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【摘要】油罐底部是油罐的重点部位。如何减少油罐底部的焊接变形，是影响油罐制作安装质量的关键所在。油罐底部焊接变形的减少，可以极大增加油罐的承载能力和性能的稳定性。所以，控制油罐底部焊接变形，可以极大提高油罐使用的经济效益。
【关键词】油罐施工 焊接变形 罐底施工
现阶段，石油化工业迅速发展，石油储存和运输工程规模迅速扩大，大型油罐在储存和运输过程中，作用越来越大。随着油罐容积的增加，石油罐底焊接部位的质量成为影响石油运输的主要因素。油罐内油位的变化对罐底焊接部位的质量提出了巨大的挑战。过度焊接甚至变形会在油罐内油位变化的过程中引起一系列变化，导致焊接部位变形断裂甚至造成事故。本文将把10000m3油罐施工作为例子，对油罐罐底焊接技术展开初步讨论。
1 工程实例
1.1 概况
10000m3竖式圆柱形的拱形钢制储罐，其罐底直径30m，油罐去掉灌顶高度为14.2m。油罐底部的材料为12MnNiVR，厚度16mm；17UTtl中幅板材料为Q235B，厚度10mm。不同壁板的厚度范围控制在8ram～20ram，油罐顶部的厚度为6ram，油罐的总重是250t。施工工艺：油罐罐壁和油罐顶部的安装，使用的是气压顶升倒装技术。在进行焊接的时候，使用的是气焊打底，电焊封面的工艺。
1.2 施工准备
（1）对油罐的标高、坡度和油罐直径实行检测验收，之后开始材料的交接验收工作；
（2）对油罐不同配件的尺寸进行测量，复测，对材料的质量证明书进行复查，然后办理材料交接工作；
（3）保证施工现场通道顺畅，各种工具到位。
1.3 罐底板的铺设和组对
底部板材的边缘部位、中间部位以及边缘部位和中间部位之间都使用了有坡口的对焊接技术，在对接口使用了55到60度的坡口，大大降低了焊接时的热输入。边缘部位组对使用的是不等距楔形结构，从边缘到中间之间的空隙是6到11mm，减少了边缘部位和油桶壁之间使用大角焊技术造成的焊接收缩，对边缘壁板带来的挤压和变形。中间部位使用了从中间到两边铺设的办法，对后来使用对称焊接技术打下了基础。最后，中间部位和边缘部位之间的焊接，在下料的时候，需要有龟甲板连接，搭建在边缘部位上部30到50mm，避免焊接收缩对焊接质量造成不良影响。在焊接的时候，要先焊接中间部位和龟甲板，然后焊接龟甲板和边缘部位。中间部位在焊缝位置设置有垫板，邻近两块垫板之间的焊缝部位还设置有二次垫板。在进行组对时，垫板和中间部位之间进行焊接固定。需要指出的是，只能对垫板和中间部位的一侧实行点焊，另外一侧要保持相对的自由。
1.4 制定合理的排版设计方案
油罐底部的排版直径要比设计图上增加0.15～0.2%，用来弥补部位焊接时纵向、横向焊接变形引起的收缩量。因此，在进行选材时，要选择规格比较大的钢板，减少油罐底部的焊缝长度，同时相应减少纵向收缩量，降低焊接工作量，减少钢材损耗。同时，也可以节约人力和财力消耗，减少工程时间，增加工程效益。在底部使用有垫板的对接焊工艺，或者使用Z型搭接焊工艺，就等于钢板在焊接部位使用加强筋，提高了底部钢材的结构刚度，对抗焊接变形的能力得到提高，减少焊接横向和角变形的程度。最关键的是，可以减少为了提高油罐底部钢板强度，必须增加油罐底部钢板厚度引起成本增加的可能。在进行罐底部排版时，长焊缝要以中心线为轴心加以设计，边缘部位的焊缝设计要以油罐底部圆心为中心加以展开。这样做能够在最大程度上减少焊接变形，同时也为焊接工艺的改进创造有用条件。
2 罐底板的焊接
2.1 金相组织的转变
在进行焊接时，极高的温度和极快的冷却速度导致焊接区域的组织由珠光体变化为奥氏体甚至混合体，焊接之后组织非常不均匀。所以，焊接之后，焊接部位的硬度和脆性都随着增加，焊接面的延伸和收缩几率都随着增加。在进行底部板材焊接时，材料的组织应力引起的组织变性和焊接引起的收缩变形，是底部板材变形的主要原因。
2.2 边缘板组对完毕后的焊接
