组装焊接

2024-10-02

组装焊接（精选3篇）

组装焊接篇1

0 引言

大型储罐节省钢材、减少占地面积、方便操作管理、减少储罐附件及管线长度。经过测算和比较, 在总库容相同的情况下, 由大型储罐组成的油库比由小型储罐组成的油库工程投资成本低, 因此国内外储罐生产的大型化将成为发展的必然趋势。1962年, 美国首先建成10万m3储罐, 之后在委内瑞拉、日本、沙特阿拉伯相继建成了15万m3、16万m3、20万m3储罐。近几年, 国内已建成了10多座15万m3储罐。随着我国原油储运事业的快速发展, 在不久的将来, 国内将会建成20万m3储罐[1]。

罐底是储罐的主要组成部件, 其安装在油罐基础上。如果基础沉降均匀, 罐底中间部分受力很小, 但由于受到壁板的影响, 底板的边缘部分受力状况却十分复杂, 故边缘板的厚度应比中幅板略有增加。再有, 大型储罐底板面积大, 包含焊缝数量多, 焊缝较长, 排板方式多样化, 如果施工措施不当, 很容易引起焊接变形, 甚至出现质量事故, 因而底板的正确组装和合理的焊接是保证整个储罐质量的重要环节。

1 大型储罐底板的组装

1.1 底板铺设前的准备工作

当油罐内径大于12.5 m时, 采用周边为弓形边缘板的排板方式[2]。储罐底板铺设前可使用经纬仪, 根据平面图方位划出中心线, 并在罐底中心作出明显的标记, 同时要标出方位线0°、90°、180°、270°, 然后放出储罐底板外圆周线。用粉线或弧形样板放出边缘板安装线, 最后放出中幅板安装线, 并做好标记。这里需要注意的是, 边缘板安装半径应放大, 因为边缘板焊缝有横向收缩变形且受到基础坡度的影响。

1.2 垫板和边缘板的铺设

垫板可先行铺设, 也可以将垫板点焊到边缘板上, 垫板的接头采用对接双面焊, 焊后将焊肉磨平, 垫板应该平整, 且必须卧在基础环梁内。垫板铺设时要露出边缘板50mm。按罐底的划线顺时针安装边缘板, 安装时应注意坡口间隙外小内大, 且留出一张调整板以保证边缘板的合理铺设。边缘板组装后应进行点焊固定, 点焊必须在坡口内进行, 只能点焊坡口内固定一侧的垫板和边缘板。边缘板铺设后立即用卡具固定, 如图1所示。卡具间距200mm为宜, 同时安装引弧板, 焊缝引弧板坡口应与边缘板坡口相同。

1.3 中幅板的铺设

从罐中心开始安装长条大板, 按顺序向外安装。中心的长条大板安装完毕后, 安装两侧排列的大板, 对两侧排列的大板也是从罐底中心依顺序向外安装。中幅板大板安装完毕后, 安装各边小板, 考虑到中幅板焊接时的收缩情况, 各边小板与边缘板相接处要留出调整余量, 等边缘板对接缝和中幅板对接缝焊接完毕后切割组对收缩缝。中幅板间隙的调整如图2所示, 当调整到合适的间隙之后, 采用如图1所示的卡具进行固定。中幅板铺设过程中, 边铺边点焊固定, 点焊必须在坡口内进行, 只能点焊坡口一侧的垫板和中幅板, 点焊长度在50mm以上, 间距为300mm。

2 大型储罐底板的焊接

2.1 边缘板的焊接

考虑到边缘板与壁板角焊缝的焊接收缩, 在没有组装壁板前, 只焊接壁板正下部的边缘板对接焊缝, 即先焊自边缘板外侧向内400mm的对接缝。焊工均布在罐底边缘板外侧的整个圆周上, 同时对称施焊, 使焊接速度保持一致, 隔一条焊缝焊接一条, 避免焊接过程中造成边缘板的收缩不均匀, 使整个边缘板外形出现椭圆现象。焊接方向由罐内侧向罐外侧焊接。边缘板剩余部分的焊接在龟甲缝焊接前进行, 其焊接具体要求与先焊的400mm要求相同。

2.2 中幅板的焊接

对每个罐底板的焊接, 先进行定位焊, 再进行手工打底焊, 最后采用自动焊进行填充焊和盖面焊。中幅板的焊接分4个对称的90°扇形区, 同时安排4个焊接小组对称施焊, 先焊短焊缝、后焊长焊缝, 并由罐底中心向外施焊, 焊接顺序如图3所示。

