泥漿罐變形預防和矯正方法

寇聯星，白文雄，李海東，李培鑫，劉天文，李富錦

（1.長慶油田機械制造總廠，西安710201；2.吐哈油田井下作業公司，新疆鄯善838200；3.塔里木油田第三勘探公司；新疆庫爾勒841000；4.西南石油局湖南鉆井輪臺指揮所，新疆輪臺841631） ①

泥漿罐變形預防和矯正方法

寇聯星1，白文雄1，李海東1，李培鑫2，劉天文3，李富錦4

（1.長慶油田機械制造總廠，西安710201；2.吐哈油田井下作業公司，新疆鄯善838200；3.塔里木油田第三勘探公司；新疆庫爾勒841000；4.西南石油局湖南鉆井輪臺指揮所，新疆輪臺841631）①

針對泥漿罐制造過程中出現的變形問題，用實例分析了2種預防變形的方法：①優化結構形式，合理布置焊縫；②選擇正確的施工工藝。針對制造過程中出現的變形，給出了火焰矯正的操作方法和注意事項。

泥漿罐；變形；預防；矯正

油田使用的泥漿罐尺寸較大，通常長度為8.5～12.5m，寬度為2.8～3.0m，高度為2.0～2.5 m，主要由較大的型鋼、鋼板等組焊而成［1－2］。由于在其制作焊接過程中存在不均勻加熱現象會引起多種變形，如果不進行預防和矯正會影響后續施工，還會降低泥漿罐的整體質量，影響設備安裝和使用。

1 變形種類

泥漿罐在施工過程中出現的主要變形有墻板凹陷、鼓包和扭曲，底盤彎曲和扭曲，底板及花紋鋼板波浪變形。這些變形都會影響泥漿罐本體的承載能力和外觀質量。

2 預防變形的方法

2.1 優化結構形式和焊縫位置［3－4］

設計選擇合理的結構形式和焊縫位置能預防泥漿罐的變形。

1） 泥漿罐墻板由平板改為由壓力機壓成的瓦棱板結構（如圖1），可提高墻板剛性，防止出現凹陷和鼓包。

2） 泥漿罐的4個角不宜采用2塊墻板直接直角連接的角接接頭焊縫形式，應采用整體轉角形式（如圖2），使焊縫避開拐角處，防止墻板焊接扭曲變形。

3） 泥漿罐的墻板對接焊接的焊縫應近量靠近瓦棱結構（如圖3）或在瓦棱結構處搭接（如圖4），可提高焊縫處的剛性，防止墻板焊接彎曲變形。

圖1 瓦棱板結構

圖2 整體轉角形式

圖3 靠近瓦棱結構處的對接焊縫

圖4 在瓦棱結構處的搭接焊縫

2.2 選擇正確的施工工藝［5］

正確的施工工藝可預防和減小罐體的焊接變形，常用的方法有跳焊法、分中退焊法、段焊法、反變形法、剛性固定法。

1） 拼接底板 焊接拼接底板時，應采用分中、斷續和跳焊法，每段焊縫長度＜200mm，間隔400 mm，分3個工步焊完。

2） 底盤中底板與擋邊和橫梁固定焊接 焊接時提前將底盤中腰部墊高約20mm，再將兩端下壓固定，可采用螺栓固定，也可采用配重塊壓住固定。焊接采用分中、斷續和跳焊法，每段焊縫長度＜200 mm，間隔400mm，分3次焊完，以降低熱能的輸入速度。焊接拐角處時不要1次焊過，應先焊1個邊，間隔一段時間后再焊另1個邊，以避免局部熱能集中。1個底盤由1個焊工焊接，以保持合適的焊接進度；焊接完后需靜置3h，以解除底盤的剛性固定。

3） 與墻板連接的由壬、法蘭、管接頭的焊接焊接前每個焊口都應與墻板打斜撐，數量2～4個不等，視具體情況決定，斜撐與焊口的距離＜20mm，每個焊口要1次焊完，中途不要停頓。

3 變形矯正方法

變形的矯正方法分機械矯正和火焰矯正2種。機械矯正直觀，但費時、費力；火焰矯正效果迅速，但工藝操作難度較大，方法應用不當或溫度控制不當會造成焊件新的、更大的變形或反向變形。因此，火焰矯正要有豐富的實踐經驗。

3.1 火焰矯正和加熱溫度

火焰矯正法主要有點狀加熱法、線狀加熱法和三角形加熱法3種，其加熱溫度分為3種。

1） 低溫矯正500～600℃，冷卻方式為空氣和水。

2） 中溫矯正600～700℃，冷卻方式為空氣和水。

3） 高溫矯正700～800℃，冷卻方式為空氣。

3.2 底盤工字梁彎曲的火焰矯正

泥漿罐底盤組焊時，由于橫梁和筋板都集中對焊在工字梁偏上一側，可引發底盤工字梁彎曲變形。對于這種情況，火焰矯正是在工字梁彎曲弓形背部的翼板上由中部向兩端擴展進行帶狀加熱，加熱寬度等于翼板寬度。為避免產生新的彎曲和扭曲變形，2條加熱帶要同步進行。可采取低溫矯正或中溫矯正法，這種方法有利于減小焊接應力，并且不影響操作。但在縱向收縮的同時有較大的不確定性，需要根據工字鋼的大小和加熱溫度積累經驗數據。

