论文部分内容阅读
摘 要： 控制大型贮罐底板的焊接变形是保证贮罐整体施工质量的重要一环，通过对贮罐底板组焊过程中可能产生的变形进行原因分析，采取合理的焊接顺序和防变形措施，可以有效的减少焊缝应力集中，提高焊接质量，保障贮罐的安全持续运行。
关键词： 贮罐底板；焊接；变形；控制
0 引言
CPR1000核电工程EM7工作包共有17台贮罐，本文以大型PTR罐为例，着重介绍和总结了底板的焊接变形控制措施。PTR罐是核二级，质保一级的圆柱形贮罐，罐外径11.8m、高17.956m、主体材料为00Cr19Ni10，使用寿命40年。PTR系统为反应堆和废料池水冷却及处理系统，电站运行期间，贮罐内介质具有一定危害性，所以对其质量要求极为严格。罐底板的焊接质量在很大程度上决定了贮罐的使用寿命及在用状态，因此采取合理的焊接顺序和防变形措施对于贮罐底板施工质量尤为重要。
1 贮罐底板结构及接头形式
贮罐底板由中腹板和环形边缘板构成，中腹板由21块板拼接而成，条形对称分布，厚度为6mm，板与板之间的长、短焊缝均采用搭接接头。环形边缘板由12个等分的弧形板拼接而成，厚度为20mm，环形边缘板之间采用带垫板对接接头。中腹板和环形边缘板之间采用搭接接头，中幅板在上，边缘板在下。
2 贮罐底板产生焊接变形的原因
焊接过程中，焊缝及其附近的温度很高，而远处金属随距离增加，热量传导递减，导致构件上温度分布不均匀，使得不等量膨胀，冷却后，构件就产生了不同程度的收缩和纵向变形以及横向变形，造成了构件形状的改变。
贮罐中腹板厚度较薄、面积大、焊缝数量多，如果焊接时焊缝收缩控制不当，易造成底板内部应力分布不均而产生波浪变形，因此采用分散、对称焊接是控制波浪变形的必要手段。
环形边缘板的对接焊缝由于板厚，热量输入大，易产生焊缝横向收缩引起角变形，通用简单的办法就是采用反变形措施。
筒体底层壁板与环形边缘板的连接是T型角焊缝，焊脚尺寸大，且两侧不对称，温度分布也不均匀，易引起角变形，实际施工中，必须采取合理的焊接顺序和刚性固定相结合的方法。
壁板角焊缝焊接时产生的纵向收缩会造成环形边缘板周长缩短，因此环形边缘板与中腹板之间的搭接收缩焊缝应在最后完成，一方面可以避免环形边缘板环向收缩挤压中腹板拱起，另一方面正好借用焊缝收缩受到边缘板的阻力，使整个中腹板受到拉伸作用，起到降低波浪变形的作用。
3 贮罐底板焊接变形控制措施
贮罐底板焊接顺序原则为：环形边缘板对接焊缝→中腹板搭接短焊缝→中腹板搭接长焊缝→中腹板内侧预留焊缝→环形边缘板与底层壁板角焊缝→中腹板外侧预留焊缝→边缘板与中腹板之间的搭接焊缝。
3.1 环形边缘板的焊接
环形边缘板组焊方式为加垫板的对接焊，组对点焊时须保证两边缘板与垫板紧密接触，防止焊接时出现未熔合等缺陷；在内、外侧靠近板头处分别加引弧板和收弧板，保障端头焊缝质量，待焊接结束冷却后切割去除。
焊接时采用隔缝跳焊法，把奇数（偶数）焊缝预留作为伸缩缝，偶数（奇数）焊缝先焊接。在第一层打底焊缝后，将边缘板对接焊缝与焊接变形相反的方向垫高160mm左右，施焊方向由外向里分段退焊，在焊接过程中观察变形大小，逐步调整减少垫起高度，以达到最佳效果。
3.2 中腹板的焊接
中幅板焊接时，焊工应均匀分布，由中心向外施焊，先焊短缝后焊长缝。焊接长缝时，应采用由中间往两端分段跳焊方法（前两层或三层必须采用分段跳焊法），相距宜300mm。同时焊长缝还必须采用隔缝跳焊法，以便将底板因焊接引起的整体凹凸变形控制到最小程度，无论长缝还是短缝，施焊到末端时应预留出500～800mm的一段暂不焊接。中腹板内侧500mm预留焊缝应在中腹板搭接长焊缝完成后进行，中腹板外侧800mm预留焊缝应在边缘板与中腹板之间的搭接焊缝焊接前完成。
