楊晶

【摘 ?要】在油氣外輸項(xiàng)目中，鋼制儲(chǔ)罐安裝工程往往十分關(guān)鍵，其安裝質(zhì)量對(duì)最終的油氣外輸質(zhì)量有著十分顯著的影響。就目前部分地區(qū)的油氣外輸建設(shè)項(xiàng)目來(lái)看，儲(chǔ)罐焊接施工中出現(xiàn)焊接變形的問(wèn)題十分常見(jiàn)，因此，在儲(chǔ)罐安裝工程中，預(yù)防與管控儲(chǔ)罐焊接變形在其中有著非常關(guān)鍵的意義。論文以英買(mǎi)力凝析油外輸改造工程為例，深入分析在儲(chǔ)罐施工中產(chǎn)生施工頂板變形的主要因素、原因、預(yù)防及應(yīng)對(duì)策略。

【Abstract】In the project of oil and gas outward transport， the installation of steel storage tank is often very important， and its installation quality has a very significant influence on the final quality of oil and gas outward transport. According to the current construction projects of oil and gas transport in some areas， welding deformation is very common in the welding construction of storage tanks. Therefore， in the installation engineering of storage tanks， prevention and control of welding deformation of storage tanks is of very critical significance. Taking Yingmaili condensate export reconstruction project as an example， the paper deeply analyzes the main factors， causes， prevention and countermeasures of roof deformation in the storage tank construction.

【關(guān)鍵詞】油氣外輸;鋼制儲(chǔ)罐;安裝工程;焊接變形;頂板變形

【Keywords】oil and gas outward transport; steel storage tank; installation engineering; welding deformation; roof deformation

【中圖分類(lèi)號(hào)】TG404;TE972.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2020）07-0174-02

1 引言

在很多大型儲(chǔ)罐施工中，其施工焊接質(zhì)量與儲(chǔ)罐實(shí)際使用質(zhì)量有著十分密切的聯(lián)系。但是在焊接作業(yè)過(guò)程中，儲(chǔ)罐局部區(qū)域很容易產(chǎn)生不均勻壓縮塑性變形，同時(shí)在冷卻過(guò)后產(chǎn)生應(yīng)力集中引起局部變形現(xiàn)象，對(duì)儲(chǔ)罐的正常使用帶來(lái)了十分明顯的負(fù)面影響。一般來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)罐施工產(chǎn)生焊接變形的主要類(lèi)型在于收縮變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形以及角變形五大類(lèi)型。同時(shí)，不同部位所產(chǎn)生的焊接變形現(xiàn)象可能會(huì)存在一定的差異性，而合理控制焊接變形可以有效避免應(yīng)力過(guò)于集中以影響儲(chǔ)罐正常使用現(xiàn)象[1]。

2 工程概況

2.1 工程簡(jiǎn)介

為滿足塔里木輸油系統(tǒng)工藝優(yōu)化和管理需要，緊鄰英買(mǎi)力油氣處理廠新建英買(mǎi)力凝析油首站。英買(mǎi)首站包括新建5000m3凝析油儲(chǔ)罐2座，2000m3凝析油儲(chǔ)罐2座，外輸泵房1座，加熱爐2臺(tái)，外輸計(jì)量閥組1座，并配套相應(yīng)的輔助設(shè)施。

2.2 儲(chǔ)罐介紹

在英買(mǎi)力凝析油外輸改造工程中，所建設(shè)用到的儲(chǔ)罐屬于拱頂結(jié)構(gòu)，總計(jì)4座，其中2座儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存體積為2.0×103m3，另外2座儲(chǔ)罐的儲(chǔ)存體積為5.0×103m3，這些儲(chǔ)罐主體的鋼板材質(zhì)為Q235B，儲(chǔ)罐施工主要包括儲(chǔ)罐附件、盤(pán)梯、欄及平臺(tái)安裝、制作等。

