CN102069307B - 大型平底储罐底板焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型平底储罐底板焊接方法，提供了一种加工过程简单，可有效减少大型平底储罐底板的焊接变形，提高底板的平整度，延长其使用寿命的大型平底储罐底板焊接方法，解决了现有技术中存在的底板变形量大，储罐强度及刚度差，降低其使用寿命等的技术问题，其过程大致包括，先由若干块钢板对接或搭接后形成圆形平底储罐底板，然后围绕平底储罐底板的圆周平铺若干块扇形钢板后形成环形边缘板，再由外向内部分焊接相邻扇形钢板，然后同轴放置圆筒形的壁板，并按照先点固再焊接、先外后内的焊接顺序进行焊接。

Description

大型平底储罐底板焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，尤其涉及一种可有效减少大型平底储罐底板的焊接变形，提高底板平整度的大型平底储罐底板焊接方法。

背景技术

大型平底储罐底板及底板与壁板间的传统焊接方法为，首先预制若干块中幅板及若干块扇形边缘钢板，然后将中幅板逐一搭接相连构成圆形的平底储罐底板形状，再将扇形边缘钢板沿平底储罐底板的外圆平铺，然后将扇形边缘钢板逐一焊接相连形成环形边缘板，再焊接相连相邻的中幅板，环形边缘板再与平底储罐底板圆周焊，最后将壁板垂直焊接在环形边缘板的上方。采用上述焊接方法导致底板变形量大，不仅影响储罐的外观，而且由于焊接过程中产生的残余应力未能得到释放和消除，导致储罐强度及刚度降低，使用寿命短。

中国专利公开了一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其焊接件(CN1360991A)，其过程大致包括：在底封头与裙座间制作一个带有内伸翘角的环形件作为中间焊接件，将内伸翘角倒置套在底封头上，焊接翘角与底封头之间的一圈环下部角焊缝，焊后翻转清根，再焊接主体上端与底封头之间的一圈环上部角焊缝，最后将裙座套在主体下端内侧向下伸出的挡环上，两者间形成内窄外宽的坡口，然后焊接坡口所在的环向焊缝后清根。虽然此种焊接方法具有加工过程简单，效率高等优点，但此种焊接方法只适用于底板为整体式的小型容器的焊接，对于底板由干块中幅板拼接而成的大型平底储罐，仍然存在底板变形量大，不仅影响储罐的外观，而且由于焊接过程中产生的残余应力未能得到释放和消除，导致储罐强度及刚度降低，使用寿命短等技术问题。

发明内容

本发明主要是提供了一种加工过程简单，可有效减少大型平底储罐底板的焊接变形，提高底板的平整度，从而增加了储罐的强度及刚度，延长了储罐使用寿命的大型平底储罐底板焊接方法，解决了现有技术中存在的底板变形量大，不仅影响储罐的外观，而且由于焊接过程中产生的残余应力未能得到释放和消除，导致储罐强度及刚度降低，使用寿命短等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：大型平底储罐底板焊接方法，包括如下步骤：

1)预制若干块中幅板，并由若干块中幅板平铺对接或搭接后形成圆形平底储罐底板，且对应于相邻中幅板间的底板接缝呈错位分布，再将相邻中幅板点焊固定；

2)预制若干块扇形边缘钢板，再将扇形边缘钢板沿平底储罐底板的外圆平铺后形成环形边缘板，所述环形边缘板的内环面与平底储罐底板的外环面相匹配；

3)沿相邻扇形边缘钢板的扇形板接缝自环形边缘板的外侧开始向内逐一部分焊接相邻的扇形边缘钢板；

4)取圆筒形壁板同轴放置在环形边缘板上，且步骤3)中扇形边缘钢板间的焊接长度延伸至壁板的内侧，在壁板的外侧将其与环形边缘板间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝；

5)逐一补焊步骤4)中所述相邻短焊缝间对应的外环接缝，使壁板与环形边缘板间的短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；

6)在壁板的内侧将其与环形边缘板间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝，再逐一补焊相邻短焊缝间对应的内环接缝，使壁板与环形边缘板间的短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；

7)逐一补焊步骤3)中的相邻扇形边缘钢板间剩余的扇形板接缝；

8)将平底储罐底板与环形边缘板间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝，再逐一补焊相邻短焊缝间对应的底板外接缝，使平底储罐底板与环形边缘板间的短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；