3.3 环形边缘板与底层壁板角焊缝的焊接
贮罐底层壁板厚31mm，该T型焊缝为双面坡口的全焊透焊缝。焊接填充量大，如不加以控制，焊后变形势必很大，因此在罐壁板吊装就位后，需在罐内、外侧交错设置三角形筋板（间距lm左右，直角位置倒角以不妨碍焊接为宜），点焊进行刚性固定，待底板全部焊缝完成，冷却24h后方可去除。
焊接前，将焊缝按圆周方向標识分为0°～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°四段，每段内由4名焊工对称分布，按内外交替的顺序，沿同一方向进行分段焊接，前两层焊道采用分段退焊加跳焊的方法。焊工宜等速焊接，且内外焊缝应错开，防止热输入集中加大变形。填充焊时，将焊缝按圆周方向重新标识分为45°～135°、135°～225°、225°～315°、315°～45°四段，每段内由4名焊工对称分布，进行分段跳焊，盖面时沿同一方向采用连续焊。
3.4 环形边缘板与中腹板之间搭接焊缝的焊接
环形边缘板与中腹板的连接缝（俗称最终焊缝）焊接前，应先将中腹板外侧800mm预留焊缝焊完，之后将环形边缘板与中腹板之间的夹具松开，再对最终焊缝进行点焊、焊接。施焊时焊工沿圆周方向均匀、对称分布，第一层焊道采用分段同步跳焊，其后沿同一方向采用连续焊。
4 结论
CPR1000核电站大型贮罐质保等级高，焊接质量要求严格，在电站运行期间占有举足轻重的作用，底板焊接变形虽然容易发生，但通过采取合理的焊接顺序、分段退焊和跳焊法、反变形法等综合措施，有效的控制了焊接变形，保证了核电高标准的焊接质量。
参考文献：
[1]傅荣柏，焊接变形的控制技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]邢小林，焊接结构生产[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3]卞宗强，大型储罐底板的焊接方法[J].齐鲁石油化工，2000，28（4）324-326.
关键词： 贮罐底板；焊接；变形；控制
0 引言
CPR1000核电工程EM7工作包共有17台贮罐，本文以大型PTR罐为例，着重介绍和总结了底板的焊接变形控制措施。PTR罐是核二级，质保一级的圆柱形贮罐，罐外径11.8m、高17.956m、主体材料为00Cr19Ni10，使用寿命40年。PTR系统为反应堆和废料池水冷却及处理系统，电站运行期间，贮罐内介质具有一定危害性，所以对其质量要求极为严格。罐底板的焊接质量在很大程度上决定了贮罐的使用寿命及在用状态，因此采取合理的焊接顺序和防变形措施对于贮罐底板施工质量尤为重要。
1 贮罐底板结构及接头形式
贮罐底板由中腹板和环形边缘板构成，中腹板由21块板拼接而成，条形对称分布，厚度为6mm，板与板之间的长、短焊缝均采用搭接接头。环形边缘板由12个等分的弧形板拼接而成，厚度为20mm，环形边缘板之间采用带垫板对接接头。中腹板和环形边缘板之间采用搭接接头，中幅板在上，边缘板在下。
2 贮罐底板产生焊接变形的原因
焊接过程中，焊缝及其附近的温度很高，而远处金属随距离增加，热量传导递减，导致构件上温度分布不均匀，使得不等量膨胀，冷却后，构件就产生了不同程度的收缩和纵向变形以及横向变形，造成了构件形状的改变。
贮罐中腹板厚度较薄、面积大、焊缝数量多，如果焊接时焊缝收缩控制不当，易造成底板内部应力分布不均而产生波浪变形，因此采用分散、对称焊接是控制波浪变形的必要手段。
环形边缘板的对接焊缝由于板厚，热量输入大，易产生焊缝横向收缩引起角变形，通用简单的办法就是采用反变形措施。
筒体底层壁板与环形边缘板的连接是T型角焊缝，焊脚尺寸大，且两侧不对称，温度分布也不均匀，易引起角变形，实际施工中，必须采取合理的焊接顺序和刚性固定相结合的方法。
