大型储罐罐底板焊接防变形控制探究

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1、大型储罐罐底板焊接防变形控制探究摘要：本文通过介绍几种大型储罐底板的焊接方式，分析了残余应力与检验耍求，给我国的人型储罐罐底板焊接防变形提供借鉴。关键词：大型储罐；罐底板；焊接防变形中图分类号：P755.1文献标识码：A一、简单介绍几种大型储罐底板的焊接（-）边缘板的焊接考虑到边缘板与壁板角焊缝的焊接收缩，在没有组装壁板前，只焊接壁板止下部的边缘板对接焊缝，即先焊自边缘板外侧向内400mm的对接缝。焊工均布在罐底边缘板外侧的整个圆周上，同时対称施焊，使焊接速度保持一致，隔一条焊缝焊接一条，避免焊接过程中造成边缘板的收缩不均匀,使整个边缘板外形出现椭圆现象。焊接方向由罐

2、内侧向罐外侧焊接。边缘板剩余部分的焊接在龟甲缝焊接前进行，其焊接具体要求与先焊的400mm要求相同。（二）中幅板的焊接对每个罐底板的焊接，先进行左位焊，再进行手工打底焊，最后采用自动焊进行填充焊和盖面焊。中幅板的焊接分4个对称的900扇形区，同时安排4个焊接小组对称施焊，先焊短焊缝、后焊长焊缝，并由罐底中心向外施焊，焊接顺序如图1所示:图1中幅板带板对接长焊缝打底层采用手工电弧焊的分段退焊法或跳焊法施工，分段间距为400mm,每条焊缝由两名焊工从屮间向两端对称施焊。填充、盖面层采用埋弧自动焊，由焊缝中间分成两段分别向两端施焊；焊接时，带板与廊板T形接头部位留300mm

3、距离的带板对接缝先不焊接，在廊板与带板对接缝焊接前采用手工电弧焊施焊。廊板对接短缝的焊接同带板对接缝焊接方法一样。但廊板与带板对接的长焊缝焊接前，应先完成T形接头部位留下的带板对接缝和廊板对接缝的焊接，并蘑除焊接示焊接长缝。长焊缝打底层同带板对接缝焊接方法一样。填充、盖面层埋弧自动焊山两台焊机自焊缝中间分成两段分别向两端施焊,分段间距为2000mm^4000mm0中幅板焊接过程中，距边缘板2000mm范用内的中幅板焊缝先不焊接，待中幅板焊缝焊完并与边缘板组对好后再焊接。（三）罐壁与罐底人也缝的焊接罐壁与罐底大角缝的焊接，在最少完成第二至第三带壁板纵、环焊缝组装和焊接后

4、进行，先采用手工电弧打底焊，然后采用埋弧自动角焊机进行盖面焊。为减小焊接变形，施焊时焊工应沿圆周均匀对称分布，并采用相同的焊接参数、相同的焊接方向进行跳焊或退焊施工。在焊接大角缝内侧时，为减小焊接变形，施焊前在罐壁内侧采用斜支撑进行刚性固定，斜支撑的间距应小于1200mm，该支撑必须在罐底收缩缝焊完后才可拆除。（四）龟甲缝的焊接龟甲缝是罐底边缘板与罐底小板间的焊缝，即收缩缝。龟甲缝的焊接应在边缘板对接焊缝、罐底小板焊缝、大和缝焊接完成后进行焊接。龟甲缝变形较大，所以焊接时有数名焊工均布，并沿同一方向进行，其焊接方法是采用手工打底焊，然后用角缝自动焊机进行两遍自动焊。二

5、、分析焊接残余应力以纵向残余应力为例，说明产生焊接残余应力的机理、残余应力的大小和产生焊接残余应力的温度差。(-)产生焊接残余应力的机理焊接试板见图2：图2如图2所示的焊接板件，焊缝边缘温度To,焊缝温度T,焊缝与边缘温度差△T=T-To0如果焊缝没有约束，理论膨胀量。由于母材的约束阻比了焊缝膨胀，在焊缝内形成的温差应变：式中:K

6、极限。s时，弹性应变达到最大值：此时焊缝屈服，开始产生塑性应变£塑性，塑性应变值等于总应变减去弹性应变，即:温差消失后，焊缝内弹性应变消失，但幫性应变残留在焊缝内，正是这部分残余应变产生了焊接残余应力，残余应力值是：按残余应力公式计算，焊缝和热影响区的残余应力都超过了材料屈服极限。（-）产生焊接残余应力的温度差焊接温差超过某一数值就开始产生焊接残余应力，由残余应力：得到产生残余应力的温差按温差公式计算，温差大于1200C就产生残余应力，这个温差值可能小于经验预料。（三）有限元分析在没有实验条件的情况下，有限元法分析结果是最精确的，可以验证理论的正确性。例如Q235B板

7、,温度从200C升到3000C,再降到200C,进行冇限元分析。1、建立分析模型（如图3）图32、对模型进行单元格划分（如图4）图43、在焊道和焊道边缘上加载温度分布。4、进行有限元计算、分析（如图5）。分析结果纵向残余应力是224MPa,理论值应该是235MPa,误差4.7%。图5（四）焊缝屮的横向应力横向应力是由焊缝纵向收缩引起的横向应力和焊缝橫向收缩引起的横向力组成的。纵向收缩引起的横向应力将两块焊接在一起的长板沿焊缝中心纵向剖开，板向焊缝侧弯曲，实验表明在焊缝屮存在由纵向收缩引起的横向应力，图6是用有限元法模拟板焊件剖开后的弯曲情况，佐证了实