水箱制作焊接工艺及变形控制.doc

3600m³水箱制作焊接工艺及变形把握吴章刘增文(辽宁省大连市红沿河镇河北电建一公司核电工程部； ：116319)摘要：本文以 3600m³水箱制作安装过程为实例，分析了水箱安装变形把握的难点提出了变形把握和矫正变形的方法和措 施，阐述了永箱焊接和防控变形措施的应用。为同类施工活动供给参考和指导。关键词：水箱安装；变形把握；矫正变形O引言某核电站一期BOP 海水淡化工程安装制作 13 个除盐水水箱，有容量 200m³、800m³、1500m³、3600m³ 四种规格。该类水箱为薄擘钢构造大型容器，制作安装过程中防变形把握是安装焊接质量工作把握的重 点。现以 3600m³水箱为例说明焊接防变形措施的应用。3600m³水箱直径D 为 161m，高度h=19m，箱底壁厚§=12mm，箱壁壁厚 1 层§=16mm，2、3 层§=14mm，4 层 §=12mm，5、6 层§=10mm，7、8 层§=8mm，9、10、11 层§=6mm，材质Q235 一 B；箱顶承受钢板拼接的锥形构造， 底板中间承受长方形中幅板与异形中缘板拼接，外部接弓形边缘板，壁板各层用长方形钢板焊接，层与层之间 环形焊缝焊接。焊接是水箱成形的唯一连接方式，也是保证水箱安装质量的关键特别工艺。1 水箱安装变形把握难点分析在水箱安装焊接过稃中，最常见也是最难抑制的问题就是变形。变形的产生影响水箱的内部质量，观感质 量，使用性能，甚至导致安装活动无法持续进展。水箱底板焊缝多，焊接接头形式多，简洁产生热输入不均衡， 导致底板波浪变形或边缘弧度和平坦度差，壁板纵向焊缝多，横向环焊缝长，简洁产生收缩变形，导致错边、错位等变形，影响圆周度。整体考虑水箱安装焊接过程，导致产生变形的主要环节 有板材下料、坡口设计、焊缝布局、定位焊、刚性固定、焊接工艺选择、焊接挨次和焊接把握。水箱由厚度不等的钢板组合而成，板块数量多，外形和接头形式简单。板材下料必需实行科学的编号，准确的尺寸；坡口截面的设计直接影响到焊材使用量和焊接热输入量；焊缝布局确定箱体的变形位置；定位焊是水箱构架的首要环节；刚性固定是外加拘束力把握变形范围的有效措施；焊接工艺选择对焊接热输入进展源头把握；焊接挨次是通体考虑水箱变形，合理进展安装的整体思路；焊接把握是过程把握具体操作的可行方法。2 水箱变形把握筹划和实施2.1 板材下料该环节主要是钢板的放样和下料切割。放样时量线务必准确、清楚，依据板材的具体状况按设打算线，并依据工艺要求预留加工余量及焊接收缩余量，对切割好的料板进展编号。安装焊接过程中不均匀1的加热和冷却，作用在板材和构造上，表现出受力状态和外形上的效应必定会产生焊接应力和焊接变形， 放线环节应尽量准确的推测和预留焊接收缩量。水箱焊接以线性焊缝为主，放样时主要考虑线收缩变形即纵向收缩变形和横向收缩变形。横向收缩 和板厚 有关，§6 姗的板材焊接横向预留 1mm 的收缩量，§16 姗的板材焊接横向预留 1.41.8 姗的收缩量，由于板材大多焊缝较长，纵向收缩变形也应着重考虑。Q235 钢材为低碳钢，纵向收缩变形可参照下表l。表 1 低碳钢纵向变形近似值(mm/m)对接焊缝连续角焊缝连续角焊缝0.15-0.300.20-0.400-0.102.2 接头形式和坡口设计X 形坡口和V 形坡口相比，可以削减近二分之一的焊材用鼍，同时削减热输入总量，减小内应力，有利于变形把握，保证焊接质量，降低焊接本钱。在坡口设计方面，考虑到板材厚度和坡口制作难度， 6<10mm 的壁板焊接承受V 形坡口接头截面，§10mm 的擘板焊接承受X 形坡口接头截面。考虑到安装次序和构造强度要求，水箱顶板和底板中幅板、中缘板和外缘板、顶板和筒擘、筒擘和底板之间设计为角接形式。角焊缝产生角变形和收缩变形，在不影响构造承载力量的前提下，如顶板焊接 的角焊缝，应尽量选取较小的焊脚尺寸。2.3 焊缝布局焊缝的对称分布有利于焊接应力的相互抵消和焊接变形均匀分布。该水箱承受的总体布局为：底板 中间板拼接以削减焊缝为原则短焊缝(板宽位置)均匀错开分布，长焊缝(板长位置)围绕轴心方向对称分 布，外缘板焊缝同样围绕轴心方向均匀分布，中缘板和外缘板承受角接头形式；壁板纵向焊缝沿同一方 向逐圈错开，错开间距为板长的l/3，且不小于 300mm，层与层之间通过横向环焊缝连接；顶板焊缝围绕轴心方向均匀分布。2.4 定位焊依据拟定的焊缝布局和组装挨次，在组装过程中先进展点固和定位焊，使安装组对坡口尺寸符合标准要求，整体把握安装的可行性和精度，这样既能依据原则把握变形，又能扩大作业面，缩短生产周期。定位焊缝应有足够的强度，定位焊缝的长度和间距参照下表2。表 2 定位焊缝长度和间距(mm)板厚定位焊缝长度定位焊缝间距26122070200>620502005002.5 刚性固定刚性固定是焊接过程中承受临时固定措施，加强构件刚性，待焊接完全冷却后，去除固定设施，这样可以比焊件自由状态下的变形量小 4070。