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拱頂儲罐焊接變形控制

文檔作者：陳福貴慕志進文檔來源：中石油第二建設公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月17日
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第38卷 增刊
2oO9年8月
石油化工設備
PETRC卜CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．38 Supplement
Aug． 2OO9
文章編號：1∞O一7466(2O09)增刊一。016一O5
拱頂儲罐焊接變形控制
陳福貴，慕志進
(中石油第二建設公司，甘肅蘭州 73006O)
摘要：通過實例介紹了有效控制拱頂儲罐罐底板、壁板、罐頂板焊接變形和確保儲罐整體質量符合
規(guī)范要求的方法。
關鍵詞：拱頂儲罐；焊接變形；控制措施；質量
中圖分類號：TQ O53．2 文獻標志碼：B
立式圓筒形拱頂儲罐焊接具有3個特點：①罐
底板較薄、焊縫非常密集、丁字縫較多且焊接應力復
雜。② 焊接壁板時一般先焊縱縫、環(huán)縫外側，很容易
產生局部內凹現(xiàn)象，焊縫角變形不易控制。③罐頂
板現(xiàn)場安裝時焊縫密集，罐頂板設計型式為內部斷
續(xù)焊、外部連續(xù)焊，易產生向下凹陷的現(xiàn)象。這3個
特點決定了立式圓筒形拱頂儲罐的各部分焊接變形
的控制難度很大。
在某涉外工程4臺5 OOO m。拱頂儲罐施工中，
筆者通過制定科學合理的焊接順序、采用工卡具進
行防變形處理、加強統(tǒng)一協(xié)調指揮等有效措施，成功
地解決了圓筒形拱頂儲罐底板、壁板及頂板焊接變
形控制難度大的技術難題，收到了較好的效果。文
中以1臺5 O00 m。拱頂儲罐(質量ll5．4 t)施工為
例，對具體的焊接變形控制過程進行詳細的介紹。
1 儲罐簡介
拱頂儲罐介質為蠟油，內徑為20 OOO mm，罐壁
板共有10圈，壁板高度×厚度自地面向上依次為：
1 780× 12 mm、1 78O × 11 mm 、1 78O× 10 mm、
1 78O× 9 mm 、1 78O× 8 mm 、1 780× 7 mm 、1 98O×
6 mm、1 98o×6 mm、1 200x 6 mm、1 980×6 mm。罐
頂板厚度6 mm，分為32瓣。罐底板的中幅板31塊，
厚度6 mm，另有弓形邊緣板9塊，其中清掃孔處1塊
弓形邊緣板厚度14 mm，其余8塊的厚度為8 mm。
2 焊接順序
該拱頂儲罐的焊接順序為：邊緣板外側對接焊
縫焊接一罐底中幅板焊接一首圈壁板縱縫焊接一包
邊角鋼與首圈壁板的焊接一罐頂板的焊接一罐頂板
與包邊角鋼的焊接一其它各圈壁板的縱縫和環(huán)縫焊
接一罐底與罐壁連接的大角焊縫焊接一剩余邊緣板
對接焊縫焊接一邊緣板與中幅板之間收縮焊縫焊
接。
3 焊接過程
3．1 罐底板
5 0O0 m。拱頂儲罐罐底排板及罐底焊縫焊接順
序見圖1。
3．1．1 邊緣板外側對接焊縫
弓形邊緣板的對接焊縫和搭接焊縫見圖2。為
防止產生較大的焊接變形，采用隔縫焊接法，即先焊
圖1中編號為1、3、5、7、9的焊縫，后焊編號為2、4、
6、8的焊縫。按上述辦法焊接的弓形邊緣板外側
35O mm左右的焊縫，基本沒有發(fā)生焊接變形。
3．1．2 中幅板
焊接原則：①先焊短焊縫，后焊長焊縫。② 初層
焊道應采用分段退步跳焊法。③焊接長焊縫時，由
中心開始向外部兩側分段退焊。④所有焊工必須服
從統(tǒng)一指揮，打底焊嚴格按焊接順序號和分段長度
收稿日期：2009一O3—28
作者簡介：陳福貴(1971一)，男，甘肅榆中人，助理工程師，現(xiàn)主要從事工業(yè)安裝工程的現(xiàn)場質量管理工作。
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增刊 陳福貴，等：拱頂儲罐焊接變形控制
進行。
I舯。
圖1 5。0O m3拱頂儲罐罐底排板及罐底焊縫焊接順序示圖
弓形邊緣板對接焊縫
(a)對接焊縫
清掃孔邊緣板搭接焊縫
}