在进行焊接时，要从外围300mm开始，这一部分的焊接要先在底板和垫板之间实行点焊，在底部用垫铁把垫板垫高30-35mm，避免焊接变形。在焊接结束后，要对焊接部位进行射线无损检测，在检测合格后，去掉垫铁。剩下部位的焊接，要使用对接焊技艺，在边缘部位和第一圈罐壁使用大角焊技艺焊接结束之后，再焊接其他的部位。另外，边缘部位的焊接要使用对称焊接工艺，让多名焊工均匀焊接。中间部位焊接时，一般使用通长焊缝或者单板长焊缝，在单板的一侧加装龙门板和背杠对油罐进行加固。不过这种方法，尽管可以在一定程度上减少焊接变形，不过在焊接的时候也会遗留一部分焊接应力，对油罐后期的使用带来一定的安全隐患。在背杠去掉之后，有些变形还是会释放出来。因此，必须采取一定的措施，对后期的变形进行预防。
在短缝和中长缝结束之后，虽然在外表上看不出来焊接变形，但是由于约束作用的存在，油罐底部已经残留了较多的焊接应力。在进行通长缝焊接之前，要先去掉中心部位6-8m范围内的固定块，释放一部分的残余应力，把生成的小变形用楔铁打压下去，之后再进行中长缝的焊接。之后，可以使用同样的方式，以6-8m为划分标准，把全部的中长缝焊接完成。在通长缝焊接结束之后，把剩余150mm的短缝和中长缝焊接完成。2.3 边缘板与底圈罐壁板大角焊缝的焊接
边缘部位和油罐壁板之间，一般使用大角焊工艺进行焊接。其过程一般分为两部分进行：第一圈壁板和第二圈壁板。在使用大角焊工艺进行第一圈壁板焊接时，要安装斜撑，斜撑的材质一般是角钢，在所有焊接工程完成之后，可以把角钢拆除。安装斜撑的作用是掌握第一圈壁板的椭圆度，避免大角焊焊接时引起焊接变形。
斜撑设置的距离控制在1.8～2.0m。在进行焊接时，要在大角缝焊接之后，再使用对称焊接工艺焊接边缘部分，等这一部分的焊接全部完成之后，再组队实行龟甲缝焊接。注意在焊接的时候，一定要按照这样的顺序进行，不然会引起严重的后果。
3 结语
在油罐罐底焊接工艺得到有效改善之后，可以保证罐底焊接质量，提高油罐安装速度，带来良好的使用效果。
参考文献
[1] GB50128—2005立式圆简形焊接油罐施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2006.[2]孔祥章. 防止大型油罐底板焊接的变形[J].化工设备与管道，200l，58（5），39-40
[3] 昊忠宪，杜少卿，张桂红.大型储罐罐底板焊接防变形的探讨[J].石油化工设备技术，2003，24（5），53-55
【关键词】油罐施工 焊接变形 罐底施工
现阶段，石油化工业迅速发展，石油储存和运输工程规模迅速扩大，大型油罐在储存和运输过程中，作用越来越大。随着油罐容积的增加，石油罐底焊接部位的质量成为影响石油运输的主要因素。油罐内油位的变化对罐底焊接部位的质量提出了巨大的挑战。过度焊接甚至变形会在油罐内油位变化的过程中引起一系列变化，导致焊接部位变形断裂甚至造成事故。本文将把10000m3油罐施工作为例子，对油罐罐底焊接技术展开初步讨论。
1 工程实例
1.1 概况
10000m3竖式圆柱形的拱形钢制储罐，其罐底直径30m，油罐去掉灌顶高度为14.2m。油罐底部的材料为12MnNiVR，厚度16mm；17UTtl中幅板材料为Q235B，厚度10mm。不同壁板的厚度范围控制在8ram～20ram，油罐顶部的厚度为6ram，油罐的总重是250t。施工工艺：油罐罐壁和油罐顶部的安装，使用的是气压顶升倒装技术。在进行焊接的时候，使用的是气焊打底，电焊封面的工艺。
1.2 施工准备
（1）对油罐的标高、坡度和油罐直径实行检测验收，之后开始材料的交接验收工作；
（2）对油罐不同配件的尺寸进行测量，复测，对材料的质量证明书进行复查，然后办理材料交接工作；
（3）保证施工现场通道顺畅，各种工具到位。
1.3 罐底板的铺设和组对
底部板材的边缘部位、中间部位以及边缘部位和中间部位之间都使用了有坡口的对焊接技术，在对接口使用了55到60度的坡口，大大降低了焊接时的热输入。边缘部位组对使用的是不等距楔形结构，从边缘到中间之间的空隙是6到11mm，减少了边缘部位和油桶壁之间使用大角焊技术造成的焊接收缩，对边缘壁板带来的挤压和变形。中间部位使用了从中间到两边铺设的办法，对后来使用对称焊接技术打下了基础。最后，中间部位和边缘部位之间的焊接，在下料的时候，需要有龟甲板连接，搭建在边缘部位上部30到50mm，避免焊接收缩对焊接质量造成不良影响。在焊接的时候，要先焊接中间部位和龟甲板，然后焊接龟甲板和边缘部位。中间部位在焊缝位置设置有垫板，邻近两块垫板之间的焊缝部位还设置有二次垫板。在进行组对时，垫板和中间部位之间进行焊接固定。需要指出的是，只能对垫板和中间部位的一侧实行点焊，另外一侧要保持相对的自由。