9)将平底储罐底板上的若干块中幅板间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝，期间当相邻中幅板的底板接缝出现交叉时，交叉部分的底板接缝直接进行部分焊接；再逐一补焊相邻短焊缝间对应的底板接缝，使每块中幅板上的短焊缝首尾相接后形成一封闭圆环；

其中的步骤1)和步骤2)可以互换，步骤3)至步骤9)在步骤1)和步骤2)之后顺序进行。首先预制若干块中幅板，并将其平铺后错位对接或错位搭接形成圆形平底储罐底板，再点焊固定各相邻的中幅板，由此可防止中幅板在焊接过程中位置发生移动，焊缝错位布设又可避免底板局部变形过大及应力集中；由若干块扇形边缘钢板拼接而成的环形边缘板平铺在平底储罐底板外圆，先沿扇形板接缝由外向内焊接一部分，即整条扇形板接缝不是一次性焊完，由此使没有焊接的环形边缘板内侧端平面保持平整，再取壁板同轴放置在环形边缘板的上方，并保证环形边缘板间的连接焊缝延伸至壁板的内侧，然后采用间断式焊接的方法焊接壁板与环形边缘板对应的外环接缝，间断式焊接即在外环接缝上焊接形成若干个短焊缝，短焊缝之间存在一定的间隔，之后再进行补焊，即使各短焊缝首尾相接形成一了封闭焊接环，首先焊接外环接缝，可使环形边缘板在焊接应力的作用下向外延伸，从而确保壁板内侧的环形边缘板保持平整，而间断式焊接时的分段式短焊缝不仅起到定位的作用，更重要的是增强了底板的刚性，以最大程度的克服了焊接变形，之后再连接各短焊缝并形成封闭焊接环时，由于壁板与环形边缘板之间的相对位置已经固定，并被分解成独立的小块区域，因此焊接应力使二者间的相对变形量减小，同理壁板与环形边缘板对应的内环接缝、平底储罐底板与环形边缘板间、中幅板间均采用间断式焊接的方法均，由此实现了同样的效果；同理由内向外的焊接顺序，可使对应的零部件在焊接应力的作用下向外延伸，从而确保内侧对应的未焊接部分保持平整，加工过程简单；由此上述的先外后内、先点固再焊接的焊接方法最大程度的减少了焊接变形，提高底板的平整度，同时在焊接过程中由于应力在各个方向的分布均匀一致，因此大部分残余应力得以释放或抵消，从而增加了储罐的强度及刚度，延长了储罐的使用寿命。

作为优选，所述步骤3)中焊接长度占整条扇形板接缝长度的1/3至1/2。焊接长度过长变形量增加，焊接长度过短时起不到定位的作用，同时由于壁板抵压在未焊接的接缝上，导致壁板下端的接缝无法焊接，从而降低环形边缘板的强度。

作为优选，所述步骤4)中对应于间断焊接的单个短焊缝长度为50mm至150mm，相邻短焊缝间距为单个短焊缝长度的3至6倍。短焊缝长度过长变形量增加，短焊缝长度过短时起不到定位的作用。

中幅板可以是正方形、菱形、三角形等多种形状，作为优选，所述中幅板为矩形钢板，所述步骤9)中首先焊接中幅板的长度方向，再焊接中幅板的宽度方向；底板接缝出现交叉时对应交叉部分的每段焊缝长度为30mm至50mm。中幅板采用标准的矩形型材钢板，无需二次加工，降低加工成本；先长度方向后宽度方向的焊接顺序同样是有利于减少焊接变形量；接缝交叉部分焊接30mm至50mm，同样是为了固定相邻中幅板的位置，减少焊接变形量。

作为优选，在所述步骤8)中，在所述壁板与平底储罐底板间增加斜撑，斜撑的两端分别点焊固定在壁板的内环面上及平底储罐底板上，且斜撑与平底储罐底板夹角为45°至60°。通过在壁板与平底储罐底板间设置斜撑，即可依靠斜撑的顶置力来抵制焊接应力导致的平底储罐底板上翘变形。

作为优选，在所述平底储罐底板的上方平置重物，并使重物横跨在相邻的中幅板间。通过在平底储罐底板的上放置重物，同样是可通过重物的压力来抵制焊接应力导致的平底储罐底板上翘变形。