中幅板带板对接长焊缝打底层采用手工电弧焊的分段退焊法或跳焊法施工, 分段间距为400mm, 每条焊缝由两名焊工从中间向两端对称施焊。填充、盖面层采用埋弧自动焊, 由焊缝中间分成两段分别向两端施焊;焊接时, 带板与廊板T形接头部位留300mm距离的带板对接缝先不焊接, 在廊板与带板对接缝焊接前采用手工电弧焊施焊。

廊板对接短缝的焊接同带板对接缝焊接方法一样。但廊板与带板对接的长焊缝焊接前, 应先完成T形接头部位留下的带板对接缝和廊板对接缝的焊接, 并磨除焊接后焊接长缝。长焊缝打底层同带板对接缝焊接方法一样。填充、盖面层埋弧自动焊由两台焊机自焊缝中间分成两段分别向两端施焊, 分段间距为2 000mm~4 000mm。

中幅板焊接过程中, 距边缘板2 000 mm范围内的中幅板焊缝先不焊接, 待中幅板焊缝焊完并与边缘板组对好后再焊接。

2.3 罐壁与罐底大角缝的焊接

罐壁与罐底大角缝的焊接, 在最少完成第二至第三带壁板纵、环焊缝组装和焊接后进行, 先采用手工电弧打底焊, 然后采用埋弧自动角焊机进行盖面焊。为减小焊接变形, 施焊时焊工应沿圆周均匀对称分布, 并采用相同的焊接参数、相同的焊接方向进行跳焊或退焊施工。在焊接大角缝内侧时, 为减小焊接变形, 施焊前在罐壁内侧采用斜支撑进行刚性固定, 斜支撑的间距应小于1 200mm, 该支撑必须在罐底收缩缝焊完后才可拆除。

2.4 龟甲缝的焊接

龟甲缝是罐底边缘板与罐底小板间的焊缝, 即收缩缝。龟甲缝的焊接应在边缘板对接焊缝、罐底小板焊缝、大角缝焊接完成后进行焊接。龟甲缝变形较大, 所以焊接时有数名焊工均布, 并沿同一方向进行, 其焊接方法是采用手工打底焊, 然后用角缝自动焊机进行两遍自动焊。

3 罐底板焊缝的检验

储罐底板组焊完毕之后, 应进行严密性试验。试验方法主要有底板真空试漏法和氨气渗漏法。在工程实际应用中, 主要采用真空试漏法。在罐底板焊缝表面刷上肥皂水或亚麻子油, 将真空箱扣在焊缝上, 其周边应用玻璃腻子密封。真空箱通过胶管连接到真空泵上, 进行抽气, 观察真空表。当真空度达到一定要求时, 所检查的焊缝表面如无气泡产生则为合格;若发现气泡, 则应作好标记进行补焊, 补焊后再进行真空试漏直至合格。

4 结论

大型储罐底板焊接后的变形主要有波浪变形和角变形, 这些变形的控制主要依靠合理的组装方法和焊接工序, 即装配焊接时, 以底板中心为准向四周扩展。底板焊接施工时应先焊接横焊缝, 后焊接纵焊缝, 并采用刚性固定或反变形的方法来减少底板的变形。波浪变形的控制应注重减小焊接内应力, 降低焊接过程中对接头的约束;角变形可通过改变焊接方法以降低板厚方向温差来减小;大角缝焊接时, 一定要注意自由收缩方向, 确保底板能向中心方向收缩。如果满足不了这个条件, 就要采用多段逆向跳焊的方法来保证整体受热的均匀性, 以减小焊接变形。

摘要：大型储罐底板焊接后的变形主要有波浪变形和角变形, 通过对储罐成型的研究发现, 大型储罐底板的焊接变形可以通过选择合理的组装方法、焊接顺序和焊接方法得到控制。其中波浪变形应注重降低焊接过程中对接头的约束, 即通过减小焊接内应力而得到控制;角变形可通过改变焊接方法以降低板厚方向温差来减小。底板组焊完毕后还要进行严密性试验, 其目的是保证焊缝在一定压力下不泄漏。

关键词：储罐底板,组装,焊接

参考文献

[1]李杰训.20万m3储罐技术发展的重要意义及研究内容[J].石油规划设计, 2012, 23 (3) :1-3.

[2]帅健.管道及储罐强度设计[M].北京:石油工业出版社, 2010.

[3]何利民.油气储运工程施工[M].北京:石油工业出版社, 2008.

