淺談大型罐底板焊接變形與防變形措施

姜筱琛

摘 要：大型罐底板由于其面積比較大，在焊接過程中容易發生大面積的變形現象，變形的類型有很多中，如縱向變形、橫向變形、角變形以及彎曲變形等，嚴重影響著大型罐底板的承載能力，也影響著罐底板的使用壽命。因此，本文對其變形的類型進行了分析，以此來提出了相應變形的措施，為相關部門提供參考。

關鍵詞：大型罐底板 焊接變形 防變形措施

中圖分類號：TG441 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0052-02

大型罐底板多用于石油化工領域、國防領域以及糧油儲存領域等，在制作大型罐時，最重要的環節就是底板的焊接，然而在焊接過程中，受焊縫長度和寬度的影響，經常會出現大面積變形的現象，當焊縫的長度縮短時會變形，焊縫的寬度減少時也會發生變形。如果發生變形的情況，就會影響到大型罐底板的承載能力，影響其使用壽命，因此，本文對于大型罐底板焊接變形與防變形措施的研究就具有非常現實的意義。

1 大型罐底板焊接變形的類型

在大型罐底板焊接過程中經常會出現大面積的縱向收縮變形、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形以及波浪式變形等。

1.1 縱向收縮變形

縱向收縮變形主要是指某一個焊件在焊接后，在跟焊縫長度平行的方向上發生的收縮變形。當在鋼板上進行焊接時，受焊波的影響，在縱向焊接時就會產生變形現象，其隨著焊縫的長度、焊縫變形的面積以及焊縫兩側壓縮塑性變形的面積增加而增加。

1.2 橫向收縮變形

橫向收縮變形主要是指當某一焊件在跟焊縫垂直的方向焊接后，發生變形的現象。相對應的兩塊鋼板在對接焊時，會產生橫向變形，受板厚、坡口形式、坡口角度以及間隙的影響，就會產生大面積的橫向收縮變形。

1.3 彎曲變形

彎曲變形主要是指，在沿著厚度或者偏心的位置進行焊接過程中，其內部的焊縫就會引起鋼板平面的彎曲現象。并且只要是焊縫不在構件截面中性軸上時，不管是橫向收縮，還是縱向收縮，都會使得其發生彎曲變形的現象。

1.4 角變形

角變形主要是指沿著厚度的方向，內焊縫寬度的改變就會發生角變形的現象。在焊接過程中，受焊接區板材厚度的影響，會發生角變形的現象，當焊接區板材厚度不均勻時，就會產生橫向收縮，從而引發回轉變形，并且在焊接角時，受焊縫橫向收縮的影響，受焊縫厚度不一的影響，也會經常性地發生角收縮的現象，這種也叫角變形。

1.5 波浪式變形

在大型罐底板焊接過程中，其焊后構件產生形式為波浪型，就稱之為波浪式變形，其隨著焊縫的尺寸和焊接線能量的變化而變化。

2 大型罐底板焊接變形的控制措施

2.1 合理的焊接順序

為了控制大型罐底板焊接變形，可以采用合理的焊接順序，首先要從組裝邊緣板開始，然后在組裝中幅板，并保留100mm的縫隙，讓組裝的多塊中幅板搭在邊緣板上，然后開始焊接，先將中幅板進行焊接，在焊接中幅板時，要從里往外地進行焊接，將多個中幅板焊接在一起。其次在焊接焊縫，因為焊縫的長度比較長，收縮力也比較大，在焊接時要注意保持焊縫的自由收縮，這樣才能保證焊接收縮量不會被邊緣板所阻礙，從而使大型罐底板的整體結構不會變形。然后在開始焊接邊緣板，邊緣部內部不用焊接，直接焊接外部，并要等到邊緣板跟壁板之間的焊縫收縮后在開始焊接邊緣板。等到邊緣板焊接完成后，將收縮后的中幅板進行切焊，再對這一部分的焊縫進行焊接，這樣焊縫收縮后就會受到邊緣板的強力阻礙，從而使得整個中幅板受到拉伸作用，而不會產生波浪變形。

