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1、ΞΞΞ大型油罐壁板组装焊接变形的综合控制措施郑文生(安庆石化工程建设监理公司,安徽安庆246003)要:壁板的变形控制是大型油罐质量控制的重点和难点。本文结合10000m3内浮顶油罐的工程实践,从摘预制加工、组装、焊接全过程分析壁板变形的各种现象和成因,针对壁板变形的不同情况提出有针对性的控制措施,取得了良好的控制效果。关键词:油罐;壁板;组装;焊接;变形;控制中图分类号:TG404文献标识码:B文章编号:1007-4260(2005)01-0046-04大型油罐是石油化工企业常见的贮运设备之一。在油罐施工过程中,变形控制对保证油罐几何尺寸
2、、减少罐体残余应力、提高油罐使用寿命具有重要意义;对内浮顶油罐,油罐壁板变形控制是保证内浮顶正常升降的重要条件。油罐均由钢板现场组装焊接而成,具有焊缝长、数量多、焊接应力和变形分析复杂的特点,决定了罐体变形控制是油罐施工过程质量控制的重点和难点。根据工程实践,油罐的底板和罐顶瓜皮板的组装焊接工艺较成熟,变形易于得到控制。壁板变形的影响因素很多,控制难度大,需要从壁板预制到焊接成形实施全过程的控制措施,才能有效防止超标变形的发生。本篇重点从各个环节分析壁板变形的成因,采取有针对性的综合措施控制变形。1.工程简介1999年至2000年底,根据市
3、场需要,我厂投资4000万元,建设某罐区项目。该罐区有4台10000m3内浮顶汽油罐,2台10000m3外浮顶原油罐,2台6000m3拱顶柴油罐。本文重点介绍内浮顶汽油罐变形的分析和控制过程。10000m3内浮顶汽油罐的主要设计参数如表1。表1汽油罐的主要设计参数综合考虑各种方法的可靠性、经济性,本油罐采用电动葫芦倒装提升方法。采取集中控制;在罐体内均布20台桅杆,桅杆上挂有10T的电动葫芦;在罐体提升部设置涨圈,涨圈起提升支架和防罐体变形的作用;在底板中心设中心架,用钢丝绳成伞形辐射状与桅杆顶部连接。整个倒装工艺的工装机具有四大系统组成:
4、提升系统、涨圈系统、中心稳定系统、电气控制系统。壁板纵缝采用单面V型坡口;环缝采用45°坡口(下带壁板不开坡口)。在第一台油罐施工至第四带壁板时,发现第二、三带壁板出现了多处超标变形,有纵缝角变形、环缝缩腰、局部凹陷、总垂直度超标等。工程监理、施工单位经磋商后决定暂停施工,由现场施工技术人员、专业监理人员组成变形处理小组,对壁板的变形原因进行分析解决。收稿日期:2004-11-03作者简介:郑文生(1968-),男,安徽贵池人,工程师,工程监理。ΞΞΞ体积:10000m3直径:30m材质:Q235-A罐壁高度:15.8m单带壁板高:1.76
5、m壁板总带数:9带钢板长度:6～10m从下算起壁板带数123456789壁厚(mm)18161412108766·47·第1期郑文生:大型油罐壁板组装焊接变形的综合控制措施2.壁板变形现象及原因分析经现场技术人员分析认为,壁板变形主要因素有:预制加工质量问题、局部焊接残余应力过大、相对刚性约束不足等。主要的变形现象及原因分析如下:1)缩腰:环焊缝处直径小于油罐正常直径,如图1。原因分析:(1)环焊缝处焊接引起的长度收缩。(2)纵缝焊接时只留一道活口,纵缝环向的收缩应力得不到释放。(3)碳弧气刨清根引起的热变形。2)纵缝的角变形:纵缝凸出、内
6、凹或波浪变形,如图2所示。原因分析:(1)卷板时的直边。(2)组对时刚性约束不够。(3)焊接电流过大。3)局部凹陷:主要发生在丁字缝处或丁字缝附近。原因分析:(1)壁板长宽尺寸偏差导致焊缝间隙不均匀,局部焊缝间隙过大。(2)丁字缝附近受环缝和纵缝焊接应力的共同作用。图1环缝缩腰示意图2纵缝角变形及直边示意(3)环缝焊接时由多名焊工同时施焊,各焊工焊接速度不一、电流大小不一。焊接电流大者焊接残余应力较大;则各处焊接应力呈不均匀分布。4)总垂直度偏差超标:罐体重心漂移,导致罐体中心与底板中心偏差超标。原因分析:电动葫芦坐落在可变形的底板上,对罐
7、体的拉力可分解为垂直向上的提升力和水平方向的拉力。各葫芦虽然均匀分布,但其对罐体的水平拉力并不均衡,则存在一个对罐体水平方向总拉力,导致罐体水平方向发生漂移,此种漂移累积,导致罐体总垂直度超标。罐体受葫芦水平拉力的受力分析见图3。图3罐体受葫芦水平拉力示意图(Fn为水平分力,∑F为水平合力)©1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·48·安庆师范学院学报(自然科学版)2005年3.影响因素分析和控
8、制壁板变形的措施变形处理小组首先对壁板预制安装的流程进行了分析。壁板制安流程如下:其中下料至运输为预制阶段,其后为组装焊接阶段。变形处理小组将影响因素分为人、料、机、法、环五个方
