摘要：在实际的对立式钢制储油罐进行施工安装时，往往会因为焊缝密集的问题而导致立式钢制储油罐应力情况复杂，难以控制其形体尺寸，严重影响安装质量。基于此，本文就影响其焊接变形的原因进行了分析，并提出了相应的解决措施。
关键词：油罐;焊接;变形;控制
立式钢制储油罐是石油化工行业不可或缺的大型设备。一般来说，立式钢制储油罐的容量在200~10000m³。由于立式钢制储油罐存储的都是易燃品，所以对其严密性要求极高；同时，对其结构要求也十分苛刻。因此，在制造过程中，必须对立式钢制储油罐的几何尺寸进行严格控制。在施工安装过程中，由于立式钢制储油罐焊缝具有密集的特点，应力情况十分复杂，加之都是在安装现场进行组装，工装胎具也十分简单，因此导致形体尺寸难以控制。下面笔者在文中详细探讨如何控制立式钢制储油罐变形问题。
1罐底检测
罐底检测数据是罐底检修的重要依据。通过检测掌握罐底的几何变形和腐蚀状况，为制定检修方案提供可靠依据。中幅板有时表面看起来腐蚀变形严重，其实可能仍在规范允许的范围之内，而边缘板表面有时看起来还不错，可实际几何变形和腐蚀已经超过了规范的要求，只有通过检测才能作出正确的判断。
1.1几何形体检测
理论上，罐基础底板正投影是圆形的，并有由中心向四周8~35‰的坡度，形成正圆锥体。罐底板铺在罐基础之上，其形状基本上与罐基础吻合，也即为圆锥形。但由于施工误差的不同及多年地基和基础的沉降，地基和基础的不均匀沉降，实际的几何形状与理论上的几何形状相差甚远，底板凹凸不平。通过罐底检测可以对变形作出定量分析。
1.2腐蚀检测
罐底板的腐蚀检测常用的有超声波厚度检测和漏磁检测。超声波厚度检测数据比较准确，但取点的随机性大，检测覆盖率低，底板下表面腐蚀不容易检测到，只能大概反映整体腐蚀情况。漏磁检测技术检测覆盖率高，检测准确率易受外部因素影响，地板下表面腐蚀容易被检测出来。最好的办法是二者结合起来进行检测，这样可以大大提高检测准确性，同时，地板下表面的腐蚀坑也不容易漏掉。
2罐底板变形分析及控制
2.1底板焊接对变形的影响
一般来说，罐底设计主要为搭接接头，这样就会导致罐底与基础接触底面搭接处无法进行焊接，该接头最明显的缺陷就是缺口效应比较严重，应力高度集中。所以，必须对其变形量进行严格限制，避免液面发生变化而导致焊缝出现撕裂或断裂情况。
通常情况下，罐底板的厚度设计为6~10mm，这是因为罐底板的厚度比较小，必将出现密集的焊缝，增加了波浪变形的倾向，局部凹凸也会必不可免。但是如果在焊接过程中采取有效措施，就能将局部凹凸度控制在标准范围以内，从而减少变形。一般来说，造成罐底板出现局部凹凸的原因比较多，其主要原因在于收缩量差。具体表现为：在焊接过程中，首先对中副板一侧进行焊接时，产生了单面的收缩，但是却没有对中副板中部以及末端收缩，导致罐底板出现向上拱起的情况。在未采取措施的情况下仍然继续焊接，那么另一侧需要承受的应力也将持续增加，形成应变。
要想解决这一问题，可以在焊接的过程中采用刚性固定法。如果罐体比较小，可用现场材料将整个罐底压紧，该方法不仅适用于小型罐体，同样适用于大型罐体。在大型罐体中，只需要将材料压紧罐壁的底板即可。对于面积较大的中幅板，可以在靠近焊缝的地方沿着纵向点方向增加临时构件，加强其刚性；这样一来，就能够有效防止焊缝或者是焊缝邻近部分出现收缩情况而导致变形。
2.2焊接顺序对变形的影响