2.2 分段焊接法

分段焊接法，也就是倒退焊法。其主要是指先依次對各個段進行焊接，讓每一段的終點跟上一段的起始點相重合，以此類推。如果每段焊接的長度比較短，當焊接完某段的焊縫時，并且達到上一段的起點時，兩者的溫差不是很大，如果每段焊接的長度比較長時，兩端的溫差就比較大，也許當某段的終點焊接到上一段的起點時，起點的溫度就已經完全冷卻了，這樣巨大的溫度差就會產生發生大面積的變形。因此，在大型罐底板焊接過程中為了避免發生大面積的變形現象，必須要保證每一段的長度不易太長，長度必須要保證不能超出焊接完一根電焊條所能完成的長度。

2.3 減少焊接加熱次數

在大型罐底板焊接過程中，還可以通過減少焊縫加熱次數來控制焊接變形，如可以在焊接中幅板焊縫時，采用一次填充焊縫的方式，提高焊縫的焊接速度，以此來控制焊接變形。

3 大型罐底板焊接變形的案列分析

本文以中央儲備糧某直屬庫大型油罐底板焊接為例，來談防變形的控制措施。中央儲備糧某直屬庫大型油罐底板的直徑18m，由中幅板和弓形邊緣板組成，使用板厚 δ=16mm，橫向為對接焊，縱向為搭接焊。

3.1 焊接過程中的變形類型

該氣柜整個底板焊接過程中會發生以下幾種變型的類型：中幅板受大面積的縱焊縫的影響，最易產生大面積的波浪式變形；弓形邊緣板焊接，受對接焊縫和環形焊縫的影響，極易引發收縮式變形現象；壁板主要是受壁板的立焊縫和角環形焊縫的影響，極易產生收縮式變形和角變形。

3.2 焊接過程中的防變形措施

3.2.1 中幅板的焊接

在焊接中幅板時，為了防止焊接變形，首先要對中幅板進行鋪設，而且要保證以鋼板的中心線為主進行對接式的鋪設，然后在對對接處進行焊接，采用倒退焊接的方式進行交錯式焊接，也就是說讓每條焊縫在焊接時分成兩塊來錯開式的焊接，每焊接完一根，倒退一根，最后在整體的焊接，這樣就能讓其能夠自由收縮，防止焊接過程中的變形。

3.2.2 邊緣板的焊接

在焊接邊緣板時，也是先將邊緣板進行鋪設，鋪設成弓形，讓每塊邊緣板看上去像扇形，其外圈是圓形的形狀，內圈則是平口，讓其鋪設結束以后，形成一個外圓內棱的形狀。然后再對其進行焊接，焊接時也是采用倒退焊接的方式，讓兩塊板和兩塊板對接的方式進行焊接，在焊接過程中，要注意不要焊接邊緣板對稱的4條焊縫，留出多余的收縮縫隙，為后期的調整打好基礎，這樣就能防止邊緣板在焊接時發生變形的情況。

3.2.3 壁板焊接

在焊接壁板的過程中，首先在安裝壁板時就要注意留出壁板的收縮量，還要留出4條對稱的能夠收縮的縫隙，為后期的收縮調整做好基礎。在焊接時采用加強板來控制焊口，以此來防止焊接壁板時發生變形的情況，而且在焊接完成后，還要跟邊緣板進行對接，對接時也要留出跟邊緣板之間的收縮縫，縫隙要大于300mm，而且要交錯進行。同時在焊接壁板跟邊緣板時，也是采用倒退焊縫法，可以用一個 45°支撐架來進行固定，以此來防止焊接時發生的角變形的現象。

3.2.4 中幅板與邊緣板的環焊接

在中幅板跟邊緣板的環進行焊接時，也是采用倒退焊接法對其環焊縫進行焊接，在焊接時將焊縫調整成最小的單元，再進行焊接，最后再對整體進行處理。在整個大型罐底板進行焊接時，除了油管采用立焊的焊接方式外，其他的焊縫都是采用倒退焊接的方法進行焊接。

4 結語

綜上所述，在大型罐底板焊接過程中，經常會發生大面積的變形現象，如縱向收縮變形、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形以及波浪式變形等，嚴重影響著大型罐底板的承載能力。因此，在焊接過程中，必須要采用合理的焊接順序、采用分段退焊的方法，以及減少焊接加熱次數的方式來對其進行控制，從而延長其使用壽命。

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