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如何控制大型储罐的焊接变形?

2024-09-19 00:00:00

大型储罐的焊接过程中,可以采取以下措施来控制焊接变形:

一、焊接工艺设计

合理选择焊接方法:

对于大型储罐,常用的焊接方法有手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。不同的焊接方法具有不同的热输入和焊接效率,应根据储罐的材质、厚度、结构等因素选择合适的焊接方法。例如,对于较厚的钢板,埋弧焊具有较高的焊接效率和较大的熔深,能够减少焊接层数,从而降低焊接变形的可能性。

采用低热输入的焊接方法,如气体保护焊中的氩弧焊、二氧化碳气体保护焊等,可以减少焊接过程中的热输入,降低焊接变形。

确定焊接顺序:

制定合理的焊接顺序是控制焊接变形的关键。一般来说,应先焊接短焊缝,再焊接长焊缝;先焊接纵缝,再焊接环缝;先焊接罐底板,再焊接罐壁板和罐顶板。

在焊接罐壁板时,应采用对称焊接的方法,即从罐壁的中心向两侧同时进行焊接,或者从罐壁的两侧向中心同时进行焊接。这样可以使焊接过程中的热输入均匀分布,减少焊接变形。

对于大型储罐的罐顶板,应采用从中心向四周扩散的焊接顺序,避免在焊接过程中产生较大的收缩应力。

控制焊接参数:

焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度等。合理控制焊接参数可以减少焊接过程中的热输入,从而降低焊接变形。

在确保焊接质量的前提下,应尽量采用较小的焊接电流和电压,适当提高焊接速度。同时,要注意保持焊接电流和电压的稳定,避免出现波动。

二、焊接过程控制

采用刚性固定:

在焊接过程中,可以采用刚性固定的方法来限制焊接变形。例如,在罐壁板的焊接过程中,可以使用夹具、卡具等工具将相邻的壁板固定在一起,防止在焊接过程中壁板发生变形。

对于罐底板的焊接,可以在底板上设置临时支撑,增加底板的刚性,减少焊接变形。

刚性固定应在焊接过程中持续保持,直到焊缝冷却到一定温度后再拆除。

控制焊接热输入:

焊接热输入是影响焊接变形的重要因素之一。在焊接过程中,应严格控制焊接热输入,避免出现过热现象。

可以采用多层多道焊的方法,减少每层焊缝的厚度,增加焊接层数,从而降低焊接热输入。同时,要注意控制每层焊缝的焊接速度,避免出现过快或过慢的情况。

在焊接过程中,可以采用间歇焊接的方法,即焊接一段焊缝后,暂停一段时间,让焊缝冷却后再继续焊接。这样可以减少焊接过程中的热积累,降低焊接变形。

进行焊后热处理:

对于一些重要的大型储罐,在焊接完成后可以进行焊后热处理,以消除焊接残余应力,减少焊接变形。

焊后热处理的方法有整体热处理和局部热处理两种。整体热处理是将整个储罐放入热处理炉中进行加热和保温,然后缓慢冷却。局部热处理是对焊缝及其附近区域进行加热和保温,然后缓慢冷却。

焊后热处理的温度和时间应根据储罐的材质、厚度、焊接工艺等因素确定,一般来说,热处理温度应在 550℃-650℃之间,保温时间为每毫米厚度保温 2-3 分钟。

三、焊接变形监测与矫正

焊接变形监测:

在焊接过程中,应进行焊接变形监测,及时掌握焊接变形的情况。可以采用全站仪、水准仪等测量仪器对储罐的尺寸、垂直度、水平度等进行测量,也可以采用应变片、位移传感器等设备对焊缝的变形情况进行监测。

根据监测结果,及时调整焊接顺序、焊接参数等,以控制焊接变形的发展。

焊接变形矫正:

如果在焊接过程中出现了较大的焊接变形,可以采用机械矫正和火焰矫正的方法进行矫正。

机械矫正主要是采用压力机、千斤顶等设备对变形部位进行加压或拉伸,使其恢复到原来的形状。机械矫正适用于变形较小的情况,对于变形较大的情况,可能会产生较大的残余应力。

火焰矫正主要是采用火焰对变形部位进行加热,使其产生局部膨胀,然后在冷却过程中收缩,从而达到矫正变形的目的。火焰矫正适用于变形较大的情况,但要注意控制加热温度和加热范围,避免产生过大的残余应力和裂纹。

总之,控制大型储罐的焊接变形需要从焊接工艺设计、焊接过程控制、焊接变形监测与矫正等方面入手,采取综合措施,才能有效地减少焊接变形,确保储罐的质量和安全性能。

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