焊接变形原理和其在储罐底板施工中应用.pdf

E＆C Technology l工程技术 学兔兔 焊接变形原理及其在储罐底板施工中 的应用 李树谦 中国天辰工程有限公司 天津 300400 摘 要 储罐底板焊接变形量的控制是储罐施工质量控制的关键环节，底板的不平整度直接影响了储罐的整体使用寿命， 为有效避免过大的焊接残余变形和残余应力，本文利用焊接变形原理，从设计和施工角度综合论述了保证储罐底 板平整度的措施。 关键词 储罐底板 焊接变形 残余应力 设计和施工 中图分类号 TE98 文献标识码 B 文章编号1672-9323(201 1)04-0060-04 钢制储罐底板焊接变形量的控制对于储罐整体使用寿命至 关重要，若底板存在较大凹凸变形，则罐内介质高度变化产生的 压应力致使罐底承受相应的交变载荷，易导致罐底板弹性疲劳， 刑 从而使储罐整体失效。 Ts 为防止上述失效形式，本文以焊接变形原理为出发点，综合 考虑设计和施工因素，确保储罐底板平整度达到相应标准要求。 1焊接变形原理 1．1焊接应力及变形产生机理 焊接接头局部区域的加热和冷却的不均匀性，使局部区域 ．’…凝固 ’… l ●… ■… _一 内各部分金属处于从液态一塑性状态一弹性状态的不同状态， 熔化’ 态 这种不均匀温度造成的应力称为热应力，热应力是焊接应力及 加热 冶金反应 冷却 焊接变形的主要原因。焊件冷却时，被加热的金属已产生了压缩 塑性变形，其长度比未被加热的金属短，由于周围金属的阻碍作 图 1焊接经历过程 M一金属熔化温度； 用，使焊缝金属受拉应力而周围金属受压应力，压应力大于焊件 (TS一金属凝固温度 A1一钢的A1变态点 TO一初始温度) 的屈服极限时，焊件发生塑性变形。 焊接残余变形是指由焊接引起的焊件尺寸改变，残余应力 另外，焊缝金属在焊接加热和冷却过程中，发生 6一Y— 指焊件完全冷却后残留在焊件内的焊接应力。 组织转变，各组织的比容不同，焊缝金属在冷却时体积发生变 不受约束的焊件在加热时，其变形属于自由变形，冷却后不 化，各组织的比体积也不相同，这种变化受周围金属的约束，使 会有任何残余应力和残余变形；焊件受绝对约束，只存在残余应 焊缝及周围区域产生应力和应变 [】 。 力而无残余变形；焊件若能充分自由伸缩，只存在残余变形而无 再者，焊接应变和应力还受到焊件本身的刚性影响，焊件刚 残余应力；如果焊件收缩不充分，则既存在残余应力又有残余变 性大或受夹具的限制，焊接变形量小，但会产生较大残余应力。 形。 因此，焊接热应力、金相组织的比体积差异、焊缝金属冷却 1．3焊接变形的型式 时产生收缩、焊件本身的刚性及受约束度共同导致了焊接残余 受焊缝结构型式、焊缝数量及分布、焊接顺序等因素影响， 变形及残余应力的产生。 焊接变形分为以下五种基本类型或这几种变形的组合 】： 1．2焊接残余变形、残余应力和约束的关系 (1)纵向收缩和横向收缩变形：变形分别平行于焊缝和垂 6D l石油化工建设2011．04 学兔兔