翼板上的帶狀和腹板上的三角形采用聯合加熱矯正，這種方法適合在變形較大的情況下使用，矯正工字鋼的彎曲變形效果顯著。先進行帶狀加熱，然后再進行三角形加熱。三角形的底在翼板的一側，與對應的翼板上帶狀加熱寬度相等，加熱三角形從底部開始，從中心向兩側擴展，一層一層加熱直到三角形的頂部。三角形兩面同步或交替進行加熱。加熱腹板的溫度不能太高，否則會造成凹陷變形很難修復。三角形的位置是從工字梁彎曲段的中部開始向兩端擴展，每間隔1～2m做1個，要避開橫梁和筋板。底盤2個工字梁三角形的加熱位置盡可能對稱。

3.3 底板及花紋鋼板波浪變形的火焰矯正

泥漿罐的底盤面是平板或花紋鋼板，其焊接變形大多為波浪變形。矯正波浪變形首先要找到凸起的波峰，用點狀加熱法配合大錘矯正，加熱圓點的直徑約30～70mm，根據鋼板厚度和波浪變形面積放大或縮小，焊嘴從波峰凸起處作螺旋形移動，采用中溫矯正；加熱完后，將厚度約10mm的墊板放在加熱區邊緣處用大錘錘擊墊板，圍繞加熱區選擇幾個點依次錘擊，使加熱區金屬受擠壓，冷卻收縮后拉平。矯正完1個波峰點后再加熱第2個波峰點，方法同上。為加快冷卻速度，可對Q235鋼材進行加水冷卻。

3.4 墻板瓦棱處彎曲變形的火焰矯正

墻板在瓦棱處搭接或對焊連接時，操作不當可產生彎曲變形。采用火焰矯正時，先用倒鏈將瓦棱內側中腰部向里拉，一直拉到不再彎曲甚至出現“反向彎曲”時為止，然后用火烤瓦棱角外側，用線狀加熱法加熱長度約200～400mm，加熱溫度約500～600°，通常不需要澆水，加熱后使其自然冷卻至常溫后松開倒鏈。

3.5 火焰矯正注意事項

1） 加熱位置不能在主梁最大應力截面附近，且盡量避開焊縫。

2） 加熱面積在1個截面上不能過大。

3） 加熱區周圍有淬硬傾向較大的鋼材時不可用水冷卻。

4 結語

泥漿罐制造過程產生的變形多數是可以矯正的，矯正方法通常都是設法造成新的變形來達到抵消已經發生的變形。不恰當的矯正產生的應力與焊接應力和負載應力迭加，會使工字鋼、方鋼和角鋼的應力超過允許應力，從而導致罐體承載能力下降，因此一定要選用合適的矯正方法。矯正變形時盡可能采用機械矯正。

［1］ 錢德宏，李 俊，俞光印，等.ZJ90DB型鉆機泥漿凈化系統設計與制造技術［J］.石油礦場機械，2007，36（10）：50－54.

［2］ 楊志遠，馮 定，周 魁，等.輕型可搬遷式海洋模塊鉆修機固控系統研究［J］.石油礦場機械.2009，38（11）：65－69.

［3］ 陳祝年.焊接工程師手冊［K］.北京：機械工業出版社，2002.

［4］ 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊［K］.北京：機械工業出版社，2007.

［5］ 張萬江，于勝存，陳國黨.游梁平衡式抽油機結構特點及焊接工藝［J］.石油礦場機械.2010，39（6）：82－84.

Precaution and Rectification of Mud Tank Deformation

KOU Lian－xing1，BAI Wen－xiong1，LI Hai－dong1，LI Pei－xin2，LIU Tian－wen3，LI Fu－jin4
（1.Machinery Manufacturing Plant，Changqing Oilfield Company，Xi’an710201，China；2.Downhole Operation Company，Tuha Oilfield，Shanshan838200，China；3.No.3 Exploration Company，Tarim Oilfield，Korla841000，China；4.Hunan Drilling Company，Southwest Petroleum Bureau，Luntai 841631，China）

Aiming at deformation which arises during fabrication of mud tank，this paper introduces some kinds of precaution measures with demonstrations.First，frame of mud tank was optimized and welding lines were disposed.Second，right construction procedures were chosen.The operation methods and notices about flame rectification during manufacturing of mud tank are introduced.

mud tank；deformation；precaution；rectification

1001－3482（2011）10－0095－03

TE926.03

B

2011－05－20

寇聯星（1973－），男，陜西周至人，工程師，從事石油機械的研發工作，E－mail：klxing＠163.com。