作为优选，在焊接过程中不断锤击焊缝。锤击焊缝可消除或降低焊缝上的残余应力。

因此，本发明的大型平底储罐底板焊接方法具有下述优点：先外后内、先短后长(先点固再焊接)的焊接方法最大程度的减少了焊接变形，底板平整度可提高30％左右，同时由于上述焊接方法可使应力在各个方向的分布均匀一致，因此大部分残余应力得以释放或抵消，从而增加了储罐的强度及刚度，延长了储罐的使用寿命。

附图说明：

图1是本发明中的大型平底储罐的俯视图。

图2是图1所示去掉壁板的示意图。

图3是图2所示A处在完成步骤4)时的放大图。

图4是图2所示A处在完成步骤6)时的放大图。

图5是图2所示B处在完成步骤9)时T字形交叉底板接缝的放大图。

图6是本发明中的大型平底储罐的纵向剖视图。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，本发明的大型平底储罐底板焊接方法，包括如下步骤：

1)预制14块中幅板1，中幅板1由14块长6000mm、宽1500mm、厚度为6mm的矩形标准钢板剪裁而成，且14块钢板平铺后彼此搭接形成直径为10500mm的圆形平底储罐底板，其中相邻中幅板1间的底板接缝11呈错位分布，再将相邻中幅板1点焊固定，为了减少中幅板1的焊接变形，在相邻的中幅板1间横跨放置若干20Kg的铁块；

2)预制12块大小相同的扇形边缘钢板21，其厚度为10mm，再将扇形边缘钢板21沿平底储罐底板的外圆平铺后形成环形边缘板2，环形边缘板2的内环面与平底储罐底板的外环面相匹配；

3)相邻扇形边缘钢板21间的扇形板接缝211的总长为600mm，沿相邻扇形边缘钢板21的扇形板接缝211自环形边缘板2的外侧开始向内逐一部分焊接相邻的扇形边缘钢板21，焊接长度为200mm；

4)如图2所示，取直径为12000mm圆筒形壁板3同轴放置在环形边缘板2上，壁板3的壁厚为10mm，步骤3)中的扇形边缘钢板21间的焊缝延伸至到了壁板3的内侧，如图3所示，在壁板3的外侧将其与环形边缘板2间进行间断式焊接并形成75段短焊缝4，每个短焊缝4的长为100mm，相邻短焊缝4的间距为400mm；

5)如图4所示，逐一补焊步骤4)中相邻短焊缝4间对应的外环接缝31，使壁板3与环形边缘板2间的短焊缝4首尾相接后形成一封闭圆环；

6)在壁板3的内侧将其与环形边缘板2间进行间断式焊接并形成75段短焊缝4，每个短焊缝4的长为100mm，相邻短焊缝4的间距为400mm，如图4所示，再逐一补焊相邻短焊缝4间对应的内环接缝32，使壁板3与环形边缘板2间的短焊缝4首尾相接后形成一封闭圆环；

7)逐一补焊步骤3)中的相邻扇形边缘钢板21间剩余的400mm长的扇形板接缝211；

8)如图6所示，先在壁板3与平底储罐底板间均匀设置18根由角钢制成的斜撑5，斜撑5的两端分别点焊固定在壁板3的内环面及平底储罐底板上且与平底储罐底板夹角为45°，然后将平底储罐底板与环形边缘板2间进行间断式焊接并形成66段短焊缝4，每个短焊缝4的长为100mm，相邻短焊缝4的间距为400mm，再逐一补焊相邻短焊缝4间对应的底板外接缝12，使平底储罐底板与环形边缘板2间的短焊缝4首尾相接后形成一封闭圆环；

9)将平底储罐底板上的14块中幅板1间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝4，每个短焊缝4的长为100mm，相邻短焊缝4的间距为400mm，如图5所示，期间当相邻中幅板1的底板接缝11出现T字形交叉时，T字形交叉部分的底板接缝11直接进行部分焊接，交叉部分的三段焊缝长度为40mm，再逐一补焊相邻短焊缝4间对应的底板接缝11，首先焊接中幅板1的长度方向，再焊接中幅板1的宽度方向，使每块中幅板1上的短焊缝4首尾相接后形成一封闭圆环。

