大型储罐底板焊接变形控制[1]

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2O02年第25卷第4期申建国：大型储罐底板焊接变形控制25·焊接技术·大型储罐底板焊接变形控制申建国(中国石化集团第十建设公司大连分公司，大连116600)摘要主要介绍了大型储罐底板焊接变形产生的原因及残余应力的计算，提出了防止焊接变形的技术措施。关键词储罐底板变形应力控制1前言属于优质碳素结构钢。随着石油化工行业的发展，我国大型油罐不断增2．2底板的焊接型式多，在大型油罐的制作安装过程中，遇到首要问题就是底板边缘板为带垫板的对焊接，中幅板之间的焊罐底板焊接变形及防止焊

2、接变形的技术措施。本文以缝为带垫板的对接焊型式。其焊接坡口型式如图2所大连港务局新港港务公司原油罐10万m3油罐中幅板示。带垫板对焊接型式为例，对罐底板焊接变形产生的原因及防止变形的技术措施进行讨论。2简介2．1油罐底板的结构1O万m3油罐底板由边缘板和中幅板组成，边缘板由多块板组成外圆内多边形的环状结构，中幅板为由多块板拼成的多边形平板结构，边缘板和中幅板之间通过龟甲缝焊接在一起，构成整个底板。底板和罐壁通过大角焊缝相连，底板的结构如图1所示。图2底板焊接的坡口型式2．3焊接使用的材料边缘板焊接使用焊条：L一6o中幅

3、板焊接使用：手弧焊打底：使用焊条：J422中间填充碎丝：(YK—C)埋弧焊盖面：使用焊丝(Y—C)龟甲缝焊接使用：手弧焊打底：使用焊条：L一6o中间填充碎丝：(YK—C)埋弧焊盖面：使用焊丝(Y—C)2．4底板焊后变形情况：(以20。罐为例)(1)底反边缘板共4o条焊缝，使用手弧焊进行焊接，焊接时，10名焊工同时对称进行焊接；焊接顺序为：先进行底板边缘板外侧400焊缝的焊接，待底板中幅板焊缝焊接完成以后再进行剩余焊缝的焊接，焊后变形很小。圈1油簟的排板结构圈(2)中幅板四周焊缝焊完后，在板的中间部分发生底板边缘板材质为

4、日本产SPV490Q，板厚20mm，部分波浪变形，最高处高出基础面1555ram，每张板属于低合金结构钢，中幅板为Q'235一A．F，板厚llmm，均出现2—4个最高点，最高点之间的距离在25mm维普资讯http://www.cqvip.com化工建设工程2OO2年第25卷第4期之间，从以上的焊接变形来看，底板中幅板的焊接变形同，两焊缝处最短，板中心线最长。由于周围板的约束，是属于典型的薄板受压失稳变形，如图3所示。单张板保持矩形投影，即构成板的假想线两端点的直线距离相等，因而长度不同的线只有发生上下的弯曲。发生上下弯

5、曲的线联在一起，底板就发生了波浪变形，波浪变形在板中心线处最大，且变形大小与焊缝收缩的大小有直接的关系。曲线波峰的高度随着出现波数的增多而减小。3．2底板的焊接残余应力的产生(下面以单张板为例)由于底板中幅板的厚度较小，厚度方向的焊接残图3底板的失穗亚彤余应力很小，可以不予以考虑。3焊接时产生的应力与变形3．2．1长度方向焊缝的残余应力3．1焊缝的横向、纵向收缩变形长度方向焊接缝引起的焊接残余应力分为X轴3．1．1焊缝的横向、纵向收缩变形的计算方向和Y轴方向应力两部分。x方向的应力分布如图单张板长度方向焊缝焊接收缩量可

6、按下式计算：4△L=K

7、FHL／F式中：△I广—纵向收缩量，mm；F一构件截面积，删；FH——焊缝截面积，；I构件长度，n'llno．K1为系数，与焊接方法和材料有关，对低碳钢的Y轴方向的应力又可分为两部分，一个是由于埋弧焊来说，K

8、=0．071。焊缝及其附近的塑性变形区纵向收缩所引起的，用o因板两边均有焊缝，可以考虑为从两板中间切开，表示；另一个是由焊缝及其附近塑性变形区的横向收取包含一条焊缝的构件，则：缩的不同时性引起的，用o表示。横向应力的两个组F：W：3OOO×ll=330(咖www.bzfxw.com成部分中

9、，的分布如图5所示。FH=O．5×(6+16)×ll=121ram2oL=l8()0咖／△L=0．071×121×14800÷33000=3．85mm，宽度方向焊缝的焊接条件、焊接形式与长度方向相同，焊缝纵向收缩与焊缝长度是线性关系。因此，其纵向收缩量与长度方向焊缝收缩量的比值即为宽度与长度的比值。焊接纵向收缩在焊缝及附近区域主要是塑性变形，这个区域叫做塑性变形区，在塑性变形区以外板发图5由纵向收缩引起的横向应力。，的分布生的变形为弹性变形。3．1-2焊缝纵向收缩与底板波浪变形的关系由于一张板四周都有与其它板的拼接焊缝

10、，焊缝处l00．、一一一／＼，不会发生焊缝横向的位移，即焊缝不会在水平方向发生／＼＼、～0，、弯曲。这样对一张板来说，板在罐基础表面上的投影仍一l00／Ⅲo070(I0是矩形。因为底板厚度较小，为了分析方便，将单张底-枷．L．姗1l板看作是由与长度方向平行的无数条线组成。在焊缝一300处，由于发生了纵向收缩，组成该处板的假想的线缩