[4]中国石化集团第四建设公司.SH/T 3530-2011石油化工立式圆筒形钢制储罐施工技术规范[S].北京:中国石化出版社, 2011:12-23.

金属结构件组装及焊接变形控制篇2

金属结构件主要有框架式和箱形式两种构件。在生产制造过程中, 零件以焊接定位方式, 将各种工件组装在一起的过程, 称为结构件的生产组装。金属结构件在生产组装的焊接过程中会产生焊接应力而造成各种焊接变形, 从而形成焊接裂纹等缺陷, 严重影响产品结构的强度、刚度、受压时的稳定性和加工精度等。焊接变形造成焊接件 (侧导板、推杆) 尺寸形状的变化需在焊后进行大量复杂的矫正工作, 矫正时还会引起一系列的新问题。因此控制焊接应力和焊接变形, 避免焊接缺陷已成为提高整个结构件的质量所必须解决的问题。

1 金属结构件的组装

1.1 金属结构件的下料

下料是生产中组装产品的第一个重要环节, 同时也是影响产品质量的直接因素。由于金属结构件形状复杂, 且组成的盖板、底板、侧板尺寸均较大 (如例表1金属构件中的侧导板) , 气割下料时要严格控制下料尺寸及由气割热量产生的变形。

为了防止两侧板出现旁弯导致整个结构件向上拱起, 必须严格控制下料时两侧板的气割变形。为此采用留取两端打孔的下料方法, 收到了预期的目的。如图1所示, 先在钢板两端各100mm处分别划线, 由数控气割打孔, 分别作气割的起始点和结束点, 然后从左到右沿直线切割, 整个钢板切割后冷却5～8小时, 使钢板在拘束度很大的情况下释放内应力, 减少残余应力, 然后用半自动切割机将钢板条割下, 去除熔渣。在气割过程中也要保证钢板的长度、宽度尺寸的准确性, 最后根据工艺规范对钢板的平直度、对角线差等进行精确测量, 一般数控气割的准确度是比较理想的, 若变形过大, 可采用机械压力机或热矫正, 直到符合要求为止。

1.2 金属结构件盖板、底板折弯的准确性控制

金属结构件盖板长度较大, 而且要在两端折弯, 在折弯时应首先保证中间部分的长度, 同时要保证两端折弯部分长度相等。由于火焰折弯劳动强度大, 生产成本高, 采用油压机折弯, 折弯前做好样板和模具, 可以保证折弯的精确度。

底板要比盖板复杂一些, 中间部分与两端折弯部分厚度不一样, 如图2所示。制作时应先将两端在油压机上折弯后再与中间部分组点焊接, 可以降低劳动强度。

1.3 金属结构件的组装

选择合适的支持工作物, 我们通常使用平台, 要根据图纸、工艺要求, 将两侧板切割完坡口后, 应进行修磨, 清理割渣, 以防止影响焊缝质量, 然后将产品的各部分工件按照图纸要求组装起来。

2 金属结构件焊接应力和焊接变形产生的原因

2.1 焊接应力产生的原因

金属结构件产生焊接变形的基本原因是由于焊接时, 焊件的局部被加热到高温状态, 形成的焊件温度的不均匀分布造成的。其次是在焊接过程中产生的热量促使结构件体积发生变化, 从而出现整体变形。

焊接应力按作用的方向分为纵向应力, 横向应力和厚度方向的焊接应力。纵向应力就是平行于焊缝长度方向的应力, 在焊接过程中, 钢板中产生不均匀的温度场, 从而产生不均匀的膨胀。在靠近焊缝的一侧高温区受热压力的作用, 而在远离焊缝的一侧受热拉力, 在稍远区段产生压应力, 横向应力是垂直于焊缝轴向线的应力。