(b)搭接焊縫
圖2 弓形邊緣板對接焊縫
短焊縫點焊應在中午氣溫最高時進行，將長焊
縫的定位焊全部鏟開(傳統(tǒng)焊接通常將所有中幅板
的長焊縫全部進行牢固的定位焊)，讓焊縫應力處于
完全釋放狀態(tài)。點焊完成后按圖1中(1)、(2)、(3)
? ? (6)、(7)的順序進行編號。對每條短焊縫的打
底焊道按長度為350～4O0 mm進行分段，按2、1、3
的順序編號，施焊時按數(shù)字從小到大的順序依次進
行分段焊接。短焊縫打底焊必須遵循由罐中心向四
周并隔縫對稱施焊的原則。短焊縫面層采用連續(xù)
焊，也必須遵循上述焊接原則。
對于長焊縫，只點焊即將施焊的長焊縫，將暫不
施焊的長焊縫的定位焊全部鏟開，讓焊接應力處于
完全釋放狀態(tài)。每條長焊縫打底焊由4名焊工同時
進行，打底焊時先將整個長焊縫的長度進行4等分，
每段長度為3～4 m，再將每個焊工施焊的長度按
35O～4OO mm 分段，每段按圖3的順序進行編號，
施焊時按數(shù)字從小到大的順序依次分段焊接，打底
焊時4名焊工相向由中心向外進行施焊，必須嚴格
控制焊工的焊接進度，盡量做到等速、同步施焊，其
焊接進度差不能超過15O～2O0 mm，當所有打底焊
全部完成后才能進行長焊縫面層焊接，面層焊接也
采用4名焊工同時相向由中心向外連續(xù)施焊，要注
意錯開打底焊的焊接接頭。
3．2 首圈壁板縱縫
首圈壁板(最高一層壁板)的施工質量是以后各
圈壁板施工測量的基準，其水平度、垂直度等形位公
差和幾何尺寸必須嚴格控制在允許范圍內，每張板上
測量3～5點。與罐頂板相連的首圈壁板厚度為6
mm，高度為1 98O mm。為了防止縱縫產生內凹變
形，對罐壁板外側離縱縫5O mm處加1 98O mm長的
加強筋，加強筋用14O mm×140 mm×9 mm 的角鋼
制作，角鋼規(guī)格越大防變形效果越好。內側等距離點
焊3塊圓弧板，圓弧板厚度8 mm。見圖4。由于包邊
角鋼側面與首圈壁板焊接、頂部與罐頂板焊接，因此，
首圈壁板上端向下3O0 mm 范圍內容易產生內凹。
所以測量壁板水平度、垂直度時應避開此范圍，在首
圈壁板上端向下35O mm左右選取測量基準點。
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長焊縫中心
圖3 罐底板中幅板長焊縫打底焊接示意圖
待包邊角鋼和圓弧板等防變形措施做好后先將 接縱縫內側，在縱縫內側焊完之后再返回縱縫外側，
縱縫外側從下到上分為等距離的6段，依次按4、1、
5、2、6、3編號(見圖5)。打底焊道按數(shù)字從小到大
的順序依次由下至上進行焊接?？v縫外側打底焊道
完成后在焊縫內側用砂輪機打磨清根，然后連續(xù)焊
用小直徑焊條、小電流、小能量對縱縫外側面層連續(xù)
焊接。
3．3 包邊角鋼與首圈壁板的焊接
包邊角鋼與首圈壁板內部為斷續(xù)焊，外部為連
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石油化工設備 2OO9年第38卷
行8等分，再將每名焊工施焊的長度先等分成20段
(焊工每次跳焊的長度按35O～4O0 mm 考慮)，按
1、8、15、2、9、16、3、10、17、4、11、18、5、12、19、6、13、
20、7、14的順序進行編號和焊接，見圖6。面層再不
分段跳焊，只是沿同一方向進行連續(xù)施焊。其他圈
的環(huán)縫分段和焊接順序與此完全一致。
圖4 壁板縱縫安裝示圖
續(xù)焊。斷續(xù)焊為每隔1OO mm焊1o0 mm，與首圈壁
板焊接時先焊內部，后焊外部，由8名焊工承擔。打
底焊時先將整個內部焊縫和外部焊縫的長度分別進
總的焊接方向
— f
＼L— ／ f
＼、、 —／ f
— 一， f
f
＼ — f
圖5 壁板縱縫打底焊接示圖
圖6 包邊角鋼與首圈壁板外部環(huán)縫打底焊接示意圖
3．4 罐頂板
除中心柱外，焊前在罐頂板下方依次設置3個
支撐圈。支撐圈采用無縫鋼管和儲罐下料后鋼板的
邊角料制作，支撐圈結構見圖7。罐頂板分瓣與縱
焊縫示意見圖8。
圖7 罐頂板內支撐圈示圖
罐頂板組焊時先焊內部、后焊外部，內部斷續(xù)焊
嚴格按照每隔1OO mm焊1O0 mm 的圖樣要求進
