鉚工技師論文

鉚工技師論文

題目：鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的

火焰矯正施工方法

申報(bào)技師資格鉚工技師

工作單位云南省第二安裝工程公司

姓名謝昆

時(shí)間二0一0年六月二十五日

題目：鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的火焰矯正施工方法

云南省第二安裝工程公司謝昆

摘要：根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)同行相關(guān)資料，闡述鋼結(jié)構(gòu)變形的主要種類，介紹焊接變形的火焰矯正施工方法。

關(guān)鍵詞：火焰矯正焊接變形施工方法

目前，鋼結(jié)構(gòu)已在廠房建筑中得到廣泛的應(yīng)用。而鋼結(jié)構(gòu)廠房的主要構(gòu)件是焊接H型鋼柱、梁、撐。這些構(gòu)件在制作過程中都存在焊接變形問題，如果焊接變形不予以矯正，則不僅影響結(jié)構(gòu)整體安裝，還會(huì)降低工程的安全可靠性。焊接鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形超過技術(shù)設(shè)計(jì)允許變形范圍，應(yīng)設(shè)法進(jìn)行矯正，使其達(dá)到符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。實(shí)踐證明，多數(shù)變形的構(gòu)件是可以矯正的。矯正的方法都是設(shè)法造成新的變形來達(dá)到抵消已經(jīng)發(fā)生的變形。

在生產(chǎn)過程中普遍應(yīng)用的矯正方法，主要有機(jī)械矯正、火焰矯正和綜合矯正。但火焰矯正是一門較難操作的工作，方法掌握、溫度控制不當(dāng)還會(huì)造成構(gòu)件新的更大變形。因此，火焰矯正要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類、矯正方法作了一個(gè)粗略的分析。

1鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類與火焰矯正

鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是焊接H型鋼柱、梁、撐。焊接變形經(jīng)常采用以下三種火焰矯正方法：（1）線狀加熱法；(2)點(diǎn)狀加熱法；（3）三角形加熱法。下面介紹解決不同部位的施工方法。

以下為火焰矯正時(shí)的加熱溫度（材質(zhì)為低碳鋼）低溫矯正500度～600度冷卻方式：水中溫矯正600度～700度冷卻方式：空氣和水高溫矯正700度～800度冷卻方式：空氣

注意事項(xiàng)：火焰矯正時(shí)加熱溫度不宜過高，過高會(huì)引起金屬變脆、影響沖擊韌性。16Mn在高溫矯正時(shí)不可用水冷卻，包括厚度或淬硬傾向較大的鋼材。

1.1翼緣板的角變形矯正H型鋼柱、梁、撐角變形。在翼緣板上面（對(duì)準(zhǔn)焊縫外）縱向線狀加熱（加熱溫度控制在650度以下），注意加熱范圍不超過兩焊腳所控制的范圍，所以不用水冷卻。線狀加熱時(shí)要注意：（1）不應(yīng)在同一位置反復(fù)加熱；（2）加熱過程中不要進(jìn)行澆水。這兩點(diǎn)是火焰矯正一般原則。

1.2柱、梁、撐的上拱與下?lián)霞皬澢?/p>

一、在翼緣板上，對(duì)著縱長(zhǎng)焊縫，由中間向兩端作線狀加熱，即可矯正彎曲變形。為避免產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，兩條加熱帶要同步進(jìn)行�？刹扇〉蜏爻C正或中溫矯正法。這種方法有利于減少焊接內(nèi)應(yīng)力，但這種方法在縱向收縮的同時(shí)有較大的橫向收縮，較難掌握。

二、翼緣板上作線狀加熱，在腹板上作三角形加熱。用這種方法矯正柱、梁、撐的彎曲變形，效果顯著，橫向線狀加熱寬度一般取2090mm，板厚小時(shí)，加熱寬度要窄一些，加熱過程應(yīng)由寬度中間向兩邊擴(kuò)展。線狀加熱最好由兩人同時(shí)操作進(jìn)行，再分別加熱三角形三角形的寬度不應(yīng)超過板厚的2倍，三角形的底與對(duì)應(yīng)的翼板上線狀加熱寬度相等。加熱三角形從頂部開始，然后從中心向兩側(cè)擴(kuò)展，一層層加熱直到三角形的底為止。加熱腹板時(shí)溫度不能太高，否則造成凹陷變形，很難修復(fù)。