壁板角焊缝焊接时产生的纵向收缩会造成环形边缘板周长缩短，因此环形边缘板与中腹板之间的搭接收缩焊缝应在最后完成，一方面可以避免环形边缘板环向收缩挤压中腹板拱起，另一方面正好借用焊缝收缩受到边缘板的阻力，使整个中腹板受到拉伸作用，起到降低波浪变形的作用。
3 贮罐底板焊接变形控制措施
贮罐底板焊接顺序原则为：环形边缘板对接焊缝→中腹板搭接短焊缝→中腹板搭接长焊缝→中腹板内侧预留焊缝→环形边缘板与底层壁板角焊缝→中腹板外侧预留焊缝→边缘板与中腹板之间的搭接焊缝。
3.1 环形边缘板的焊接
环形边缘板组焊方式为加垫板的对接焊，组对点焊时须保证两边缘板与垫板紧密接触，防止焊接时出现未熔合等缺陷；在内、外侧靠近板头处分别加引弧板和收弧板，保障端头焊缝质量，待焊接结束冷却后切割去除。
焊接时采用隔缝跳焊法，把奇数（偶数）焊缝预留作为伸缩缝，偶数（奇数）焊缝先焊接。在第一层打底焊缝后，将边缘板对接焊缝与焊接变形相反的方向垫高160mm左右，施焊方向由外向里分段退焊，在焊接过程中观察变形大小，逐步调整减少垫起高度，以达到最佳效果。
3.2 中腹板的焊接
中幅板焊接时，焊工应均匀分布，由中心向外施焊，先焊短缝后焊长缝。焊接长缝时，应采用由中间往两端分段跳焊方法（前两层或三层必须采用分段跳焊法），相距宜300mm。同时焊长缝还必须采用隔缝跳焊法，以便将底板因焊接引起的整体凹凸变形控制到最小程度，无论长缝还是短缝，施焊到末端时应预留出500～800mm的一段暂不焊接。中腹板内侧500mm预留焊缝应在中腹板搭接长焊缝完成后进行，中腹板外侧800mm预留焊缝应在边缘板与中腹板之间的搭接焊缝焊接前完成。
3.3 环形边缘板与底层壁板角焊缝的焊接
贮罐底层壁板厚31mm，该T型焊缝为双面坡口的全焊透焊缝。焊接填充量大，如不加以控制，焊后变形势必很大，因此在罐壁板吊装就位后，需在罐内、外侧交错设置三角形筋板（间距lm左右，直角位置倒角以不妨碍焊接为宜），点焊进行刚性固定，待底板全部焊缝完成，冷却24h后方可去除。
焊接前，将焊缝按圆周方向標识分为0°～90°、90°～180°、180°～270°、270°～360°四段，每段内由4名焊工对称分布，按内外交替的顺序，沿同一方向进行分段焊接，前两层焊道采用分段退焊加跳焊的方法。焊工宜等速焊接，且内外焊缝应错开，防止热输入集中加大变形。填充焊时，将焊缝按圆周方向重新标识分为45°～135°、135°～225°、225°～315°、315°～45°四段，每段内由4名焊工对称分布，进行分段跳焊，盖面时沿同一方向采用连续焊。
3.4 环形边缘板与中腹板之间搭接焊缝的焊接
环形边缘板与中腹板的连接缝（俗称最终焊缝）焊接前，应先将中腹板外侧800mm预留焊缝焊完，之后将环形边缘板与中腹板之间的夹具松开，再对最终焊缝进行点焊、焊接。施焊时焊工沿圆周方向均匀、对称分布，第一层焊道采用分段同步跳焊，其后沿同一方向采用连续焊。
4 结论
CPR1000核电站大型贮罐质保等级高，焊接质量要求严格，在电站运行期间占有举足轻重的作用，底板焊接变形虽然容易发生，但通过采取合理的焊接顺序、分段退焊和跳焊法、反变形法等综合措施，有效的控制了焊接变形，保证了核电高标准的焊接质量。
参考文献：
[1]傅荣柏，焊接变形的控制技术[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]邢小林，焊接结构生产[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3]卞宗强，大型储罐底板的焊接方法[J].齐鲁石油化工，2000，28（4）324-326.