3 儲(chǔ)罐頂板變形現(xiàn)象分析

從此次項(xiàng)目中的儲(chǔ)罐頂板變形現(xiàn)狀來(lái)看，主要分為三種情況：其一是在拋丸除銹工序結(jié)束后，頂板邊緣出現(xiàn)波浪形變形現(xiàn)象，當(dāng)儲(chǔ)罐頂板應(yīng)用拋丸除銹過(guò)后且達(dá)到Sa2.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在涂刷底漆完畢之后拼接罐頂板，而此時(shí)防腐單位在對(duì)儲(chǔ)罐施工團(tuán)隊(duì)行材料移交過(guò)程中發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐頂板產(chǎn)生了明顯的波浪形變形現(xiàn)象，且這些波浪波峰之間的高度為200～300mm，且總波長(zhǎng)在0.2～0.3m，在發(fā)現(xiàn)波浪形頂板變形之際，施工團(tuán)隊(duì)便不予接受施工;其二為頂板焊接過(guò)后出現(xiàn)嚴(yán)重凹陷的情況，導(dǎo)致實(shí)際頂板外觀質(zhì)量相對(duì)比較差，在這種現(xiàn)象下，頂板上下兩層在搭接中存在一定的困難特征，且卡具在下壓搭接焊過(guò)后產(chǎn)生的變形更為嚴(yán)重，難以達(dá)到驗(yàn)收的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求;其三則屬于在頂板處沒(méi)有焊縫的區(qū)域可能會(huì)產(chǎn)生凸形變化，形成大小不一的凸包，對(duì)頂板外形質(zhì)量產(chǎn)生一定的負(fù)面影響[2]。

4 儲(chǔ)罐頂板變形原因分析

4.1 波浪形變形現(xiàn)象

利用拋丸技術(shù)在除銹之后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生波浪形變形現(xiàn)象，我們?cè)诜治鲋邪l(fā)現(xiàn)可能與鋼板材質(zhì)有一定的關(guān)系。由于儲(chǔ)罐頂板材質(zhì)利用熱軋卷板剪切而來(lái)，同時(shí)鋼廠需要熱連軋車(chē)間進(jìn)行加工，而鋼板最初的鋼坯在熱軋機(jī)組作用下會(huì)產(chǎn)生卷曲作用，便從中形成鋼卷，待自然冷卻完畢之后，由于內(nèi)外面溫度存在一定的差異，最初溫度甚至達(dá)到300℃之高，而外面溫度相對(duì)較低，內(nèi)面溫度相對(duì)較高，此時(shí)鋼卷邊緣的冷卻速度屬于最快，中間部位卻相對(duì)比較慢，因此，鋼卷邊緣在冷卻中所用到的時(shí)間比較短，在冷卻作用下會(huì)產(chǎn)生龜背現(xiàn)象，且鋼卷上方由于受控作用，下方存在受壓作用，其中會(huì)產(chǎn)生十分顯著的內(nèi)應(yīng)力。在剪切鋼卷之際由于利用冷軋機(jī)組進(jìn)行剪切，但是由于內(nèi)部?jī)?nèi)應(yīng)力沒(méi)有得到及時(shí)的釋放，同時(shí)在拋丸除銹過(guò)程中也未能將剩余的內(nèi)應(yīng)力得以釋放出來(lái)，導(dǎo)致鋼板邊緣由于存在較大的內(nèi)應(yīng)力，便產(chǎn)生了波浪變形現(xiàn)象，盡管如此，其中的內(nèi)應(yīng)力仍舊沒(méi)有清除干凈，依舊殘留在其中。

4.2 焊縫凹陷現(xiàn)象

頂板焊縫出現(xiàn)凹陷變形現(xiàn)象的主要原因在于頂板存在一定的內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有及時(shí)釋放出來(lái)，而在焊接熱作用下這些內(nèi)應(yīng)力會(huì)逐漸被釋放出來(lái)，但是由于拋丸除銹過(guò)程中，鋼板邊緣會(huì)產(chǎn)生一定的變形現(xiàn)象，而在這種變形現(xiàn)象與內(nèi)應(yīng)力釋放的共同作用下，鋼板焊接區(qū)域會(huì)產(chǎn)生明顯的凹陷變形現(xiàn)象，這些凹陷變形現(xiàn)象普遍呈現(xiàn)了不規(guī)則的無(wú)序性變化特征。

4.3 無(wú)焊縫區(qū)域變形現(xiàn)象

即便是無(wú)焊縫區(qū)域也會(huì)產(chǎn)生一定的變形現(xiàn)象，在分析中發(fā)現(xiàn)這類(lèi)變形所產(chǎn)生的主要原因在于頂板下方存在鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谶@種鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中，其中的網(wǎng)殼拉桿會(huì)以三角形現(xiàn)象特征進(jìn)行排列，而這些拉桿中心部位會(huì)有一個(gè)突起支點(diǎn)，該支點(diǎn)高度一般約為5cm，而鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可以借助這些支點(diǎn)來(lái)接觸頂板，但是由于支點(diǎn)數(shù)量比較少，且分布存在一定的稀疏特征，而頂板厚度僅有5mm左右，在重力作用下，部分無(wú)支點(diǎn)區(qū)域便會(huì)存在一定的塌陷現(xiàn)象，導(dǎo)致即便是無(wú)焊縫區(qū)域，也有可能會(huì)產(chǎn)生區(qū)域變形現(xiàn)象。

