不锈钢贮罐底板的焊接变形控制方法

2009年 第4期

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结构与设备安装

不锈钢贮罐底板的焊接变形控制方法

（福建省工业设备安装有限公司，福州 350011）

林 萍

摘 要：本文根据不锈钢底板的特性，选择合理的焊接顺序、刚性固定方法及有效的工艺措施，使底板焊接变形

得到有效的控制。

关键词：不锈钢；底板；变形；控制方法

中图分类号:TG404 文献标识码:B 文章编号:1002-3607（2009）04-0028-02

在我司制作安装的三明市远方塑料有限公司的30m 3、50m 3、100m 3不锈钢溶剂储罐工程中，厚度为4.5底板的组装与焊接是储罐制作的关键。由于底板材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢，结构形式又全部采用对接，加之罐底与壁板连接处的角缝焊角大，这就加大了焊接后产生的收缩力，很容易使罐体产生大的变形。而底板变形太大时，承受着罐内液体的增多或减少，底板会凸起或凹下，承受反复载荷，焊缝和母材都有可能在这种情况下产生腐蚀或开裂。从而大大降低储罐的使用寿命，甚至造成更大的损失。

因此，在施工中控制好贮罐底板的凹凸度，使之不走出允许的偏差范围，是亟待解决的一大难题。

在开始制作过程中，我们曾经使用传统的底板附有刚性角钢固定，先焊底板（对称分布退焊），再焊角缝的办法，其结果是去掉角钢后，外拱最大值达45mm，如图一中的ABC三处。为了确保贮罐底板的施工质量，我们在对前述的不利因素进行认真分析和研究的基础上，制定了合理的焊接程序和刚性固定方法。经实践证明，该方法切实可行。现结合施工，简单地介绍我司的具体做法。供同行参考。

控制底板因焊接产生的凹凸变形，一般都是分两个步骤进行：（1）首先应控制好底板本身在组焊过程中产生的凹凸变形。（2）同时也要控制好壁板与底板组对后，在对“T”形角焊缝施焊时引起的凹凸变形。两个步骤中如有一个步骤控制不好，都将使底板变形的凹凸差

超过规范要求。由于对接底板因焊接产生的变形很难控制，在实施上述两个步骤时，必须严格按照编制好的焊接工艺执行。

一、底板本身在组焊过程中产生的凹凸变

形控制

底板本身的组装焊接采用的方法是：先组焊短焊缝后焊长焊缝，选择最小焊接规范，以2－4名合格焊工，采用对称、分中分段退焊，从中心向周围方向进行，在三明市远方塑料有限公司的30m 3、50m 3、100m 3不锈钢溶剂储罐工程的制作过程中，底板变形得到有效控制。在100m 3不锈钢溶剂储罐的底板焊接变形控制中，我们还采用了反变形法（将焊缝垫起80mm左右即可），同样也可以减少焊接变形，使板的最大凹凸差不超过24mm。

按上述组焊程序，我司于1995年制作的由轻工业

图一 储罐底板拼接及变形示意图

INSTALLATION

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部设计院设计的同安啤酒厂4.6T35糖化锅（该制度底板为Φ4600×10,亦采用对接形式），材质为1Cr18Ni9Ti，其效果很好，实践证明，采用上述组焊工艺控制底板本身因焊接引起的变形是切实可行的。

二、“T”形角焊缝的凹凸变形控制

“T”型角缝的焊接工艺是由4名焊工分别在储罐圆周上0°、90°、180°、270°同时同向，先焊内角缝，后焊外角缝，各焊三遍，在壁板与底板连接处的“T”型角焊接后，底板便出现了异常，特别是接近角缝的地方，变形情况更为严重。凹凸差最大竟达50mm （规范要求凹凸差不得超过30mm）。针对上述情况，我们进行了分析，认为除与底板的结构形式及材质有关外，角缝焊角尺寸大（填充金属多）也是引起严重变形的一个重要原因，虽然我们采取了比较合理的焊接施工程序，但变形后的凹凸差仍旧超过了规范要求。由此看来，在角焊缝焊角尺寸偏大的情况下，公仅靠焊接程序控制还不能达到预想的效果。为了改进施工工艺，我们对其中一台储罐采用20#工字钢对底板进行了“#”字形刚性固定。但刚施焊完毕、拆除工字钢后，我们发现由于受力不均，局部地方仍有超差现象。为此，我们根据奥氏体不锈钢收缩变形的特点，又重新制定了角缝施焊程序，改进了刚性固定方法。其具体方法如下：

1、罐底与制度壁连接处的双面角缝焊接，应先焊内角缝隙的第一、二遍，再焊外角缝隙第一遍，以后内外交替焊完。施焊时，焊工（以四名焊工施焊为例）应均匀分布，沿同一方向转动分段跳焊。在第一遍的焊接中（如图二所示），四名焊工先在位置1（0°、90°、180°、270°）分别焊完两条焊条后，再依次转到位置2（45°、135°、225°、315°）位置3及位置4各自再焊两根焊条，余下部分仍采用跳焊（焊两根焊条，间隔约300mm）直到焊完为止。第二、第三遍焊接长度可分别加大一倍，第4、5、6遍4名焊工可对称地沿同一方向转动作分段跳焊。在实际操作中，按上述程序施焊固然麻烦，但可以比较有效地缩小高潮塑性区，降低由焊接高温产生的变形。

2、为了有效地控制焊接变形，我们在采用上述焊接程序同时，还设计了一种刚性固定方法。这种方法是由多块厚度为8mm、腰长550mm的等腰三角形钢板共同来完成的（如图三所示）。所有三角板沿制度内壁角缝均匀布置。每间隔一米点焊一块。为便于焊后拆除，点焊宜点在

板的一侧，同时点焊不宜太多（与壁板、底板连接处分别各点固2－3点即可）。当所有三角板点固定完毕后，方可按前述焊接顺序正式焊接角缝。待焊接工作全部结束，焊缝冷却后，方可拆除三角刚性固定板。

采用上述焊接工艺和刚性固定方法，底板焊接完毕，我们制作安装的30m 3、50m 3、100m 3不锈钢储罐共16台的最大凹凸度均未超过26mm。均符合图纸设计和规范要求。

实践证明，底板组焊程序和刚性固定的方法是切实可行的。它的优点是：

（1）罐底与罐壁连接处角缝第一、二、三遍采用了分段跳焊后，缩小了高温塑性区。使其底板受力均匀，变形小。

（2）三角板性固定，不仅能有效地控制角缝收缩，减少变形，同时还有以下特点：

A、三角板重量轻，制作简单，拆装方便，可大大减轻劳动强度。

B、安全可靠，省时省工，节约材料。

C、不受罐径限制，大罐径均能通用。

图三 刚性固定板安装示意图图二 焊工对称均匀分布示意图