10000m3立式圆筒型钢制焊接油罐罐底的焊接
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作者: 胡荣昌
【摘要】本文介绍了10000m3立式圆筒型钢制焊接油罐罐底焊接方法，此方法应用于我厂新建重整系统工程的油罐罐底焊接，在焊接中采用了合理的焊接顺序和施焊方法、取消了以往焊接罐底板的防变形卡具，使焊后的罐底非常平整、美观，罐底质量达到优良。
【关键词】罐底焊接；施工；无卡具；减小变形
1、 前 言
在立式圆筒型钢制焊接油罐罐底焊接过程中，防止罐底板焊接变形是整个焊接的主要控制点。在以往罐底焊接施工中，罐底容易产生中部凸起变形和波浪变形。为了减小变形量，习惯上采用龙门铁加型钢、打插板铁等刚性固定措施。通过多次焊接施工证明，刚性固定效果并不像想象那样理想。笔者通过查阅焊接资料，并结合多年焊接施工经验，对罐底焊接有了新的认识和提高。
2、 10000m3油罐罐底板焊接工作量
罐底板直径：30.17m；中幅板长度：27.25m；边板长度：2.9m；环形丁字角焊缝长度：94.73m；中幅板重：34675kg；边板重：9165kg；垫板重：38kg。
10000m3罐底板各部位材质及厚度见表1。
10000m3罐底板各部位的组对形式见表2。
3、 10000m3罐底焊接施工
钢板搭接或对接焊缝焊后会产生纵向收缩应力和横向收缩应力，钢板在每个区段的收缩量是不一样的，最大的纵向收缩发生在纵焊缝附近，而最大的横向收缩发生在横焊缝附近。焊缝的实际收缩量与钢板的材质、厚度、坡口形式、焊接结构、外加应力以及焊接顺序与方法等有关。罐底板的材质、厚度、坡口形式和焊接结构等设计文件已规定，所以施工时减小罐底变形要从外加应力、焊接顺序和焊接方法上做文章。
3.1 焊接顺序
（1）中幅板焊接时先将短焊缝焊完后再焊长焊缝；焊接长焊缝时，8名焊工分成两组，每组4名焊工同时焊一道焊缝，8名焊工同时焊两道对称焊缝，由中心向外分段退焊。
（2）边缘板的对接焊缝焊接，先焊靠外边缘300mm部位的焊缝，8名焊工对称分布隔缝跳焊，边缘板外边缘300mm对接焊缝焊完后，焊接罐底边缘板与底圈壁板的环形丁字缝。
（3）罐底边缘板与底圈壁板的环形丁字缝先焊罐外后焊罐内（考虑到组对时在外面点固定焊），焊接时由8名焊工均匀分布，沿同一方向分段退焊。
（4）罐底边缘板与底圈壁板的环形丁字缝焊完后，边缘板与中幅板之间的收缩缝施焊前，先将剩余的边缘板对接焊缝焊完，8名焊工对称分布隔缝跳焊。
（5）最后焊接边缘板与中幅板的收缩焊缝，焊接时8名焊工均匀分布对称施焊，焊接采用分段退焊法。
3.2 施焊方法
3.2.1 焊接工艺参数
罐底板的焊接工艺参数见表3
3.2.2 中幅板的焊接
中幅板是由许多长方形钢板拼成，每块钢板四边都是搭接焊缝，焊接时必然产生横向收缩变形和纵向收缩变形，造成中幅板焊后凸起和波浪变形。所以在焊接中幅板时，必须采用正确的施焊方法，才能控制住中幅板焊接变形。
（1）点固焊
a 点固焊从罐底中心开始先点固第一道横焊缝（短焊缝），第一道横缝点固完后正式施焊此焊缝，每名施焊焊工焊完一道横缝后再点固第二道横焊缝，这样能保证下一道焊缝不受上一道焊缝的焊接影响；横缝焊接完后再从罐底中部点固纵焊缝（长焊缝），点固焊要同时对称点固两道纵缝，点固之后同时对称焊接两道纵缝，其目的也是保证下一道焊缝不受上一道焊缝的焊接影响。
b 点固焊缝应根据焊缝长度均匀分布，每道焊缝上点固焊点的间距为200mm，点固焊点的长度为（5～10）mm。
（2） 纵焊缝的焊接
a 焊接纵焊缝时，将8名焊工分成两组，每4名焊工同时焊一道焊缝，8名焊工同时焊两道对称焊缝，由中心向外方向分段退焊；
b 其他焊接与横向短焊缝的焊接相同，纵焊缝最容易产生变形，焊接时统一电流、统一速度、统一方向非常关键；
c 纵焊缝返修必须在收缩焊缝点焊前完成。
3.2.3 边缘板与环状丁字角焊缝的焊接
（1）环形丁字角焊缝焊接前，先将底圈壁板与底板上壁板外圈基准线对齐进行固焊，点固焊点距离≤300mm均匀分布，点固焊焊点长度为（15-20）mm。
（2）焊接时将8名焊工分段均匀分布在对称位置，焊接方向从左向右分段退焊，每段距离可放大到600mm为一段退焊区。
（3）在焊罐内环状丁字角焊缝焊接时，虽然焊缝结构成封闭式，但它的收缩不会受到更大阻力。这种收缩只会造成边缘板未焊部位有小量的错位，而与中幅板无关，不会引起中部起凸。
3.2.4 边缘板（边板）对接焊缝的焊接
（1）边板坡口型式为V型，钝边（1～2）mm，对口间隙（4～6）mm，大间隙是为了保证与下部垫板完全熔合为一体。
（2）边板对接焊缝外部的300mm在环状丁字角焊缝焊接前焊接，罐底板铺设完后就可以焊接此焊缝，这段焊缝是罐底焊接质量要求最高的焊缝，要保证射线探伤检验合格。
（3）边板对接焊缝打底焊时（一层）可增加电流强度，但必须保证分段退焊，增大电流的目的保证上边板与垫板的充分熔合。
（4）一层焊后进行清根处理，确定没有缺隙后，再进行表面焊缝的焊接。
（5）边板对接焊缝施焊由8人组成，每人负责2道焊缝，均采用对称分段退步焊的方法进行焊接。
3.2.5 收缩缝的焊接
收缩缝是中幅板与边板之间的搭接焊缝，是整个罐底焊接的最后一道工序，整个焊缝属于沿圆周分布的封闭式焊缝。收缩焊缝的焊接对整个罐底焊后的质量起着关键性的作用。如果收缩缝焊接方法不当，很容易使罐底凸起，收缩焊缝焊接注意以下几点：
（1）焊接前首先对整圈焊缝进行均匀的点固焊，焊点间距200mm，点固焊长度20mm。
（2）点固焊要保证在焊接过程中不得出现开裂现象，如焊接中出现开裂现象，将直接影响整个罐底的质量。
（3）收缩焊缝焊接时，由8人相互间隔2块边缘板进行对称分段退步焊。焊接人员必须按工艺要求和焊接顺序施焊，做到电流、焊接速度及分段退焊的距离保持一致。
（4）退步焊的速度要稍快些，减少收缩缝的热能量，采用较小电流保持短弧焊。
4、结束语
通过制定正确的焊接顺序，采用合理的焊接方法，罐底变形能够得到有效控制，罐底焊接质量达到优良水平；另外，取消刚性固定措施，减少了措施工作量，节省了措施用料，也减少了罐底施工障碍，提高了施工效率。实践证明，本文所述焊接顺序及焊接方法科学合理。
参考文献
[1]《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》SH/T3530-2001
[2]翟洪绪，《实用铆工手册》，北京：化学工业出版社，1998
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