關于核化工儲罐對接環焊縫棱角度探索

摘 要：隨著我國科學技術水平的不斷發展，核工業也實現了長足進步。在核化工當中，必須要嚴格防止物料泄露，避免造成核泄漏污染問題。因此，對于儲存物料的儲罐而言，就必須做好焊接工作，確保其嚴密性符合核化工的基本需求。在儲罐焊接中，環焊縫棱角的問題一直存在，對儲罐的性能造成了不小的影響。基于此，本文對焊縫棱角產生的原因進行簡單剖析，然后探討了判斷棱角度的基本標準和方法，最后提出了控制焊縫棱角度的具體工藝方法，希望可以對相關人士起到一定參考作用。

關鍵詞：核化工儲罐；焊縫棱角度；原因；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.028

儲罐屬于壓力容器的一類，在制造的過程中比較容易出現一些質量問題。在實際工業生產中，壓力容器的常見質量問題有筒體圓度、直線度、內徑偏差、焊縫對口錯邊以及棱角度等問題。在這些問題當中，棱角度問題算是比較嚴重的質量工藝缺陷，對設備的使用形成了一定潛在威脅。由于核化工的特殊性，對儲罐類壓力容器的質量工藝要求較高，若是出現棱角度等嚴重問題，就可以導致出現較為嚴重的生產事故。因此，在制造核化工儲罐的時候，需要對焊縫棱角度的問題加強研究，以消除這一問題對儲罐質量的影響，確保核化工生產安全。

1 核化工儲罐對接環焊縫棱角度形成的原因

從焊接的本質上來說，其是一個不均勻的加熱和冷卻過程，金屬在焊接的過程中出現膨脹和收縮的程度存在較大的差異。由此，就會使得金屬接頭區出現不同程度的塑性變形，在焊接完成之后出現不均勻的應力狀態。在對儲罐對接環進行焊接時，很容易出現不均勻應力殘留，進而使得焊縫處出現棱角度。通常情況下，棱角度在外觀上表現為內凹形，這主要是因為在焊接的過程中使用單面坡口形式的焊縫，焊接流程是從內往外逐層焊接。這樣就使得在焊接過程中，部分罐體受熱膨脹，而罐體外部并未受熱完全，使得其在自身約束作用下承受來自罐體內部膨脹的壓力，結果致使加熱一側更加突起，一直被壓縮到出現塑形狀態，進而出現塑性變形。在冷卻時，受到殘余應力的作用，外凸部分逐漸內凹。加之焊接對母材造成的影響，就會使焊縫棱角度的問題更加突出。

2 判定棱角度的標準和方法

對儲罐焊縫棱角度進行判定，需要按照一定的標準進行。在對棱角度進行測量時，往往是通過直尺或是直板進行檢查。因此不同儲罐的焊縫棱角度變形程度是不同的，因此檢查結果經常會受到直尺或是直板長度的影響。因此，在測量棱角度的時候，必須嚴格遵循相應的國家標準（GB150.4-2011）。其中具體規定，焊接接頭軸向產生的棱角，在用直尺檢查時，直尺的長度不得小于300mm，E值不得大于5mm。在對棱角度進行判定時，標準只是參照，要具體得出棱角度對儲罐的實際影響，需要通過合理的計算方法。一般，可以根據經驗公式對棱角度的應力集中系數進行計算。由于棱角度導致產生的應力屬于二次應力，存在自限性。

3 核化工儲罐對接環焊接棱角度的控制手段

在對核化工儲罐筒體進行環向焊接之后，其產生的焊縫會出現軸線棱角變形，其從本質核心上說來就是焊縫的角變形。對于對棱角度變形要求不高的生產活動，基本上可以接受儲罐存在的棱角度問題。但是若是棱角度變形較大，就會對設備的安全產生影響，尤其是核化工這種高危生產行業，因此，在核化工中，必須對儲罐存在的焊縫棱角度問題進行全面控制。

第一，可以通過對制造缺陷進行控制，達到控制棱角度問題的目的。從棱角度產生的原因來看，儲罐筒體的直線度、圓度、內徑等因素是導致軸向棱角度產生的關鍵原因。因此，為了從根源上杜絕棱角度問題的出現，就需要加強對儲罐制造的質量控制，確保儲罐筒體的各項性能質量指標能夠符合相關的規定標準。不僅如此，在控制質量的基礎上，還需要進一步提高制造的精度等級，并且在質量檢查中使用合理的措施進行偏差校正，將棱角度問題從根本上進行控制。

第二，對對口偏差質量加強控制。對口偏差的問題也是導致儲罐焊縫棱角度問題的主要因素，其引發原因主要是對口錯邊量不合理，或者是筒節組對中心線存在偏差。對口偏差的問題使得儲罐在焊接時，會出現構造不連續而產生較大殘余應力的問題，從而使得棱角變形如果錯邊量不是很大，可以通過一定的措施對其進行消除。如果錯邊量較大，則產生的棱角度會比較難以消除。所以，在進行組對時，必須要對筒節進行良好控制，使其中心線形成對齊，盡可能減小錯邊量。對錯邊量較大的部位，可以通過反變形措施對錯邊間隙進行調節。

第三，對焊接坡口形式合理選擇。通過前文論述可以得知，坡口焊接形式的不恰當，也會造成焊縫棱角度問題的出現。在焊接工藝相同的情況下，對厚度相等的對接接頭進行焊接，單面U型坡口在焊接之后要比V型坡口的棱角度要稍微小一點。如果使用雙面坡口焊接，要比單面坡口焊接的棱角度要小。所以，在對核化工儲罐進行焊接的時候，應該盡可能多的使用雙面坡口進行焊接，以此減小焊接對筒體造成的變形，以此實現控制棱角度的問題。

第四，選擇可靠的焊接工藝。在對儲罐進行焊接時，若是焊接線能量過大，就會在溫差因素的影響下，使得焊縫出現局部塑形變形，導致棱角度問題產生。因此，在選擇焊接工藝時，需要加強對焊接線能量的考慮，盡可能選擇能量較小的焊接工藝，并且在焊接的過程中對層間溫度進行控制，確保施焊均勻。

4 結束語

儲罐在核化工生產中具有非常重要的地位，是保證生產流程順利安全的關鍵。但是，在焊接過程中容易出現棱角度的問題，使得儲罐性能下降，危及生產安全。因此，需要對棱角度產生的原因形成有效認識，明確判斷棱角度的相關標準以及具體的計算方法。在核化工儲罐生產制造過程中，需要通過控制制造質量、對口偏差、坡口形式以及焊接工藝等，切實減少棱角度對核化工儲罐的影響。

參考文獻：

[1]李瑋，張琦，陳聰.大型核化工儲罐對接環焊縫棱角度分析[J].廣東化工，2012（04）：288-289.

作者簡介：付國權（1992-），四川遂寧人，本科，研究方向：核化工與核燃料。