1.4 制定合理的排版设计方案
油罐底部的排版直径要比设计图上增加0.15～0.2%，用来弥补部位焊接时纵向、横向焊接变形引起的收缩量。因此，在进行选材时，要选择规格比较大的钢板，减少油罐底部的焊缝长度，同时相应减少纵向收缩量，降低焊接工作量，减少钢材损耗。同时，也可以节约人力和财力消耗，减少工程时间，增加工程效益。在底部使用有垫板的对接焊工艺，或者使用Z型搭接焊工艺，就等于钢板在焊接部位使用加强筋，提高了底部钢材的结构刚度，对抗焊接变形的能力得到提高，减少焊接横向和角变形的程度。最关键的是，可以减少为了提高油罐底部钢板强度，必须增加油罐底部钢板厚度引起成本增加的可能。在进行罐底部排版时，长焊缝要以中心线为轴心加以设计，边缘部位的焊缝设计要以油罐底部圆心为中心加以展开。这样做能够在最大程度上减少焊接变形，同时也为焊接工艺的改进创造有用条件。
2 罐底板的焊接
2.1 金相组织的转变
在进行焊接时，极高的温度和极快的冷却速度导致焊接区域的组织由珠光体变化为奥氏体甚至混合体，焊接之后组织非常不均匀。所以，焊接之后，焊接部位的硬度和脆性都随着增加，焊接面的延伸和收缩几率都随着增加。在进行底部板材焊接时，材料的组织应力引起的组织变性和焊接引起的收缩变形，是底部板材变形的主要原因。
2.2 边缘板组对完毕后的焊接
在进行焊接时，要从外围300mm开始，这一部分的焊接要先在底板和垫板之间实行点焊，在底部用垫铁把垫板垫高30-35mm，避免焊接变形。在焊接结束后，要对焊接部位进行射线无损检测，在检测合格后，去掉垫铁。剩下部位的焊接，要使用对接焊技艺，在边缘部位和第一圈罐壁使用大角焊技艺焊接结束之后，再焊接其他的部位。另外，边缘部位的焊接要使用对称焊接工艺，让多名焊工均匀焊接。中间部位焊接时，一般使用通长焊缝或者单板长焊缝，在单板的一侧加装龙门板和背杠对油罐进行加固。不过这种方法，尽管可以在一定程度上减少焊接变形，不过在焊接的时候也会遗留一部分焊接应力，对油罐后期的使用带来一定的安全隐患。在背杠去掉之后，有些变形还是会释放出来。因此，必须采取一定的措施，对后期的变形进行预防。
在短缝和中长缝结束之后，虽然在外表上看不出来焊接变形，但是由于约束作用的存在，油罐底部已经残留了较多的焊接应力。在进行通长缝焊接之前，要先去掉中心部位6-8m范围内的固定块，释放一部分的残余应力，把生成的小变形用楔铁打压下去，之后再进行中长缝的焊接。之后，可以使用同样的方式，以6-8m为划分标准，把全部的中长缝焊接完成。在通长缝焊接结束之后，把剩余150mm的短缝和中长缝焊接完成。2.3 边缘板与底圈罐壁板大角焊缝的焊接
边缘部位和油罐壁板之间，一般使用大角焊工艺进行焊接。其过程一般分为两部分进行：第一圈壁板和第二圈壁板。在使用大角焊工艺进行第一圈壁板焊接时，要安装斜撑，斜撑的材质一般是角钢，在所有焊接工程完成之后，可以把角钢拆除。安装斜撑的作用是掌握第一圈壁板的椭圆度，避免大角焊焊接时引起焊接变形。
斜撑设置的距离控制在1.8～2.0m。在进行焊接时，要在大角缝焊接之后，再使用对称焊接工艺焊接边缘部分，等这一部分的焊接全部完成之后，再组队实行龟甲缝焊接。注意在焊接的时候，一定要按照这样的顺序进行，不然会引起严重的后果。
3 结语
在油罐罐底焊接工艺得到有效改善之后，可以保证罐底焊接质量，提高油罐安装速度，带来良好的使用效果。
参考文献
[1] GB50128—2005立式圆简形焊接油罐施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2006.[2]孔祥章. 防止大型油罐底板焊接的变形[J].化工设备与管道，200l，58（5），39-40
[3] 昊忠宪，杜少卿，张桂红.大型储罐罐底板焊接防变形的探讨[J].石油化工设备技术，2003，24（5），53-55