简析立式拱顶钢油罐制作工艺及焊接变形控制策略

摘要：随着社会市场经济的快速发展，我国的交通运输业取得了快速的进步与发展，作为石油与石油产品的储存设备，对于油罐的需求量越来越多，其中应用最为广泛的就是立式拱顶钢油罐。而在其制作过程中，为保证焊接工艺的准确性，对焊接过程中出现的变形进行有效控制是非常必要的，本文主要就2000m3立式拱顶钢油罐的制作工艺及焊接变形控制予以简单的分析。

关键词：立式拱顶钢油罐；制作工艺；焊接变形；控制策略

中图分类号：C35 文献标识码： A

由于立式拱顶钢油罐的特殊使用要求，为了保证其使用质量的合格性，国家在相关标准中对于其罐体各个部位的几何形状、尺寸允许变形量、焊缝焊接质量等都予以了明确规定【1】。但是在实际的制作施工过程中，由于其体积大，几何形状和尺寸成形难以控制，这使得其焊接施工过程中很容易出现焊接变形，对其施工质量产生不利影响。因此，作为其制作过程中的焊接变形控制显得非常的必要。

一、立式拱顶钢油罐的结构及施工方法

在实际应用中，大型的立式拱顶钢油罐通常由灌顶、罐壁、罐底及相应的附件组成。以我们所制作的2000m3立式拱顶钢油罐为例，其罐壁的钢板厚度从上到下依次为6到10毫米。在其制作的过程中，主要采用对接式的组合焊接方式，不管是顶板的施工，还是壁板与底板的施工，都需要经过排版图的绘制、预制板的拼接、组装焊接等几道工序来完成，在安装的过程中，其安装顺序也是先进行底板的安装，再进行顶板安装的过程中，最后应用倒装的方法开展施工，在其拼接施工与组装施工的过程中，由于其具有较多的焊缝，并且为双面连续焊，这使得焊接胀缩所导致的几何变形与应力集中是难以完全避免的，所以在立式拱顶钢油罐的制作过程中，应该积极采取积极有效的措施，防止各种形式的几何变形，以便于保证所制作的成品不仅能够满足设计规范的相关要求，还能够有效的消除应力破坏隐患，并能有效的延长油罐的使用寿命。

二、立式拱顶钢油罐罐底的制作及焊接变形控制

本次研究中的2000m3立式拱顶钢油罐的罐体底板是应用条形边缘板与对称矩形中幅板通过搭接的方式来组成，在开始预制之前，首先需要进行制版图的绘制，如下图所示：

在排版的过程中其直径按照设计直径放大0.1%～0.2%左右，之后按照设计尺寸以及板材的实际规格对每块边缘板与中幅板的下料尺寸予以合理设计，以便于有效的减少边角料所导致的浪费，在每块底板的下料完成之后，应该对照排板图为其编写相应的号码，这能够防止在组装的过程中出现混乱与差错，在底板的组合过程中，应该从中心板开始向周围方向进行辐射排板，在搭接的过程中，应该将搭接宽度控制在设计尺寸的正负5毫米的范围进行调整、定位与点焊固定。另外一个需要注意的问题是：搭接接头处三层钢板的重叠部分，应该将上层钢板进行切角，其切角的长度值应该为搭接长度的两倍，宽度应该为搭接长度的三分之二。在开展罐底板的组装焊接的过程中，底板的定位过程中，应该对点焊的数量合理控制，若点焊的数量太多，在实施整体施焊之后很容易导致出现底板的起拱现象，但是若点焊的数量太少，又很容易在施焊的过程中引起崩裂，难以起到良好的整体控制的目的，因此，在开展罐体底板焊接的制作工程中，不仅要掌握正确的施工施焊顺序，还应该积极的采取相应的辅助措施来有效的防止其变形。

