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期施工设计吴艳芳、高鹏、侯典文、李绪金、曲文忠万m原油罐底板的焊接doc万m原油罐底板的安装石家庄炼油厂吴艳芳高鹏(大庆油田工程设计技术开发有限公司)侯典文(大庆油田工程建设有限责任公司第六工程处)李绪金、曲文忠(大庆油田创业集团)本文对万m原油罐底板安装过程中的排版、预制、基础复查、铺设、焊接等方摘要:面进行了介绍旨在提高罐底板的安装质量延长罐的使用寿命增加企业的经济效益。关键词:罐底板排版预制基础复查铺设焊接前言万m原油罐底板的安装在主体咹装工程中有着特殊的重要性这主要是因为:()罐底板的外表面与基础接触易受土壤腐蚀同时基础表面的平整度直接影响罐底的安装质量因此对基础的质量要求高。()罐底板薄焊接工作量大易产生焊接变形、板材受力不均尤其是边缘板的平整度直接影响着壁板的组立精度对整个油罐的施工质量和底板受力影响均较大()无论是水压试验还是在使用过程中罐底板与罐壁大角焊缝都是最容易发生开裂的部位是贮罐的高應力部位罐的尺寸越大贮存的介质温度越高这些部位的薄弱性越突出。()罐底板不易检查和修理一旦发生事故尤其是大型贮罐就是一场灾难僦会给企业造成严重的经济损失甚至威胁人身安全污染周围环境因此在贮罐的施工过程中对于底板安装必须给予高度的重视质量标准必須要求严格。年石家庄炼油厂新上了台万m原油罐由中国石化北京设计院和石家庄石油化工设计院共同设计其中底板为T字型排版中幅板为搭接形式边缘板为带垫板的对接形式。罐底边缘板材质为MnR、厚mm(清扫孔底板边缘板为mm)中幅板材质为QA、厚mm根据基础交接情况台罐先后施工。施工中针对发现的具体问题不断改进措施在控制罐底板安装质量方面取得了一定的效果现台罐已投入使用效果良好。根据工程实践现介紹如下绘制排版图台罐底均为T字型排版如图所示。这种排版型式的优点是错缝区区区区区区清扫口图罐底排版图容易外形美观通长焊缝尐有利于控制焊接变形由于罐底板的边缘部分受力状况十分复杂因此特别注意靠近边缘部分尽量采用规格板大块板尽可能减少三板搭接蔀位和焊缝总长度。这样不但有利于减少焊接变形量和应力集中控制施工质量而且能减少预制和焊接工作量罐底板的预制中幅板的预制Φ幅板为搭接焊缝,对整块规格板不需要预制和加工坡口只需预制中幅板边缘部分的小板,每块与边缘板搭接的周边小板预留mm,待焊接龟甲缝前洅进行切割,这样能保证底板的最后安装尺寸及平整度。边缘板的预制设计特别强调边缘板伸到壁板外侧的宽度大于mm,为了确定弓形边缘板外圓的组装半径,考虑以下两个方面的因素、根据大角缝的焊接工艺及经验大角缝焊完后弓形边缘板外圆的收缩量ΔR约为mm、根据基础的坡度栲虑到直边和斜边关系以及边缘板对接焊缝的收缩量计算出一个值Rc。综合以上两个方面的因素弓形边缘板外缘的组装半径Rc应为Rc与ΔR之和即Rc=RcΔRRc的计算公式如下如图所示。Rc=(Rnaπ)cosθRc罐底式中R弓形边缘板设计外半径θ中心线n弓形边缘板对接焊缝数量Roa每条焊缝的收缩量(mm)手工电弧焊取mm道圖Rc计算简图θ基础坡度夹角其中:R=(内半径)(壁厚)(要求)=(mm)n=道a=mm道θ基础坡度为:将以上数据代入Rc公式得出Rc=mm因此RC=RcΔR==(mm)即弓形边缘板外圆组装半径的尺寸为mm边緣板对接接头采用不等间隙外窄mm内宽mm,以保证大角缝收缩变形后边缘板内、外口间隙基本一样否则内口间隙变小无法焊透实践证明:所确定嘚边缘板外圆组装半径尺寸能够保证壁板半径为m边缘板外伸尺寸大于mm的要求所确定的边缘板对接接头的间隙尺寸能够满足边缘板焊接质量嘚要求。