在大型儲罐的焊接過程中,可以采取以下措施來控制焊接變形:
一、焊接工藝設計
合理選擇焊接方法:
對于大型儲罐,常用的焊接方法有手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護焊等。不同的焊接方法具有不同的熱輸入和焊接效率,應根據儲罐的材質、厚度、結構等因素選擇合適的焊接方法。例如,對于較厚的鋼板,埋弧焊具有較高的焊接效率和較大的熔深,能夠減少焊接層數,從而降低焊接變形的可能性。
采用低熱輸入的焊接方法,如氣體保護焊中的氬弧焊、二氧化碳氣體保護焊等,可以減少焊接過程中的熱輸入,降低焊接變形。
確定焊接順序:
制定合理的焊接順序是控制焊接變形的關鍵。一般來說,應先焊接短焊縫,再焊接長焊縫;先焊接縱縫,再焊接環縫;先焊接罐底板,再焊接罐壁板和罐頂板。
在焊接罐壁板時,應采用對稱焊接的方法,即從罐壁的中心向兩側同時進行焊接,或者從罐壁的兩側向中心同時進行焊接。這樣可以使焊接過程中的熱輸入均勻分布,減少焊接變形。
對于大型儲罐的罐頂板,應采用從中心向四周擴散的焊接順序,避免在焊接過程中產生較大的收縮應力。
控制焊接參數:
焊接參數包括焊接電流、電壓、焊接速度等。合理控制焊接參數可以減少焊接過程中的熱輸入,從而降低焊接變形。
在確保焊接質量的前提下,應盡量采用較小的焊接電流和電壓,適當提高焊接速度。同時,要注意保持焊接電流和電壓的穩定,避免出現波動。
二、焊接過程控制
采用剛性固定:
在焊接過程中,可以采用剛性固定的方法來限制焊接變形。例如,在罐壁板的焊接過程中,可以使用夾具、卡具等工具將相鄰的壁板固定在一起,防止在焊接過程中壁板發生變形。
對于罐底板的焊接,可以在底板上設置臨時支撐,增加底板的剛性,減少焊接變形。
剛性固定應在焊接過程中持續保持,直到焊縫冷卻到一定溫度后再拆除。
控制焊接熱輸入:
焊接熱輸入是影響焊接變形的重要因素之一。在焊接過程中,應嚴格控制焊接熱輸入,避免出現過熱現象。
可以采用多層多道焊的方法,減少每層焊縫的厚度,增加焊接層數,從而降低焊接熱輸入。同時,要注意控制每層焊縫的焊接速度,避免出現過快或過慢的情況。
在焊接過程中,可以采用間歇焊接的方法,即焊接一段焊縫后,暫停一段時間,讓焊縫冷卻后再繼續焊接。這樣可以減少焊接過程中的熱積累,降低焊接變形。
進行焊后熱處理:
對于一些重要的大型儲罐,在焊接完成后可以進行焊后熱處理,以消除焊接殘余應力,減少焊接變形。
焊后熱處理的方法有整體熱處理和局部熱處理兩種。整體熱處理是將整個儲罐放入熱處理爐中進行加熱和保溫,然后緩慢冷卻。局部熱處理是對焊縫及其附近區域進行加熱和保溫,然后緩慢冷卻。
焊后熱處理的溫度和時間應根據儲罐的材質、厚度、焊接工藝等因素確定,一般來說,熱處理溫度應在 550℃-650℃之間,保溫時間為每毫米厚度保溫 2-3 分鐘。
三、焊接變形監測與矯正
焊接變形監測:
在焊接過程中,應進行焊接變形監測,及時掌握焊接變形的情況。可以采用全站儀、水準儀等測量儀器對儲罐的尺寸、垂直度、水平度等進行測量,也可以采用應變片、位移傳感器等設備對焊縫的變形情況進行監測。
根據監測結果,及時調整焊接順序、焊接參數等,以控制焊接變形的發展。
焊接變形矯正:
如果在焊接過程中出現了較大的焊接變形,可以采用機械矯正和火焰矯正的方法進行矯正。
機械矯正主要是采用壓力機、千斤頂等設備對變形部位進行加壓或拉伸,使其恢復到原來的形狀。機械矯正適用于變形較小的情況,對于變形較大的情況,可能會產生較大的殘余應力。
火焰矯正主要是采用火焰對變形部位進行加熱,使其產生局部膨脹,然后在冷卻過程中收縮,從而達到矯正變形的目的。火焰矯正適用于變形較大的情況,但要注意控制加熱溫度和加熱范圍,避免產生過大的殘余應力和裂紋。
總之,控制大型儲罐的焊接變形需要從焊接工藝設計、焊接過程控制、焊接變形監測與矯正等方面入手,采取綜合措施,才能有效地減少焊接變形,確保儲罐的質量和安全性能。