焊接顺序不合理也会导致罐底板变形；在进行焊接时应当根据收缩量合理安排焊接顺序。由于在焊接过程中，结构刚性是不断增加的，所以应先焊收缩量最大的焊缝。这样一来，在焊接的过程中，需要承受的阻力也会更小，进而减小焊后应力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆需要注意的是，当完成罐壁板和底板的“T”型环焊缝焊之后，再焊罐底中幅板。如果罐底板存在弓形边缘板，那么就需要先焊中幅板和弓形边缘板，然后再焊中幅板；如果罐底设计为锥形，也应当按照这一原则进行焊接。之所以先焊“T”型环焊缝的原因在于：在焊接过程中，由于是沿着焊缝进行纵向焊接，因此在油罐底部会出现缩小的趋势。如果在焊接时先把中幅板焊接起来，或者是伸缩缝的预留不合理，那么在焊完“T”型环焊缝后，就会因为圆面积减小而导致罐底拱起。
3罐壁板的焊接变形分析及控制
3.1焊缝收缩引起的角变形
当板厚大于6mm时，为了确保能够焊透，壁板应当开坡口。在焊接受热时，由于受到热膨胀的影响，热影响区以及焊缝金属都会在压力作用下发生收缩现象；而当热影响区金属以及焊缝处于冷却状态时，受到拉应力影响，两侧母材的横向收缩就会不均匀，从而出现角变形，进而导致局部凹凸度超标。为了解决这一问题，在立焊缝组对后应用弧形卡板，能够使局部刚性大大增加。具体做法是在焊接前，将2~3个弧形卡板焊在每道立焊缝上；需要注意的是，卡板必须要和罐壁紧紧贴在一起，并且点固焊要在4处以上；待立焊缝冷却之后，取下卡板。
3.2包边角铁引起的角变形
28000m³油罐施工时，选用22号槽钢作为胀圈，根据罐体内径卷制而成，并使接触面长度满足罐壁周长要求。卷制成形的槽钢用正反T型螺纹螺母及丝杠连接，通过旋转丝杠调节胀圈，使其与罐壁板贴紧或松开，同时还可作吊具使用。罐壁板吊装前，胀圈应安装在距底板约10mm处的罐壁板上，调节胀圈直径，使其与罐壁贴紧，然后采取分段跳焊法，待环焊缝焊接完毕冷却后，将胀圈调节松弛放下。
3.3焊缝收缩及失稳对罐体椭圆度、垂直度的影响
随着壁罐层不断增加，失稳倾向也会相应增加，立焊缝会纵向发生外翘或内凹。为了避免这一情况的发生，除了要合理安排焊接顺序之外，还应当采取增强焊缝两侧壁板刚性的措施。这样一来，就能够有效避免收缩变形情况。在正式焊接之前，在立焊缝两端对角线方向上各点焊厚4~6mm规格为50mm×600mm的钢板两块进行刚性固定。环焊缝焊接时措施不当同样会发生内凹或外翘情况，将根据焊缝长度进行点固焊，点固相对密集一些，只有这样才能确保罐壁板不出现变形的情况，待冷却后去掉加固钢板。
4影响变形的其它因素
4.1线能量的增大。随着焊接电流不断增大，热影响区、熔深等都会不断增大，从而导致收缩量增大，变形更加明显。所以，在焊接过程中，要选择较小的焊接电流以及较快的焊接速度，选择合宜的线能量。
4.2焊接方法。在进行焊接时，工作人员应当根据实际情况合理选择焊接顺序，采用分段跳焊或分段退焊法；在控制单层焊缝厚度的同时尽可能增加分段间隔，减少焊缝应力集中，只有这样变形倾向和收缩量也更小。
4.3卷板质量。高质量的制作材料在很大程度上决定了罐体变形程度，所以在卷材的选择上也要格外注意。特别是壁板，如果壁板局部凹凸度超出标准，就必须重新选择卷材进行制作或矫正，彻底将应力消除，避免出现变形的情况。
5结论
综上所述，立式钢制储油罐在石油化工行业有着十分重要的作用，其质量直接关系到生产安全。因此，对立式钢制储油罐焊接变形与其控制进行研究是确保油罐安全的重要前提，笔者在文中对其进行了深入分析，以促进石化工业的持续、健康发展。
参考文献：
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论文作者:胡海龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
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