形：
（1）壁板下料尺寸的控制。下料时使用专用切割小车，严格控制壁板宽度，使每圈壁板的宽度偏差在1mm的范围内，环缝间隙基本一致，整圈环缝收缩量尽可能一致，可减少局部变形过大的情况发生。且圈板的周长按照直径的0.25‰进行递增，正好抵消焊接时纵缝和环缝产生的收缩量，否则油罐将成为头大脚小的倒圆锥罐。
（2）壁板预制变形控制。壁板预制滚圆时，弧度要达到要求，且要减少板两头直边存在量，做好压头工作，这样可减少组装时形成的内应力和局部变形，组装时使用曲面胎具小车运至安装现场。
（3）胀圈的制作。胀圈在滚圆时，对两头的直边，采用割除的办法，以保证胀圈的弧度。胀圈撑圆应采用10t千斤顶，千斤顶过小撑力不够，环缝收缩易出现掐腰现象，千斤顶过大易使装圈变形较大，加大罐壁变形量。
（4）重视第一圈板的组装，保证其垂直度。在底板上划出罐内壁直径圆，并点焊限位铁，间隔500～600mm，同时在外侧30mm处点焊角钢段，位置与限位铁相对应，以便利用打紧楔铁保证罐壁的垂直。
（5）利用加强弧板，控制纵缝的变形。纵缝易产生内凹变形，在焊接时应在内部焊缝处上下各加一加强弧板，且采用分段反向法施焊，打底层3～4根焊条为一段，填充层可分为4段（两段先焊），盖面层可由底端焊接到顶端，焊完后用锤击消除应力。这样焊缝处刚性较大，且受热均匀，可减小焊缝变形。
结论
文中所述立式储罐采用合理的铆工工艺等防变形措施，保证油罐的外观成形良好。对油罐的罐壁进行变形测量发现均满足标准要求。
参考文献：
[1].GB 50128-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐施工规范》
作者简介：
钱媛，女，1980年生，工程师，毕业于中国石油大学，现从事化工设备设计工作。
关键词：储罐;变形;工艺;控制
一、前言
储罐的变形控制是保证储罐外观质量的关键环节，储罐在制造中常见的变形是焊接变形和安装变形。本文以立式拱顶储罐为例总结了控制变形的经验，通过铆工工艺及其他方面行之有效的防变形措施，可以有效的避免应力集中造成的变形，提高施工质量。
二、铆工工艺对变形的控制
对于小于5000m3立式拱顶储罐安装，目前主要采用倒装法。采用正确的组焊顺序以及合理的防变形措施，对控制变形有着重要的作用。以下从罐底、罐顶、罐壁三个部位来阐述施工中对变形的控制。
1.#罐底变形的控制
罐底一般采用中幅板和边缘板搭接的形式铺设，其变形主要是罐底焊缝收缩不均，造成罐底局部变形过大。为了减少钢板和焊缝中的内应力，同时使热量尽可能均匀分布，防变形措施主要从以下四方面考虑：
（1）中幅板的铺设及尺寸设计。综合考虑钢板尺寸和施工规范进行底板二次排版，尽可能使焊缝最少，且焊缝以中心线对称布置。这样整个罐底的焊缝收缩较小且收缩相对均匀，底板铺设直径比设计直径大1.5‰，以补偿焊接收缩量。
（2）中幅板的焊接及变形控制。先焊短焊缝，后分片施焊较长焊缝，最后施焊分片间的搭接焊缝。采用分段分层退步施焊法，且焊缝宽、高以板厚为宜，不应过高和过宽，这样焊缝收缩量尽可能小且收缩均匀，焊完后，用锤击消除部分内应力。每条长缝焊接应使两名焊工从焊缝中心向两头对称施焊，分段长度以300～500mm长为宜，且要采用隔缝跳焊的方法，留出适当的收缩焊缝。
（3）边缘板的对接焊缝焊接及变形控制。先只焊靠外侧的焊缝300mm的部位，且在组装罐壁之前焊接、探伤结束。其垫板于两边缘板紧贴，间隙小于1mm，保证焊缝焊透，既可提高探伤的合格率，也有利于变形的控制。且对接缝内侧的焊缝间隙比靠外侧的焊缝间隙大2～3mm，避免由于罐壁与罐底角焊缝施焊完成后，边缘板外部收缩较大，而对接缝内部已无处收缩造成上拱变形。焊缝焊接时应采用分层反向施焊，焊完后，用锤击消除部分内应力。
