大型储油罐双盘式浮顶焊接变形的控制

1 工程概况

某石化公司原油罐区, 4台2万方外浮顶储油罐已投用12年, 罐体内径40.5m, 罐壁高度18.43m。浮顶结构为单盘式, 因浮顶表面凹凸不平, 雨、雪过后, 局部区域总有积水, 造成浮顶腐蚀严重, 随经多次除锈、防腐, 但浮顶钢板减薄严重, 已出现漏油现象。本次改造工程是将单盘式浮顶拆除更换成双盘式浮顶。虽然双盘式浮顶造价较高, 但因其具有结构稳定、排水及隔热效果好、使用周期长等特点, 近些年采用双盘式浮顶储罐越来越多。浮顶钢板一般为4.5~5mm薄板, 浮顶面积较大, 因此, 焊接时容易产生焊接变形, 必须采取合理的施工工艺及控制措施, 使浮顶的不平度达到验收标准要求。

2 浮顶安装施工程序

制作浮顶组装平台→铺设、组装浮顶底板→浮顶底板底部断焊→浮顶底板上表面与外边缘板、浮舱隔板、桁架等构件交叉处焊接 (500mm长) →组装、焊接外边缘板、浮舱隔板、桁架等构件及其与底板连接焊缝→底板上表面搭接缝焊接→组装、焊接浮顶边缘顶板及舱内焊缝→组装、焊接浮顶中间顶板及舱内焊缝→焊接边缘顶板与中间顶板间的收缩焊缝→附件安装。

3 浮顶焊接变形控制措施

浮顶的焊接是对钢板进行局部加热升温及焊后的快速降温冷却, 不是整体、均匀的加热、冷却, 在钢板本身很大约束力下完成膨胀和收缩, 使焊缝区形成拉应力, 近焊缝区温度较低阻止焊缝区膨胀, 而产生压应力, 当压应力达到某一临界值时, 钢板因失稳造成波浪变形。实际施工中影响焊接变形的因素很多, 必须全方位分析、控制焊接变形因素, 减少焊接应力, 从而控制焊接变形。

(1) 在购置浮顶用钢板时, 必须选用原平板, 而使用开平板时因加工造成本身存在内应力更易产生变形且很难处理。

(2) 根据到货板材, 对浮顶底板、顶板重新排版。选用条形布板方式, 有利于控制焊接变形。应注意排版直径宜按设计直径放大0.1%~0.15%, 中幅板、边缘板最小尺寸不得小于设计及验收标准的要求。

(3) 组装平台应使用水准仪控制平台水平度, 组装平台纵向、横向钢梁间距不得超过1.5米, 以保证铺设浮顶底的水平度。

(4) 浮盘上不得集中堆放过多钢板、构件等, 应分散摆放, 避免造成浮盘变形。

(5) 对浮顶底板、顶板的上表面焊缝及环向、径向隔板的连续焊缝, 使用线能量输入较低的CO2气体保护焊进行焊接, 从而减少焊接形;对其它断续焊及舱内焊缝, 因CO2气体保护焊不方便, 仍使用焊条电弧焊。焊接时应使用焊接操作规程中焊接参数下限值, 即使用低电压、小电流、快速焊的焊接工艺, 降低线能量输入。

(6) 浮盘的总体焊接顺序:先焊底板下表面的断续焊缝→组焊外边缘板环板、隔板、桁架等构件→焊接底板上表面焊缝→焊接浮顶边缘板下表面焊缝及舱内焊缝→焊接浮顶边缘板上表面焊缝→焊接浮顶中间顶板下表面焊缝及舱内焊缝→焊接浮顶中间顶板上表面焊缝→焊接浮顶边缘顶板与中间顶板间的收缩焊缝。

(7) 浮顶下表面断续焊焊缝距组装平台梁小于500mm时, 应将底板与组装平台梁进行点焊固定 (点焊缝间距小于200mm) , 以减少底板焊接变形。

(8) 对浮舱环向、径向隔板及外边缘环板的焊接, 应先焊立缝, 后焊角焊缝。

(9) 对于浮顶底板、顶板的焊接, 均宜先焊底部的断续焊缝, 后焊上表面的搭接角焊缝。

(10) 在焊接浮顶底板、顶板的上表面搭接角焊缝时, 应先焊短缝后焊长缝, 并采用分段退焊, 焊300mm预留300mm, 待焊道冷却后再焊预留300mm, 以避免钢板温度过高, 从而减少焊接变形。不论长缝、短缝均从中心向四周辐射焊接, 焊后及时用手锤锤击焊缝区, 使焊缝得到延展, 以降低焊缝区的拉应力。

(11) 在夏天施工时, 因高温曝晒下进行焊接作业, 会加剧钢板发生塑性变形。为此, 应在浮顶上搭设简易防晒棚, 有效降低钢板表面温度, 同时也改善了焊工工作环境。

4 结语

针对大型储罐浮顶面积大、钢板簿等特点, 公司技术人员认真分析焊接变形原理、防治措施并根据以往现场施工经验, 从钢板选用、浮顶排版、焊接顺序到焊接参数控制等, 采取多方位控制焊接变形措施, 有效控制了浮顶的焊接变形, 取得了良好效果。

摘要：对于大型储油罐, 如果外浮顶焊接变形没有得到很好控制, 造成其表面的凹凸度超标, 不仅影响外观质量, 而且会在储罐使用过程中加快浮顶腐蚀, 降低其使用寿命。浮顶的钢板一般使用簿板, 而且浮顶面积较大, 焊接工作量大, 极易产生焊接变形。本文阐述了组装浮顶的全过程中采取的多方位控制措施, 使焊接变形得到了有效控制。

关键词：双盘式浮顶,焊接变形,焊接顺序