注：以上三角形加熱方法同樣適用于構(gòu)件的旁彎矯正。加熱時(shí)應(yīng)采用中溫矯正，澆水要少。

1.3柱、梁、撐腹板的波浪變形

矯正波浪變形首先要找出凸起的波峰，用圓點(diǎn)加熱法配合手錘矯正。加熱圓點(diǎn)的直徑一般為50～90mm，當(dāng)鋼板厚度或波浪形面積較大時(shí)直徑也應(yīng)放大，可按d＝（4δ＋10）mm（d為加熱點(diǎn)直徑；δ為板厚）計(jì)算得出值加熱。烤嘴從波峰起作螺旋形移動(dòng)，采用中溫矯正。當(dāng)溫度達(dá)到600～700度時(shí)，將手錘放在加熱區(qū)邊緣處，再用大錘擊手錘，使加熱區(qū)金屬受擠壓，冷卻收縮后被拉平。矯正時(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生過大的收縮應(yīng)力。矯完一個(gè)圓點(diǎn)后再進(jìn)行加熱第二個(gè)波峰點(diǎn)，方法同上。為加快冷卻速度，可對(duì)Q235鋼材進(jìn)行加水冷卻。這種矯正方法屬于點(diǎn)狀加熱法，加熱點(diǎn)的分布可呈梅花形或鏈?zhǔn)矫茳c(diǎn)形。注意溫度不要超過750度。

2結(jié)語(yǔ)

火焰矯正引起的應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力一樣都是內(nèi)應(yīng)力。不恰當(dāng)?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力迭加，會(huì)使柱、梁、撐的縱應(yīng)力超過允許應(yīng)力，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù)的降低。因此在鋼結(jié)構(gòu)制造中一定要慎重，盡量采用合理的工藝措施以減少變形，矯正時(shí)盡量可能采用機(jī)械矯正。當(dāng)不得不采用火焰矯正時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、烤火位置不得在主梁最大應(yīng)力截面附近；

2、矯正處烤火面積在一個(gè)截面上不得過大，要多選幾個(gè)截面；3、宜用點(diǎn)狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)；4、加熱溫度最好不超過700度。

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3000M0#柴油儲(chǔ)罐的制作安裝

孫萬林

（中油撫順工程建設(shè)有限公司第三分公司工程一隊(duì)）

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摘要：本文結(jié)合石油三廠新建分子篩及加氫裝置系統(tǒng)配套工程制作安裝過程，

介紹了3000M3立式圓筒形鋼制儲(chǔ)罐的預(yù)制、安裝、壓力試驗(yàn)等施工工藝過程。關(guān)鍵詞：罐底板、罐頂板、罐壁板、中幅板、邊緣板、倒裝法

前言

在石油化工行業(yè)，立式圓筒形鋼制儲(chǔ)罐應(yīng)用較為廣泛。主要用以貯存各種原料油、成品油、芳烴等。立式圓筒形鋼制儲(chǔ)罐的制作安裝工藝也成為廣大施工單位研究的內(nèi)容。

一、3000M儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)尺寸介紹

該臺(tái)油罐全重97973公斤，容積為3000米，罐內(nèi)直徑為φ17000毫米,全高17688毫米，底板中幅板厚δ=8毫米，邊緣板為10毫米,壁板第一層板厚為δ=12毫米，第二、三層板厚δ=10毫米，第四、五、六、七、八、九層板厚為δ=8毫米，罐頂板厚δ=6毫米，罐壁設(shè)有接管多處，人孔2個(gè),頂板上設(shè)有透光孔,外壁設(shè)有盤梯和平臺(tái)等。

二、罐的制作和安裝

1、罐的預(yù)制

1.1罐底：罐底板由中幅板及弓形邊緣板組成。（1）罐底板預(yù)制前應(yīng)繪制排板圖；

（2）為了補(bǔ)償焊接收縮，罐底的排板直徑應(yīng)按設(shè)計(jì)直徑放大0.15%；

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（3）邊緣板沿罐底半徑方向的最小尺寸，不得小于700mm；中幅板的寬度不得小于1000mm，長(zhǎng)度不得小于201*mm；（4）按排板圖進(jìn)行號(hào)料，號(hào)料時(shí)應(yīng)按排板圖進(jìn)行編號(hào)，并作好標(biāo)記及檢查記錄；