在焊接过程中，不断锤击焊缝以消除焊缝上的残余应力，其中步骤1)和步骤2)可以互换，步骤3)至步骤9)在步骤1)和步骤2)之后顺序进行。

附表一为采用传统方法进行焊接的变形量测量数据，附表二为采用本发明方法进行焊接的变形量测量数据。

附表一：

附表二：

注：平底储罐底板上的点为随机抽取，具体位置如图1所示。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)预制若干块中幅板(1)，所述中幅板(1)为矩形钢板，并由若干块中幅板(1)平铺对接或搭接后形成圆形平底储罐底板，且对应于相邻中幅板(1)间的底板接缝(11)呈错位分布，再将相邻中幅板(1)点焊固定；

2)预制若干块扇形边缘钢板(21)，再将扇形边缘钢板(21)沿平底储罐底板的外圆平铺后形成环形边缘板(2)，所述环形边缘板(2)的内环面与平底储罐底板的外环面相匹配；

3)沿相邻扇形边缘钢板(21)的扇形板接缝(211)自环形边缘板(2)的外侧开始向内逐一部分焊接相邻的扇形边缘钢板(21)；

4)取圆筒形壁板(3)同轴放置在环形边缘板(2)上，且步骤3)中扇形边缘钢板(21)间的焊接长度延伸至壁板(3)的内侧，在壁板(3)的外侧将其与环形边缘板(2)间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝(4)；

5)逐一补焊步骤4)中所述相邻短焊缝(4)间对应的外环接缝(31)，使壁板(3)与环形边缘板(2)间的短焊缝(4)首尾相接后形成一封闭圆环；

6)在壁板(3)的内侧将其与环形边缘板(2)间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝(4)，再逐一补焊相邻短焊缝(4)间对应的内环接缝(32)，使壁板(3)与环形边缘板(2)间的短焊缝(4)首尾相接后形成一封闭圆环；

7)逐一补焊步骤3)中的相邻扇形边缘钢板(21)间剩余的扇形板接缝(211)；

8)将平底储罐底板与环形边缘板(2)间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝(4)，再逐一补焊相邻短焊缝(4)间对应的底板外接缝(12)，使平底储罐底板与环形边缘板(2)间的短焊缝(4)首尾相接后形成一封闭圆环；

9)将平底储罐底板上的若干块中幅板(1)间进行间断式焊接并形成若干段短焊缝(4)，期间当相邻中幅板(1)的底板接缝(11)出现交叉时，交叉部分的底板接缝(11)直接进行部分焊接；再逐一补焊相邻短焊缝(4)间对应的底板接缝(11)，使每块中幅板(1)上的短焊缝(4)首尾相接后形成一封闭环；

其中的步骤1)和步骤2)可以互换，步骤3)至步骤9)在步骤1)和步骤2)之后顺序进行。

2.根据权利要求1所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：所述步骤3)中焊接长度占整条扇形板接缝(211)长度的1/3至1/2。

3.根据权利要求1或2所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：所述步骤4)中对应于间断焊接的单个短焊缝(4)长度为50mm至150mm，相邻短焊缝(4)间距为单个短焊缝(4)长度的3至6倍。

4.根据权利要求1或2所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：所述中幅板(1)为矩形钢板，所述步骤9)中首先焊接中幅板(1)的长度方向，再焊接中幅板(1)的宽度方向；底板接缝(11)出现交叉时对应交叉部分的每段焊缝长度为30mm至50mm。

5.根据权利要求3所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：所述步骤9)中首先焊接中幅板(1)的长度方向，再焊接中幅板(1)的宽度方向；底板接缝(11)出现交叉时对应交叉部分的每段焊缝长度为30mm至50mm。

6.根据权利要求1或2所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：在所述步骤8)中，在所述壁板(3)与平底储罐底板间增加斜撑(5)，斜撑(5)的两端分别点焊固定在壁板(3)的内环面上及平底储罐底板上，且斜撑(5)与平底储罐底板夹角为45°至60°。

7.根据权利要求5所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：在所述步骤6)中，在所述壁板(3)与平底储罐底板间增加斜撑(5)，斜撑(5)的两端分别点焊固定在壁板(3)的内环面上及平底储罐底板上，且斜撑(5)与平底储罐底板夹角为45°至60°。

8.根据权利要求1或2所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：在所述平底储罐底板的上方平置重物，并使重物横跨在相邻的中幅板(1)间。

9.根据权利要求7所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：在所述平底储罐底板的上方平置重物，并使重物横跨在相邻的中幅板(1)间。

10.根据权利要求1或2所述的大型平底储罐底板焊接方法，其特征在于：在焊接过程中不断锤击焊缝。

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