行。外部連續(xù)焊的打底焊先將32道縱向焊縫(如圖
8所示)按1、2、3、4、5、6、7、8、9? ?31、32進行編
號，然后由8名焊工按照隔縫對稱施焊的方法由中
心向外分段進行跳焊。具體為第一步先焊1、5、9、
13、17? ?25、29，第二步焊2、6、10、14、18??26、
3O，第三步焊3、7、11、15、19? ?27、31，最后焊4、8、
12、16、20??28、32。施焊前將每道頂板縱縫先等
分成24段，每段4OO mm 左右長度，按1、9、17、2、
1O、18、3、11、19、4、12、2O、5、13、21、6、14、22、7、l5、
23、8、16、24順序編號，見圖9。焊接時按數(shù)字從小
到大的順序依次進行焊接。
圖8 罐頂板縱焊縫示圖
總的焊接方向
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增刊 陳福貴，等：拱頂儲罐焊接變形控制
罐頂中心 總的焊接方向 罐頂邊緣
圖9 罐頂板縱縫打底焊接不圖
外部連續(xù)焊縫的填充和面層由8名焊工按照隔 環(huán)縫施焊與包邊角鋼和首圈壁板的環(huán)縫焊接順
縫對稱施焊的方法由中心向外連續(xù)焊接即可。 序完全相同(圖6)。不同之處是環(huán)縫外側打底焊道
根據設計要求，罐頂板與包邊角鋼內部一般不 焊完后對環(huán)縫內側用砂輪機打磨清根，然后連續(xù)焊
焊，外部為連續(xù)焊。罐頂板與包邊角鋼外部連續(xù)焊 接環(huán)縫內側，內側焊完后再返回環(huán)縫外側，用小直徑
縫的打底焊、面層焊與包邊角鋼與首圈壁板的焊接 焊條、小電流、小能量進行面層焊接，此時再不分段，
完全相同。 只是沿同一方向進行連續(xù)施焊即可。
3．5 其它各圈壁板的縱縫和環(huán)縫 3．6 罐底與罐壁連接的角焊縫
其它各圈壁板縱縫的焊接及其變形控制措施與
首圈壁板縱縫的焊接相同。
壁板環(huán)縫焊接時采用單層脹圈，脹圈起的主要
作用是提升加強筋、保證壁板曲面的弧度以及罐壁
的圓度口]。本例中脹圈用2根24O mm×8O mm×
9 mm的槽鋼拼接成箱形結構，接口處用相應厚度的
鋼板焊接加強。脹圈安裝于環(huán)縫位置以上3O0 mm
處，用螺栓連接，斷口處兩側用龍門板固定于罐壁
上，使之緊貼罐壁。除吊耳兩旁設置龍門板以外，以
間距5O0 mm左右沿脹圈弧長設龍門板，吊耳兩旁
的2個龍門板應盡量靠近吊耳，以防此部位受力變
形，見圖1O。提升后在保證內壁平齊的情況下環(huán)縫
內部每隔2OO mm點焊一塊扁鋼。焊接環(huán)縫時應特
別注意，扁鋼妨礙焊接的地方要暫時拆除，該段焊縫
焊接完畢后應馬上恢復，待整道焊縫經無損檢測且
返修完畢，焊接工作全部結束且焊縫冷卻至常溫后
再拆除，否則防變形效果不好。
A向
A
型脹圈
圖1O 壁板脹圈安裝示圖
罐壁
箱型脹圈
罐底與罐壁連接的角焊縫施焊前用 89 mm×
3．5 mm 長30O mm 的鋼管每隔500 mm將底圈壁
板與邊緣板沿45。方向進行點焊固定(可防止焊完
后邊緣板上翹)，清掃孔處的底板加強板和罐壁補強
板也應在施焊前加固(可防止焊接變形)。
罐底與罐壁連接的角焊縫點焊牢固后先對內側
進行打底焊，待內側打底焊完成后進行外側打底焊，
施焊方法與包邊角鋼和首圈壁板的環(huán)縫焊接完全相
同(圖6)。當內、外側打底焊完成后，將該角焊縫
內、外側各分為8等分，分別進行內側填充和面層、
外側填充和面層焊接，此時焊縫不再分段，只是沿同
一方向進行連續(xù)施焊即可。
4 注意事項
(1)上述方法對焊接順序要求非常嚴格，在罐底
板、罐壁板、罐頂板打底焊之前必須將每條焊縫按上述
分段原則進行均勻分段并在焊縫附近標上正確的焊接
順序號，由施工技術人員再次復查確認后實施焊接。
(2)在焊接過程中必須嚴格執(zhí)行工藝紀律，特別
要杜絕大電流、大直徑焊條的焊接，對板厚大于或等
于6 mm的搭接焊縫，至少應分為2層施焊，否則造
成的變形很大，焊縫也容易產生泄漏現(xiàn)象。面層焊
接盡量使用 2．5 mm 或 3．2 mm的焊條。
實踐證明，采用 2．5 mm 或 3．2 mm 焊條
