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后海不是海
After the sea is not the sea
正文
2018-11-12 13:31:33 | 分类:默认分类 | 标签:

水浮法安装油罐是在油罐底板及油罐第一圈壁板环焊缝焊接完成后,往罐内进水,使浮顶上升,利用浮顶作为工作平台完成剩余壁板焊接的一种安装方法。它的优点是不需要在罐外搭钢架,比较经济。水浮法安装的单盘铺设在油罐底板上,罐底板形状为中间高而两边低,而且单盘下面有多个立柱垫板(厚6mm)垫在下面,致使单盘在焊前就表现出明显的不平整,给组装焊接时控制变形带来较大的难度,所以必需研制出一个好的焊接工艺方案,尽量减少焊后的波浪变形。结合本人在惠洲市马鞭洲岛华德石化有限公司原油码头的10#、12#罐中(板厚4.5mm,板宽1400mm),采用“应力集中释放法”使得波浪变形比一般的自由收缩法大大的减少,外观质量得到了良好的效果。

一、变形机理

焊接实际上是对焊件进行局部不均匀加热的过程。在加热过程中,焊件温度较低的周围金属因受压应力而产生压塑性变形,在冷却过程中又因受拉应力而受拉塑性变形。焊接变形的基本形式有:1)收缩变形2)弯曲变形3)角变形4)扭曲变形5)波浪变形。单盘板是薄板,焊接后存在于其中的内应力在焊缝附近是拉应力,离开焊缝较远的区域为压应力,在压应力σ的作用下达到临界应力σsr时,薄板就会产生失稳,产生波浪变形。

σsr = K(δ/B)2

δ——板厚

B ——板宽

K ——与板的支承情况有关的系数

从上式看出,板厚与板宽的比值越小,临界应力就越小,薄板也就越容易失稳。那么,从降低压应力和提高临界应力两方面着手就可以减少波浪变形了。而实际上,水浮法安装的单盘板尺寸(δ和B)已经是定值,所以可以通过降低压应力的办法来达到减少波浪变形的目的了。

二、调节内应力的措施

在焊接工程中采用一些简单的工艺措施往往可以调节内应力,降低残余内应力的峰值,避免在大面积内产生较大的拉应力,并使内应力分布更为合理。这些措施不但可以降低残余应力,而且能减低焊接过程中的内应力,有利于消除焊接裂纹。一般来讲,从以下四个方面着手:

1.采用合理的焊接顺序和方向,把结构分成几个部分分别焊接,使各部分都能自由地收缩,先焊收缩量比较大的焊缝;在拼板时,就应先焊错开的短焊缝,然后直通长焊缝。本文涉及到薄板拼缝,采用的工艺,主要是利用这一点。

2.在焊接封闭焊缝或其他刚性较大,自由度较小的焊缝时,可以采用反变形法来增加焊缝的自由度。由于水浮法安装油罐的浮顶单盘也有一定量的封闭焊缝(与船舱连接最近的焊缝),却因整体的安装方式和单盘板摆放方式的限制,所以无法运用反变形法。

3.锤击或碾压焊缝,每焊一道焊缝用带小圆弧面的风枪或小手锤锤击焊缝区,使焊缝得到延伸,从而降低内应力。

4.在结构适当部位加热使之伸长。加热区的伸长带动焊接部位,使它产生一个与焊缝收缩方向相反的变形,在冷却时加热区的收缩和焊缝的收缩方向相同,使焊缝能自由地收缩,从而降低内应力达到降低内应力的目的。这个方法,理论上可以在单盘焊接时得到应用,但由于单盘的焊缝太多,面积大,将会消耗大量的人力物力,非常不经济,与油罐建设的经济性背道而驰,所以放弃这一方法。

三、预防变形的工艺措施

1.刚性固定法,焊接薄板时,可以在焊缝两侧用夹具紧压固定,防止波浪变形。单盘板焊缝多,面积大,它的布置特点不允许用夹紧装置,所以我们用压铁(短缝)或槽钢(长缝)压在焊缝两侧。

2.合理地选择焊接方法和规范,选用线能量较低的焊接方法可以有效防止变形,采用CO2半自动焊比手工电弧焊更能减少变形,但这两个油罐的单盘焊接由于各方面的因素而采用了手工电弧焊。经过焊接工艺评定合格,采用的规范参数是J422,ø3.2的焊条,电流90~110A,电压24~26V,在保证成型的情况下尽快施焊。

四、工艺方案

单盘板状况:材料为Q235-A .F,δ=4.5。主要由环形边缘板和中间的条形带板组成,其接头型式:中间条形带板自身及其与环形边缘板的连接均为搭接接头,搭接宽度分别为30mm和50mm。

单盘板的摆放总体为一个圆状,中间高,两边低,方形板搭接,高的一端指向十字走廊(摆放在圆盘中间的两组板材),因而一路从圆边上向十字走廊进行施焊。如图2.所示,粗实线的“梯形”焊缝和中间的十字走廊将整个单盘分成8份结构。

工艺措施总则:先短缝,后长缝,焊接时,用铁块或槽钢压在焊缝两边。采用分段退焊或跳焊的方法进行焊接。

使用焊条:φ3.2,J422。I=90—110A。

1.短缝

(1)整个长板上有两条短缝以上的,留下一条较为中间的短缝,到焊完此两条长缝时再焊。

(2)在三板搭接接头处先割下一个三角后,将此短缝全部焊完.

(3)图2.中的“梯形“焊缝留整个1/8板块焊完后再焊.

2.长缝

(1)总体上按照图2.中所示的数字标签进行顺序施焊。

(2)所有大于2米以上的长焊缝一律采用从长焊缝中间向两边施焊的方法。

(3)中间的”十”走廊焊缝留到结束整板焊接时再焊.

3.完所有大圆的1/8区域后,再把该区域内的短缝焊接起来,使1/8区域成为一个整体.

4.每1/8区域为整体后先焊”梯”形焊缝,梯形焊缝的焊接顺序是由周边向中间施焊,连成1/4板块后再焊与”十”字走廊垂直的短缝,再焊十字走廊上的长缝,其他各1/8区域焊接顺序与此相同.

(1)短缝长约1400mm,也要间隔焊,焊200mm,间隔200mm以上.

(2)长缝的焊接要间隔焊,设一条焊条焊200mm,则间隔400mm以上再焊一道。  

(3)单盘环形边缘板的焊接:

先焊短缝,再焊长环缝。

焊接短缝时,每隔一条短缝焊一条短缝,把每两块板均连接起来后,其他短缝先搁下,先把长环缝焊完,再把余下的短缝全部焊完。

焊短缝也要间隔焊,焊200mm间隔200mm ;焊长环缝的方法与单盘板长缝的焊接方法相同。

外环缝要等到单盘板上升后才与船舱焊在一块,也要间隔焊,与内环缝焊接方法相同.

五、波浪变形结果表现(凹凸度的数据比较)

实施此方案前(10#罐调整前)

六、讨论

虽然从工艺措施上可以得到较好的防变形效果,但是如果能从整个油罐安装的方法考虑,将整个单盘板利用平整的桁架托起来,先焊接下面的间断焊以及加强筋板(角钢),可以起到一种刚性固定的作用,再配以合理的焊接工艺,单盘的变形将表现得更小。

本工艺在广石化马鞭洲岛原油码头的10#、12#罐建设中得到很好的实施,在外观和进度上相处融洽,收到良好的效果,可为水浮法安装油罐的施工提供借鉴。


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