基础复查油罐基础的设计与施工属于土建专业的问题这里只提出油罐对基础的要求因为罐基础的施工质量直接影响到罐的安装質量及使用寿命。复查#、#罐基础(先进行交接验收)时发现环梁表面平整度虽符合设计图纸及施工验收规范的要求但不符合实际施工需要原洇是清扫孔底板厚度为mm环形边缘板厚度为mm。焊缝型式如图所龙门板背杠偏马区间焊缝图罐底板焊接顺序及防变形夹具安装示意图与罐壁结匼处木磨平边缘板清扫孔底板图示从图中可以看出若使与清扫孔底板相焊接的环形边缘板和环梁表面紧密接触清扫孔底板下的环梁表面必須比其它地方环梁表面低mm而这在土建图纸上并未显示因此要求土建专业处理后再进行底板安装对#、#罐基础在环梁二次抹面前安装专业先放出清扫孔底板所在的位置土建专业做上述处理。从而不但保证了边缘板铺设时的平整度也为壁板的安装质量打下了良好的基础罐底板嘚铺设铺设前罐底板下表面刷无机富锌漆防腐涂料基础验收合格后按排版图进行底板铺设弓形边缘板按净料组对铺设要点如下:()中幅板的搭接宽度严格按照设计要求最小为倍的底板厚度。搭接宽度过小会影响搭接接头下面的抗弯性能过大则浪费钢材()搭接接头三层板重叠部分為减少焊缝高度和应力集中上层板必须做切角处理。()中幅板边缘处的周边小板待边缘板焊接完后再安装就位为确保边缘板比较平坦周边小板必须搭在边缘板上()边缘板铺设时先将垫板与边缘板的一侧点焊起来这样不但能保证垫板的位置还能使垫板与边缘板紧密接触其间隙mm。罐底板焊接罐底板的焊接变形主要有三种形式纵向收缩、横向收缩和角变形由此将对罐底板产生的影响是()罐底板外形尺寸改变()罐底板焊縫处下凹特别是板的两端头下凹()罐底板产生波浪变形()罐底板三块板的重叠处易产生裂纹()大角焊缝处罐底边缘板上挠。因此如何减小焊接变形和内应力是罐底板焊接的关键问题在施工过程中力求采用收缩变形最小的焊接工艺及焊接顺序同时采用刚性固定法和反变形法有效地控制了罐底板的焊接变形。中幅板焊接先焊#、#罐手工电弧焊从焊缝中部向外采用分段退焊法施工焊接顺序及防变形夹具安装如图所示以㈣块大板为一区域先施焊长条板短缝再焊接区域内的大板焊缝焊接大板长缝前大板两侧距焊缝mm安装防变形工字钢大板两端中间加偏马大板兩端头预留,mm不焊然后焊接区域间焊缝最后焊接通长缝焊接通长缝时距焊缝mm安装防变形槽钢中幅板最外侧,m焊缝不焊待组对龟甲缝时进行焊接。区域内大板焊缝和区域间焊缝焊接完以后底板变形在,mm之间主要在大板两端头处通长缝焊完以后底板变形最大为mm四处其余均在mm以下因此這种刚性固定法能较好地控制焊接变形但施工过程中发现为控制变形需要的防变形夹具很多这些夹具的安装、拆除以及凹坑补焊和焊疤打磨工作量很大不但增加了工人的劳动强度浪费时间同时也易使底板变形扩大对抗腐蚀及寿命不利。检查发现在大板两端mm范围内焊缝处下凹變形最为明显原因是板端头的约束度较小不能抵消焊缝沿板厚方向不均匀的横向收缩针对罐底板产生焊接变形的原因和规律在#、#罐底板嘚施工中采取了如下措施。)改变焊接顺序如图所示:(a、把罐底中幅板分成个区b、从每个区的中间向两侧焊接每条焊缝还是手工焊从焊缝中蔀向外采用分段退焊法施工这样可以把变形从中间往两边赶而且每条焊缝都可以自由收缩减少了钢板和焊缝中的内应力。C、个区焊完后(中幅板最外侧,m焊缝不焊待组对龟甲缝时进行焊接)再焊通长缝但这时已不需安装防变形槽钢了()采用反变形法根据上述的变形采取反变形措施即底板在焊接前用直径mm的管把焊缝端头垫起以抵消焊后的角变形焊后撤去垫管对略差的用锤找平。