应当留意的是刚性固定只能减小变形，不能消退变形， 撤销外加拘束后，拘束应力去除，剩余应力将重分布。此方法防止角变形和波浪变形还是较显著的。水箱为大容积薄板钢构造，焊前承受刚性固定可以很大程度上防止变形过量产生安装错口、错边等问题。 水箱焊接前承受槽钢和门形板对焊缝坡口进展刚性固定，槽钢沿纵向焊缝方向点固布置，以削减焊缝的 瞬间纵向收缩变形，门形板在焊缝两侧每500mm 点固一个，以减小焊缝的横向收缩变形和角变形。2.6 焊接工艺的选择2.6.1 焊接方法小的热输入量是焊接整体过程考虑的根本性问题。CO2 气体保护焊和手工电弧焊相比较，能量集中， 焊接热影响区小，变形和裂纹倾向小，焊接速度快。无论是小的热输入量要求还是提高成效的要求都较 后者优越。该水箱主体承受半自动CO2：气体保护焊，特别位置和构造简单的短小焊缝承受手工电弧焊。横向环焊缝承受多人对称焊，分段退焊，安装过程中的长焊缝同样承受分段退焊工艺。多人对称焊接足使整条纵向焊缝均匀受热，焊缝两侧承载的横向收缩应力均衡产生，收缩量值一样的状况下，避开或减小错边等变形缺陷。分段退焊细化产生变形量的焊缝单元，退焊工艺运条方向和焊缝进展的总体方向相反，纵向收缩量依次抵消，整体上减小变形量。262 焊接参数水箱焊接C02 气体保护焊承受小直径焊丝、小电流、不摇摆的多层多道焊。参照公司工艺评定，确定工艺参数参见下表 3。焊丝牌号焊丝直径保护气体极性电流电压(V)焊接速度层间温度(mm)(A)(mmmin)()JM561.2C02直流反110-15020-30130-180300表 3 焊接工艺参数2.7 焊接挨次底板焊接先焊边缘板对接焊缝，然后进展中幅板的短焊缝焊接，由中心向四周对称焊接，使焊接应力均匀向外集中，焊完短焊缝之后焊长焊缝，组合完中幅板之后，将底板外缘板与壁板焊接，这样保证安装精度的同时，也能减小变形；最终焊接中缘板和外缘板焊缝。壁板焊接，先焊纵向短焊缝，再焊横向环焊缝。水箱壁板横向环焊缝承受对称焊、分段退焊、跳焊焊接工艺，底板和底板的焊缝同样承受分段退焊工艺，以环焊缝为例说明工艺的应用。2.8 焊接把握对 X 型坡口对接焊缝，在进展背部焊接时，假设焊缝根部不能保证熔透，则在焊接前，先进展清根处理，清根可使用角磨机、电磨头等进展机械打磨，清根时要使焊缝露出金属光泽为止。为了削减焊接应力变形，先焊接短焊缝(纵焊缝)后焊接长焊缝，且相邻焊接接头的间距不得小于200mm。多层焊第一层收缩量最大，以后依次递减，对首层焊接要严格把握。进展多层焊接时，焊接接头向同一方向错开，其间距为板长的 13，且不得小于 500mm。每层焊完后要认真进展层道间飞溅清理，避开层间缺陷的产生。焊缝待打底焊接全部完成后，再进展次层的焊接，严禁同一层未全部焊接完成，就进展次层的焊接。焊接过程中严格把握层问温度，保证层间温度不大于300。焊后对焊道快速均匀的锤击，使焊缝金属产生塑形变形，即可减小焊接变形，也可减小焊接应力。用扁长圆头的锤子依次锤击，力气要适中，根部焊道不能锤击以免导致裂纹，盖面焊道不能锤击以免影响美观。3 水箱的矫变形措施变形把握以防范为主，但足焊接过程是一种瞬时的加热和冷却过程，由于构造简单或人员操作手法不能到达全都，有可能产生超出标准范围的变形最。矫变形措施主要实行机械矫正和热矫正两种。机械矫正综合承受千斤项校正法和锤击法。千斤顶校正法足依据变形区域的凸凹面，利用3 点弯曲原理，用千斤项(千斤顶顶端部垫木板)顶住需要校正的部位，进展校正。锤击法足使用锤击敲击焊缝(避免直接敲击可加垫方木)，延展焊缝及其周嗣压缩颦性变形区域的金属，到达消退焊接应力、变形的目的。 使用锤击法严格把握局部凹坑变形。水箱变形热矫正承受火焰加热校正，加热前应去除加热外表的油漆、油污、氧化物和杂质；用氧乙 炔火焰加热产生变形的区域，火焰须在加热面不停的移动，使部件均匀受热，加热温度不应超过700，加热温度用红外线测温仪把握。加热时依据不同的变形量，把握加热区的大小和加热温度，以防校正过量和过烧。4 结论通过以上变形把握措施的应用，3600m3 水箱制作过程顺当开展，没有发生由于变形量过大造成的安装困难， 制作完成后各项验收指标均到达并高于标准要求，通过合理的组织，节约了钢材和焊材用量， 提升了工作效率和经济效益。科学的防控变形措施值得同类施工活动的推广和应用。参考文献：1 朱僚辉，焊接件变形的构造和工艺分析J职业技术月刊，2022，72 屈永建，康运和火焰矫正法在工程实践中的应用J焊接与切割，2022，8 3沈惠塘焊接技术M北京：机械工业出版社，20224中国机械工程学会焊接学会焊接手册(二)M北京：机械工业出版社 20228 51 李亚江焊接组织性能与质量把握M北京：化学工业出版社，20226井效天，王洋，盛长远二氧化碳气体保护焊工艺规程JBT91862022