大钢制储罐底板焊接应力变形及其控制.PDF

维普资讯 第24卷 第9期 中国特种设备安全 ·45 · 材料与焊接 大型钢铷储罐底板焊接 应力变形及奠控制 黄讳吼 (福 建省轻 工业 安装 公 司 福 建 350003) 钢制储罐广泛应用于石油、化工、建材等行业 下存在于焊件接头区内部的应力。它有如下特点： 且 日趋大型化。因其具有制作成本低、工期短、使用 1)自平衡性 寿命长、质量可靠等特点正被各行各业广泛采用。 即在应力存在范围内任一截面上的内载荷正负 我国近年钢制储罐业发展迅猛 ，10x101TI以上的储 之和为零。 罐也正在大量制作与使用中。 2)方向复杂 钢制储罐制作最难的部位是储罐底板，底板由 一 般来说焊接应力在接头区域的方 向不是一维 钢板逐块拼焊而成，由于焊缝多，焊接所产生的应力 的。且指向也不规则。 作用会使底板产生变形 ，而变形造成的瓢 曲、扭曲、 3)难于精确测量 起拱、凹陷、连续波浪等缺陷使后续作业无法进行 ， 由于焊接应力产生及存在的复杂性，就 目前的 严重的焊接变形产生的缺陷会造成底板报废，其所 测量技术水平，还没有一种手段能准确地测定其大 产生的经济损失是企业难 以承受的。长期的生产实 小、方向及存在范围尺寸，所有的测量手段只能得到 践证明，钢制储罐底板制作的报废率 、返修率是非 定性或相对定量的结果，同时也还没有一种计算方 常高的。施工技术编制和工艺方法的不当，是造成 法能进行精确的计算 。 底板不合格品的关键。要有效地控制大型钢制储罐 底板焊接应力变形，就要弄清焊接应力产生的机理 2 焊接应力产生的原因及其影响因素 及应力所产生的焊件变形规律，针对具体情况采取 2．1 焊接应 力产生的原 因 行之有效的防范措施就能获取满意的合格产品。 1)加热的局部性 焊接过程是对工件进行局部加热，必然会引起 1 焊接应力及其特点 工件的不均匀热膨胀 ，从而产生热应力。 1．1 焊接 应 力 2)刚性约束 焊接应力是由于焊接热作用在构件焊接接头 焊接加热过程中局部受热金属的热膨胀受到周 区域形成的局部内应力 ，它包括焊接过程中的温 围冷态金属或刚体的拘束，使之不能 自由伸长，从而 度应力 (又称热应力)和接头形成后的残余应力。 产生热应力。当热应力超过材料的屈服点后产生局 根据其存在范围的尺度又将它分为宏观 内应力 部塑性应变 ，焊后冷却时 ，又因拘束而不能 自由收 (又称第一类 内应力)和微观 内应力 (又称第二 、三 缩，从而留下残余应力。 类 内应力)。宏观 内应力存在范围的尺度可以与焊 3)不均匀相变 件同量级．而微观 内应力的存在范围只有晶粒尺 在焊接过程中局部金属受热及冷却时会导致固 寸量级。 态相变，如奥氏体转变、马氏体转变等。受热的不均 1．2 焊接应力 的特 点 匀会引起相变的不均匀。相变过程 中还会伴随着微 焊接应力属于内应力，是在没有外部载荷作用 观组织结构及体积的变化，加热过程中的不均匀相