2.2 焊接变形产生的原因

焊接变形分为局部变形和整体变形, 局部变形指焊接结构某部分发生的变形, 在焊接过程中易矫正;整体变形指整个结构的形状或尺寸发生变形, 是由于焊缝在各个方向上的收缩所引起的, 在焊接过程中尤为重要, 一般不允许发生整体变形。二重侧导板在焊接中易发生局部变形, 主要是拱曲或旁弯, 类似于钢结构中箱形梁的变形。焊接变形产生的原因主要有以下几种: (1) 不均匀的局部加热和冷却是产生焊接变形的最主要原因, 焊接时焊件的局部被加热到熔化状态, 形成了焊件上温度的不均匀分布区, 使焊件出现不均匀的热膨胀, 受到周围金属的阻碍不能自由膨胀而产生压力, 当被加热金属受到的压应力超过其屈服点的时候, 就会产生塑性变形, 焊件冷却时, 由于加热金属在加热过程中已经产生了压缩的塑性变形, 所以最后长度要比未被加热时金属的长度短一些。 (2) 焊缝金属在冷却过程中, 体积发生了收缩, 这种收缩使焊件产生变形和应力; (3) 焊缝金属的组织发生变化, 焊缝金属在焊接时加热到很高的温度达到熔点, 从熔点到常温, 焊缝金属内部组织要发生变化, 由于各种组织比容不同, 焊缝金属冷却下来时要发生体积的变化; (4) 焊件刚性限制了焊件在焊接过程中的变形, 所以刚性不同的焊接结构, 焊后变形的大小就不同。

除上述原因外, 焊接方法、接头形式、坡口形式、坡口角度及焊件的装配间隙、对口质量、焊接速度和焊接顺序等都会对焊接变形和应力造成影响。

3 减少金属结构件焊接应力和焊接变形的措施

3.1 合理的装配顺序和焊接顺序

同样的焊接结构, 如果采用不同的装配和焊接顺序, 焊后产生的变形不同, 正确的选择装配顺序一般应依照以下原则:

(1) 先焊收缩量大的焊缝, 因为先焊的焊缝收缩时受阻较小, 所以应力较小。

(2) 采取对称焊, 这样大大减少了焊后出现的再变形, 对于对称焊缝, 可以同时对称施焊, 对于侧导板的焊接, 由于长度过长, 应少则需要2个人, 或者多人同时施焊, 使所焊的焊缝相互制约, 使结构不产生整体变形。

(3) 对于金属结构件这样比较大型的结构件, 焊接时采取对称焊, 并分段逐步退焊, 因为对接焊缝的收缩量较大, 采用小的坡口角度, 控制装配间隙, 大电流熔焊的方法, 同时利用反变形法来减少焊接变形。

3.2 合理的焊接方向

对于金属结构件, 由于长度过长, 其横向受力的分布总是在末端产生较大的拉应力, 中段受到大的压应力, 而且焊缝越长, 采用直通焊的方法所产生的应力就越大, 因此构件的变形就越大, 这不仅是因为在焊接过程中沿焊缝方向的热量分布不均匀, 主要是由于冷却有先有后, 再膨胀收缩过程中受到的约束程度不同而引起的。焊接时, 要保证焊缝的纵向和横向的收缩都比较自由。例如, 对接焊缝要从中间依次向两端焊接, 使焊缝能够较好的自由收缩, 收缩量最大的焊缝应焊在一个结构上。在对接平面上带有交叉焊缝的接头时, 必须采用保证交叉点部位不易产生缺陷的焊接顺序。

3.3 尽可能减少焊缝的尺寸和数量

(1) 避免焊缝过分集中, 焊缝与焊缝之间应保持足够的距离。

(2) 对于小尺寸结构件, 焊后采用热处理来消除焊接应力, 一般加热到600℃左右, 保温一段时间后再缓慢冷却。

(3) 其他降低应力和解决焊接变形的办法:

1) 锤击焊缝, 即采用头部带小圆弧的工具锤击焊缝, 使焊缝得到延展, 降低内应力, 锤击应保持均匀适度, 避免锤击过分, 以防止产生裂纹, 一般不锤击第一层和最后一层。

2) 加热减应力法, 在焊接结构的适当部位加热, 使之延伸长, 加热区的伸长带动焊接部位, 使他产生一个与焊缝方向相反的变形, 在加热区冷却收缩时, 焊缝就可能比较自由的收缩, 从而减少内应力。

3) 反变形法, 反变形是生产中经常用到的方法, 它是按照事先估计好的焊接变形的大小和方向, 在装配时预加一个与之相反的变形, 使其与焊接产生的变形相抵来防止焊接变形。

4) 刚性固定法, 该法是在没有反变形的情况下, 将构件加以固定来限制焊接变形, 此种方法对角变形和波浪变形比较有效。

4 金属结构件的变形的矫正

金属结构件的变形主要有扭曲和拱形两种, 若这两种同时出现时, 扭曲是主要矛盾, 矫正时应按照先扭曲后拱形的顺序, 配合局部加热来进行, 也可以用压力机进行矫正。

5 结论

综上所述, 要使金属结构件保质保量的顺利完成, 减少焊接变形的关键是依据焊接构件的特点, 从组装、工艺、设计等各个方面进行全过程、全方位的控制, 以满足工程质量的要求, 获得较好的效果。

摘要：生产工艺与焊接工艺对结构件的生产及组装质量有着不可忽视的作用, 本文就金属结构件组装过程中焊接应力、焊接变形等影响因素进行了分析, 并提出了相应的控制及矫正措施, 有效改善了金属结构件因焊接应力而造成的焊接变形。

关键词：结构件,焊接变形,焊接应力

参考文献

[1]程友胜.焊接应力和焊接变形论述.[J].煤矿机械, 2003.24 (7) , 59-60.