5 針對(duì)頂板變形的應(yīng)對(duì)措施

事實(shí)上，在項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐施工中發(fā)現(xiàn)，這些儲(chǔ)罐材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之際，其結(jié)構(gòu)以及形態(tài)均已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行改變，沒(méi)有辦法從材質(zhì)以及設(shè)計(jì)等方面解決儲(chǔ)罐變形現(xiàn)象。因此，我們?cè)谘芯恐姓J(rèn)為，要解決儲(chǔ)罐變形問(wèn)題，需要關(guān)注頂板防腐工作，針對(duì)施工步驟、細(xì)節(jié)以及頂板形變帶來(lái)的負(fù)面影響等進(jìn)行充分的分析，確保能夠有效減少頂板變形程度。因此，在針對(duì)頂板變形中，可根據(jù)如上所述三種變形問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性處理。

5.1 波浪形變形現(xiàn)象

為了能夠有效削減因?yàn)閽佂璩P過(guò)后所出現(xiàn)的波浪形變形現(xiàn)象，可以采用控制拋丸能量的方法，即降低拋丸除銹等級(jí)，但這樣會(huì)對(duì)頂板防腐質(zhì)量帶來(lái)一定的負(fù)面影響，且在頂板防腐底漆涂刷中多應(yīng)用環(huán)氧富鋅底漆，但是由于防腐質(zhì)量不足，底漆在涂刷過(guò)程中與鋼板材料之間的附著力會(huì)明顯不足。因此，經(jīng)仔細(xì)斟酌與友好協(xié)商過(guò)后與防腐等單位一致決定可以將底漆材料進(jìn)行更換以達(dá)到滿足施工標(biāo)準(zhǔn)條件，而底漆材料可換成低表面處理環(huán)氧底漆，而儲(chǔ)罐頂板在拋丸除銹中的等級(jí)分布在Sa1以及Sa2之間，此時(shí)頂板在拋丸除銹過(guò)后所產(chǎn)生的形變則會(huì)得到顯著控制，同時(shí)還能夠使防腐質(zhì)量滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求，該處理策略應(yīng)用效果較為良好。

5.2 焊縫凹陷現(xiàn)象

焊縫凹陷變形現(xiàn)象需要從焊接工序進(jìn)行著手，如可以重新選擇焊接方法、調(diào)節(jié)焊接電流或?qū)附禹樞?、方向進(jìn)行調(diào)整等措施。在焊接時(shí)，對(duì)頂板邊緣以點(diǎn)焊固定點(diǎn)進(jìn)行固定，同時(shí)先以焊接中心部位作為定位板，沿著中心向四周擴(kuò)散開(kāi)，以進(jìn)行焊接，擴(kuò)散焊接時(shí)以橫向或豎向焊接為主，由外向內(nèi)形成長(zhǎng)邊焊縫，由內(nèi)向外形成短邊焊縫，邊緣焊縫以圓周形進(jìn)行焊接，在邊緣焊縫過(guò)程中，焊工人員需要分別以對(duì)稱(chēng)的方位分別進(jìn)行焊接，可以從同一個(gè)方向進(jìn)行分段式焊接，也可以利用反變形、剛性固定以及焊縫錘擊等方式合理控制焊縫凹陷變形現(xiàn)象。

5.3 無(wú)焊縫區(qū)域變形現(xiàn)象

待頂板焊接工序結(jié)束后，由于焊縫區(qū)域所存在的凹陷變形逐漸消除，而此時(shí)儲(chǔ)罐頂板剛度會(huì)顯著增加，這時(shí)候頂板部分區(qū)域在無(wú)網(wǎng)殼支點(diǎn)的情況下，其凹陷變形現(xiàn)象將十分少見(jiàn)，同時(shí)儲(chǔ)罐頂板凹凸度誤差大小也愈漸滿足相關(guān)要求，部分區(qū)域的凹凸現(xiàn)象在沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，可以在其中對(duì)其焊接臨時(shí)固定點(diǎn)，在電動(dòng)葫蘆的幫助下將其固定在相應(yīng)位置，以減少凹凸變形現(xiàn)象。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以英買(mǎi)力凝析油外輸改造工程為例，深入分析其中儲(chǔ)罐頂板變形的主要變形現(xiàn)象以及變形原因，并提出針對(duì)性解決對(duì)策，確保得以有效減少儲(chǔ)罐頂板變形現(xiàn)象，對(duì)于提高儲(chǔ)罐應(yīng)用質(zhì)量而言具有十分重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王天藝.SUS304儲(chǔ)罐焊接施工中的變形控制[J].煉油與化工，2011（04）：37-40.

【2】曹勇.大型儲(chǔ)罐施工過(guò)程中的變形及控制[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2018，10（02）：175.