（4）最后进行中幅板与边缘板搭接缝的焊接，可使壁板与罐底的角焊缝产生的收缩应力得以释放，减小罐底的整体变形。焊接时要多名焊工对称均布，采用分段退步法同向施焊，焊后锤击消应处理。这样焊接应力较小且分布较均匀，使焊缝收缩变形较小、均匀，可克制局部变形过大的毛病。
2.#罐顶变形的控制
罐顶由多块瓜皮板和加强筋组成，焊缝一般采用搭接形式，其变形一般是由于焊缝收缩不均匀产生局部较大下凹，瓜皮板数量太少会导致板与板形成尖角。防变形可采用以下五个措施：
（1）選择合理的瓜皮数。根据罐顶球半径、油罐直径、设计图纸、最少焊缝、施工经验、经济效益等几方面来选择罐顶瓜皮板的数量，以保证最小的变形量。
（2）瓜皮板拼接变形控制。为了节约成本，很多时候瓜皮板需要拼接，瓜皮板的拼接焊缝焊完后，应锤击焊缝作消应处理，视实际情况来确定是否需要机械滚压成形。
（3）重视顶板及加强筋的成型加工及堆放。需制作若干个与罐顶半径相同的曲面胎具，用以分片组焊瓜皮板和加强筋，保证加强筋的弧度，且可用于带龙骨瓜皮板的堆放，防止堆放时因自重而产生变形。
（4）调整瓜皮板组装时的弧度。应利用中心托盘和包边角钢上焊接角钢段（开口方向朝罐中心），并利用角钢割制而成的楔形铁来调整罐顶曲面，用样板尺检查弧度。
（5）采用先点焊后跳焊、先外后内再外的焊接顺序。瓜皮板调整完毕后，应先分段点焊瓜皮板外侧，然后到罐内将各瓜皮板之间的骨架焊接，跳焊完瓜皮板间搭接缝的内侧，再焊外侧焊道，这样在焊外侧焊缝前整个罐顶已成为一个整体，刚性增强，可有效抵抗外侧焊缝的收缩变形。外侧搭接焊缝焊接应使用多名焊工对称均布从中心向外侧分段反向施焊，且应采用隔缝对称施焊进行，这样使整个罐顶受热均匀，局部受热较小，可有效减小罐顶变形。
3.#罐壁变形的控制
储罐罐壁一般采用对接焊缝，变形主要是罐壁局部内凹、环缝部位掐腰较大，薄板部位和丁字缝处由于应力集中焊缝变形比较严重。采用如下九个措施减小变形：
（1）壁板下料尺寸的控制。下料时使用专用切割小车，严格控制壁板宽度，使每圈壁板的宽度偏差在1mm的范围内，环缝间隙基本一致，整圈环缝收缩量尽可能一致，可减少局部变形过大的情况发生。且圈板的周长按照直径的0.25‰进行递增，正好抵消焊接时纵缝和环缝产生的收缩量，否则油罐将成为头大脚小的倒圆锥罐。
（2）壁板预制变形控制。壁板预制滚圆时，弧度要达到要求，且要减少板两头直边存在量，做好压头工作，这样可减少组装时形成的内应力和局部变形，组装时使用曲面胎具小车运至安装现场。
（3）胀圈的制作。胀圈在滚圆时，对两头的直边，采用割除的办法，以保证胀圈的弧度。胀圈撑圆应采用10t千斤顶，千斤顶过小撑力不够，环缝收缩易出现掐腰现象，千斤顶过大易使装圈变形较大，加大罐壁变形量。
（4）重视第一圈板的组装，保证其垂直度。在底板上划出罐内壁直径圆，并点焊限位铁，间隔500～600mm，同时在外侧30mm处点焊角钢段，位置与限位铁相对应，以便利用打紧楔铁保证罐壁的垂直。
（5）利用加强弧板，控制纵缝的变形。纵缝易产生内凹变形，在焊接时应在内部焊缝处上下各加一加强弧板，且采用分段反向法施焊，打底层3～4根焊条为一段，填充层可分为4段（两段先焊），盖面层可由底端焊接到顶端，焊完后用锤击消除应力。这样焊缝处刚性较大，且受热均匀，可减小焊缝变形。
结论
文中所述立式储罐采用合理的铆工工艺等防变形措施，保证油罐的外观成形良好。对油罐的罐壁进行变形测量发现均满足标准要求。
参考文献：
[1].GB 50128-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐施工规范》
作者简介：
钱媛，女，1980年生，工程师，毕业于中国石油大学，现从事化工设备设计工作。