组装焊接篇3

枕头坝一级水电站为轴流转桨式机组, 是大渡河中游河段枕头坝两级堤坝式开发的第一级, 总装机容量720MW, 单机发电量180MW, 多年平均发电量为32.90亿kW/h, 为径流式水电站。轴流式水轮机属于反击式水轮机, 由于水流进入转轮和离开转轮均是轴向的, 故称为轴流式水轮机。轴流式水轮机由于过流能力大, 可以采用较小的转轮直径和较高的转速, 从而缩小了机组尺寸, 降低了投资[1]。

座环上环采用钢板组焊式结构, 材料为Q235B, 上环总重约80吨。直径达13米, 整圆分4瓣, 各瓣间采用螺栓把合形式。焊接构件具有工艺过程简单、生产周期短、重量轻和成本低等优点。但是, 焊接构件又有其自身的弱点, 即焊后变形较大[2]。大型结构件因为体形庞大, 结构复杂, 焊接部位多, 部分尺寸精度和位置精度要求较高, 所以组装焊接过程中的变形控制十分重要。

二座环上环下料、组装、焊接流程及控制要点

1.下料

钢板下料前调平, 各环板、法兰分瓣下料时直径按0.7‰放焊缩量划下;t60～t100的钢板, 拼板焊缝焊前预热60～80℃。, 各件按图下料, 切割边平整垂直, 去毛调平。各瓣拼板处开X形对接坡口, 拼焊成1/4圆, 要求拼板不错位, 内外圆同心, 焊缝清根焊透, UT探伤, UT检查按ASME第VIII第一部分附录12执行。焊后整体调平 (不平度≤3mm) 。座环上环简图, 见图1。

2.组装次序

2.1 制作件2的卷制R样板 (直径放大0.5‰) , 卷板时控制好圆度, 不允许出现硬弯、死弯和卷扭, 卷制后放地样调圆, 割去卷板余量。

2.2 整体组装采用背靠背组装法:以件4为基准放地样搭建组焊平台, 吊置件4于平台上, 按图尺寸调整就位, 放地样检查, 调整不平度≤3mm;将件4二件对正、贴平实, 用搭接板将二件连接固定。

2.3 在件4上划出与之相连各件的组装位置线, 按线依次组装件2、7、6、3、1、5, 调整件3、1的不平度≤3mm, 组装件5合缝板时向外偏移2mm作为焊缩量。组装时整体高度按+4mm控制, 控制好各件之间的同心度、垂直度, 检查各件形位尺寸准确。

2.4 按照图纸焊接要求先加固好一面后。工件翻身、调平, 不平度≤3mm, 组装另外一面。各瓣按X、Y轴打上样冲, 做好标记。

2.5 整体加防变形支撑, 支撑为钢管和槽钢。

3.焊接

3.1 焊接要求:1、焊前对钢管支撑和工件进行整体加固焊, 加固焊的顺序为:首先是筋板的立角焊, 件2、3的环焊缝, 环缝焊接由中间向合缝板两端扩散焊接;然后是筋板的其余焊缝;最后是合缝面处焊缝。加固焊应焊40～60mm间隔200～300mm, 厚度4～6㎜。

3.2 正式施焊顺序与加固焊顺序相同, 焊接时采用小规范、多层多道、对称施焊, 长焊缝采用分段、退步焊接;焊前预热60～80℃, 内侧焊至1/2, 外侧清根, 打磨掉渗碳层后焊接外侧, 焊至2/3后, 再两面交替施焊, 完成焊接;焊接件5合缝板前检查加工余量是否足够。

3.3 焊接时应适时检查工件变形情况, 以便及时调整焊接顺序减小焊接变形。对图中标注UT的焊缝做UT探伤, UT检查按ASME第VIII第一部分附录12执行;对有缺陷的焊缝进行处理。

4.退火

退火去应力处理:工件多支点垫平、垫稳, 150℃入炉, 升降温度≤50℃/h, 580±15℃保温3.5h。