淺析大型儲罐罐底的焊接變形

2019-10-05 方福凱福建省輕工業(yè)安裝公司

　　大型儲罐在石油化工裝置中是不可缺少的設(shè)備之一，而罐底嚴(yán)重的焊接變形會降低儲罐的承載能力及穩(wěn)定性，甚至使罐底底板報廢。因此，罐底是整個儲罐的關(guān)鍵部位，關(guān)系到整個儲罐制作安裝的成敗。

　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，儲罐容量越來越大，現(xiàn)在上萬立方米的儲罐比比皆是，罐底面積隨容量也增大。儲罐底板是由多塊條型中幅板和多塊弓型邊緣板拼接而成（見圖1 所示），是整個儲罐受力最大的部位。其焊接特點為：直徑大、板薄、鋼板厚度與儲罐底的寬度之比很小，剛度差，焊縫數(shù)量多，焊接應(yīng)力大，易產(chǎn)生焊接變形且變形量大，控制難度大。因此分析焊接變形的機理及各種影響因素，掌握其變化規(guī)律，采取有效的減少變形措施，控制罐底的焊接變形，確保儲罐罐底的制作質(zhì)量，是整個儲罐制作的重要環(huán)節(jié)。

1、罐底板焊接變形形成的機理

1.1、焊接局部的、不均勻加熱和構(gòu)件的剛性約束

　　焊接過程是對焊件進行局部、不均勻的加熱過程，焊接時，高溫區(qū)域（焊縫及焊縫的焊接側(cè)）受熱膨脹，受周邊低溫區(qū)域的剛性阻礙而不能自由伸長，產(chǎn)生熱塑性變形，冷卻時，高溫區(qū)域因熱塑性變形而產(chǎn)生收縮量大，低溫區(qū)域產(chǎn)生收縮量小，這種不平衡的內(nèi)部收縮導(dǎo)致底板產(chǎn)生凝縮應(yīng)力和凝縮變形。

1.2、金相組織的轉(zhuǎn)變

　　焊接時，高溫區(qū)域的組織由珠光體變成奧氏體，冷卻后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌象w，如珠光體加索氏體、索氏體加屈氏體等，甚至轉(zhuǎn)變馬氏體(如圖2 所示)，且焊接的加熱與冷卻速度都較快，焊后組織極不均勻，因此，焊縫及熱影響區(qū)的硬度和脆性隨之增大，延伸率和斷面收縮率也隨之加大，底板產(chǎn)生組織應(yīng)力和組織變形。

　　凝縮變形和組織變形的共同作用，使底板產(chǎn)生縱向收縮變形和橫向收縮變形，通過這兩種變形引起底板的各種變形，如收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形等，而罐底的焊接變形主要是收縮變形、角變形、波浪變形。

2、防止和減少罐底板變形的方法

　　防止和減少罐底板變形的方法：在保證焊的前提下，盡量降低焊接線能量；減小焊接區(qū)與整體結(jié)構(gòu)之間的溫差；最大限度地減少底板在接過程中的剛性約束；提高構(gòu)件的剛度；控制組織相變，盡量減少淬硬組織，且使組織細化、均勻；減少焊接應(yīng)力并使應(yīng)力均勻分布。