依据立式拱顶钢油罐罐底的制作工艺及焊接顺序，采取相应的焊接控制措施是非常必要的，首先应该对整个焊接过程中的焊缝予以合理安排，做好排版图的控制工作，并要保证焊接过程中焊接顺序的合理性，在开展底板焊接的过程中，应该保证其距离尽量的贴近，并采取从中心向两边，先短缝再长缝的焊接顺序，并要保证所采用的焊接电流的合理性，为了保证焊接成品具有较高的冲击韧性，罐底与罐壁间两侧的角焊应该开展三遍以上的焊接，具体的焊接顺序根据实际情况合理安排，另一方面，为了有效提升焊缝的延伸性能，可以采用锤击焊的方式来降低焊缝中的残余应力[2]。

三、立式拱顶钢油罐罐壁的制作及焊接变形控制

在罐壁的制作过程中，应用电动式拉葫芦顶升的方式倒装法开展施工。具体的立柱与葫芦的装设数量，应该依据罐壁的具体重量来进行设置，在几百立方容积的立式拱顶钢油罐的顶层罐壁的施工过程中，由于其质量比较小，葫芦的用量就会明显减少。在罐壁的制作安装过程中，除了顶层第一圈的壁板应该组装成圈以便于很好的满足罐顶的组装要求之外，其余每层都应该流出一块一米多长的活口扳，等待上层顶升到位之后再补装成圈，这不仅能够有效减少焊接应力，还能够有效提升罐中的采光与通风效果，为工作人员进出油罐提供便利。在壁板的预制加工过程中，主要是依据设计层数、直径、板材规格、壁厚等要求，对各层的壁板的长宽以及所需的块数进行确定，但是要求各圈壁板的纵向焊缝应该向同一个方向逐圈错开；在壁板的组装过程中，为了防止其在吊装过程中出现弧度变异，应该应用弧形吊具，将壁板立靠在弧形钢管的横担上进行吊装。

在其焊接变形控制过程中，还有一些值得注意的问题，例如：整个壁板的焊接通常是从顶圈中开始组装焊接的，在此过程中，为了保证焊接质量，控制焊接变形，应该在开展电焊定位之后，对壁板实施纵缝焊接，同时应该控制好整个焊接过程中的焊接顺序，在开展搭接环缝的焊接时，应该顺着同一个方向开展焊接，并要由多名焊工均匀分布，以便于有效降低整个焊接过程中的残余应力。

四、立式拱顶钢油罐罐顶的制作及焊接变形控制

立式拱顶钢油罐的罐顶通常是由一块中心伞形顶板与一定数量的扇形弧板组成，中心板与扇形弧板内侧都有纵向与轴向的加强钢肋，在顶板的组装之前，应该尽可能仔细的架设好顶板的组装构架，以便于打下良好基础，并且各个环支撑圆圈的装设高度必须要能够满足扇形弧板的弧度要求，在组合扇形弧板的吊装时，应该先画好等分线的对称方向一次增加组装，一直到整体顶板初步形成之后，对间隙进行调整之后应用电焊来进行固定，并将其搭接宽度的允许偏差控制在正负5毫米的范围内。

在罐顶的焊接过程中，应该在其顶板拼装完成之后，焊工在拱顶上对称的分布，隔缝施焊，并且时从中心向外分段退焊，罐顶中心圆板在罐体收缩缝焊完之后在进行焊接，若出现罐内压力超限的情况，应该将球壳掀开，防止罐壁的破裂，因此在进行罐顶板与包边角钢之间的焊接时，只需要在外侧应用单边的连续焊。

结束语

总之，在立式拱顶钢油罐的制作过程中，其制作工艺比较复杂，并且也是一项系统性较强的工程，安装制作时应该对各种情况进行综合考虑，选择合理的制作工艺，同时要对各种影响焊接变形的因素进行有效分析，以便于制定出有效的控制焊接变形的策略，对于降低其焊接变形具有积极的作用。

参考文献

[1]陈仰章.立式拱顶圆筒形油罐施工的变形控制[J].能源与环境，2012（10）.

[2]罗晟星.立式拱顶钢油罐制作工艺及焊接变形控制[J].石家庄铁道学院学报，2013（12）.