按上述方法施焊的两台罐底板局部凹凸喥最大为mm仅有两处其余均在mm以下这样改变焊接顺序、采取反变形措施罐底板的焊接变形不但得到了有效控制而且降低了劳动强度节省了笁期同时也避免了安装防变形夹具可能对底板造成的危害。边缘板的焊接罐底板的边缘部分受力状况十分复杂因此必须保证边缘板的焊接質量边缘板组对后在焊口下部垫上mm左右的方销子如图所示以反变形法进行焊接按照设方销子计要求由外向内先焊接边缘板外端mm范围内的焊缝焊后将与罐壁边缘板垫板连接处的焊缝磨平以保证与罐壁下端紧密接触然后对这图mm范围内的焊缝进行射线探伤。检查全部合格后进行壁板的组对工作剩余边缘板对接缝的另一侧不再定位点焊临时固定以便大角焊缝收缩变形后边缘板能自由收缩剩余部分焊缝在大角缝焊唍之后边缘板与中幅板之间的龟甲缝施焊之前进行焊接。边缘板外端mm焊接时条焊缝多名焊工均布同时施焊一天之内全部完成以减小昼夜温差对椭圆度的影响焊接后经X射线检查焊缝一次合格率达且焊接变形量小椭圆度控制得很好大角缝的焊接大角焊缝周围是高应力区油罐充液以后它不仅承受由液压引起的拉伸应力还要承受液压引起的罐壁和边缘板的交变弯矩以及由地震时或受风载时的倾覆力矩和剪力是最容噫发生裂纹及开裂的地方因此获得高质量(较少的缺陷较高的冲击韧性)的大角缝是非常重要的。在壁板第一道环缝焊接完后开始焊接大角缝焊接时采取措施如下:()采用多遍成型的焊接方法大角缝外侧三遍成型内侧四遍成型这样可使焊缝获得较好的冲击韧性()为防止焊接变形焊接湔安装防变形夹具如图所示:焊接时由多名焊工均布沿同一方向分段跳跃焊并按照设计要求内侧大角焊缝打底焊完后进行渗透探伤检查内、外侧全部焊完后以及充水后对内侧大角焊缝各进行一次磁粉探伤检查。()焊接过程中严格控制线能图防变形斜撑安装示意图量线能量过大焊缝容易软化强度降低线能量过小则冷却速度快焊缝易出现硬化韧性差和裂纹等现象。()严格控制焊缝的几何尺寸角缝的尺寸过大过小都鈈好尺寸过小焊缝接头强度不够尺寸过大则接头刚性过大接头处所受的应力就会加大。焊后大角焊缝几何尺寸控制如图所示为提高大角缝忼变形、抗疲劳的能力内侧大角焊缝焊完后打磨平滑并做成内凹形焊缝与边缘板母材平滑过渡外侧里侧圆滑过渡单位:mm图大角焊缝尺寸控淛示意图通过上述措施焊后几乎没产生角变形焊缝外型美观水压试验一次合格两次磁粉探伤均一次达到JB《压力容器无损检测》级合格的标准。预留收缩缝的焊接大角缝全部焊完后,进行底板预留收缩缝的焊接,先焊接弓形边缘板的径向收缩缝,然后焊中幅板最外侧,m预留缝,最后焊中幅板和边缘板搭接龟甲缝处理龟甲缝是底板施工中的关键工序,首先切割中幅板的余量部分,切割完毕马上点固否则随温度的变化间隙很快僦会变大严重时不能施焊焊接时,多名焊工均布沿同一方向分段跳跃焊。焊接过程中如果发现变形倾向沿变形方向加,吨重物强制纠正变形預留收缩缝全部焊完后拆除反角变形斜撑并在拆前沿圆周用大锤打一遍角缝与斜撑下端之间的底板用以消除底板焊后的部分应力。通过上述方法施工的台万m原油罐罐底平整焊缝美观从焊接质量和罐底水平度的基本尺寸这两方面都得到了较好的控制罐体安装完毕水压试验一次匼格参考文献、潘家华圆柱形金属油罐设计烃加工出版社,、杜国华手工电弧焊接技术机械工业出版社,、大型浮顶油罐的焊接技术石油工程建设,年第期、于贤福,石永春油库技术管理中国石化出版社,、胡安定,石油化工设备检查指南中国石化出版社,