時，焊縫外觀、成型質量、防變形質量均優(yōu)于 4 mm
或 5 mm 的焊條。
(3)焊縫清理、清根或打磨時應采用砂輪機，防
止焊縫的凹陷。
(4)壁板焊接時必須設專人在現(xiàn)場檢查，環(huán)縫容
易產生局部內凹現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)此類問題必須馬上進行
處理。壁板防止變形用的加強筋、圓弧板和焊前加
固的工卡具必須在焊縫冷卻至常溫以后才能進行拆
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第38卷 增刊
2DO9年8月
石油化工設備
PETRO—CHEMICAL EQUIPMENT
Vo1．38 SuppIement
Aug． 2OO9
文章編號：1O0O一7466(20O9)增刊一。O2O—O3
16MnR+00Cr17Ni14M02復合管焊接
張立輝
(中國石油天然氣第六建設公司，廣西桂林54lO0O)
摘要：介紹了1 O00×1O t／a常減壓蒸餾裝置工藝管線中直徑3 OOO mm、材質l6MnR+
OOCr17Nn4Mo2(22 mm+3 mm)復合管的焊接性、焊接方法、焊接材料、焊接坡口設計、焊接工藝
評定、焊接質量的檢驗等幾個焊接技術要點及其在實際管道焊接中的應用情況。
關鍵詞：管道；不銹鋼復合鋼管；焊接；工藝評定；焊接參數(shù)
中圖分類號：TG 442 文獻標志碼：B
W elding of 16MnR+00Cr17Ni14M02 Comp0site Pipe
ZHANG Li—hui
(The 6(TH)Construction Company of CNPC，Gunin 5410OO， China)
Abstract： An introduction was made for the weldability，welding method，welding material，
welding V groove design，we1ding process eValuation，welding quality inspection f0r the pipeline
(diameter 3 0O0 mm，material l6MnR+ OOCr17Ni14Mo2，thickness 22 mm+ 3 mm)for 1 O0O×
1 O t／a atmosphere and vacuum distillation unit．
Key wOrds： pipeline； stainless steel composite steel pipe； welding； process evaluation； weld—
ing data
隨著我國石油化工工業(yè)的發(fā)展，石油化工裝置
的工藝管線中采用的不銹鋼復合鋼管越來越多。不
銹鋼復合鋼管是一種制造成本低且具有良好綜合性
能的鋼管，其復層不銹鋼和工作介質相接觸，具有良
好的耐腐蝕性能，而強度主要靠基層來保證。但復
合鋼管的焊接工藝較復雜，特別是對過渡層及復層
的焊接質量要求很高。因此，對于不同材質的不銹
鋼復合鋼管，其焊接工藝、焊接參數(shù)也有不同。文中
除，否則防變形措施的效果不好。
(5)罐頂板除中心托圈外可再加2～4圈臨時托
圈，托圈可采用無縫鋼管和儲罐下料后鋼板的邊角
余料制做。
5 結語
按照文中所述方法組裝了4臺5 O00 m。拱頂
儲罐，對其局部變形的實測結果為，罐底板局部平面
度最大值為12 mm(規(guī)范允許值為50 mm)，罐壁板
局部圓柱度和圓度最大值為7 mm(規(guī)范允許值為
13 mm)，罐頂板局部面輪廓度最大值為4 mm(規(guī)范
允許值為15 mm)，沒有產生局部變形超標現(xiàn)象，說
明文中所述方法是正確的。
參考文獻：
[1] 吳陽鳳，李瑞龍，王錫恒．脹力圈在儲罐施工中的應用分析口]．
石油化工設備，2009，38(2)：79—80．
(杜編)
收稿日期：2O。9一O4—24
作者簡介：張立輝(1981一)，男，江蘇徐州人，助理工程師，學士，現(xiàn)從事焊接技術管理工作。

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