（5）下料時(shí)，采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)切割下料；下料后使用角向磨光機(jī)對(duì)切割邊緣進(jìn)行打磨處理；

（6）罐底板的下表面應(yīng)涂刷二遍瀝青防銹漆，邊緣50mm范圍內(nèi)不刷；防腐后的底板應(yīng)按規(guī)格擺放整齊，隨用隨取。1.2罐頂：罐頂板是由多瓣拱頂板及1塊中心頂板組成。（1）罐頂預(yù)制前應(yīng)繪制排板圖，罐頂任意相鄰焊縫的間距，不得小于200mm；

（2）單瓣拱頂板本身的拼接，應(yīng)采用對(duì)接；排板圖根據(jù)材料規(guī)格和拱頂板的幾何尺寸確定。

（3）按排板圖進(jìn)行號(hào)料，號(hào)料時(shí)按排板圖進(jìn)行編號(hào)，并作好標(biāo)記及檢查記錄；

（4）下料時(shí)，采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)切割下料；下料后使用角向磨光機(jī)對(duì)切割邊緣進(jìn)行打磨處理；

（5）搭設(shè)鋼板平臺(tái)，在平臺(tái)上放出單瓣拱頂板的大樣，將整瓣拱頂板進(jìn)行拼接，焊接完畢。

（6）對(duì)焊后的焊道變形超標(biāo)處進(jìn)行調(diào)整，合格后將其擺放整齊，隨用隨取。1.3罐壁

（1）壁板預(yù)制前應(yīng)繪制排板圖

（2）各圈壁板的縱向焊縫，宜向同一方向逐圈錯(cuò)開，其間距宜為板長(zhǎng)的1/3，且不得小于500mm；

（3）罐壁開孔接管或開孔接管補(bǔ)強(qiáng)板外緣與罐壁縱向焊縫之間的距離，不得小于200mm，與環(huán)向焊縫之間的距離不得小于100mm；

（4）按排板圖進(jìn)行號(hào)料，并且標(biāo)識(shí)清楚，做好檢查記錄；（5）下料采用半自動(dòng)火焰切割機(jī)，切割下料；下料后，應(yīng)采用半自動(dòng)切割機(jī)或磨光機(jī)對(duì)其邊緣進(jìn)行坡口加工；（6）滾圓前，壁板兩端要進(jìn)行予彎曲，滾弧時(shí)，應(yīng)緩慢加壓，切忌弧度過大。滾板時(shí)在滾板機(jī)的出板方向加一個(gè)導(dǎo)向胎具，以保證滾圓質(zhì)量；

（7）將滾好的壁板分批放在胎具上，運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，放置時(shí)同樣放置在胎具上，以免發(fā)生變形；

（8）壁板胎具制備：壁板在預(yù)制、運(yùn)輸、存放時(shí)需將壁板放在特制的臨時(shí)弧形鞍式支座上，用Φ108和Φ89鋼管制作，具體結(jié)構(gòu)形式如下：

Φ108管（10）盤梯應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)整體予制，組焊完成后，整體吊裝就位。2、罐的安裝

單臺(tái)罐的安裝順序:

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Φ89管

基礎(chǔ)驗(yàn)收→合格后罐底防腐→鋪罐底板→焊接→檢測(cè)→放置好中心柱和邊柱→安裝最頂層壁板→焊接→安裝頂層包邊角鋼和頂胎安裝焊接→罐頂層板組裝焊接→脹圈就位→倒裝第二層壁板→焊接→依次類推→最底層壁板安裝→安裝盤梯、平臺(tái)等→充水試驗(yàn)→沉降觀測(cè).

2.1根據(jù)施工規(guī)范要求進(jìn)行罐基礎(chǔ)復(fù)測(cè)

2.2罐底組裝:罐底由弓形邊緣板及中幅板組成。中幅板之間及中幅板與弓形邊緣板的連接形式為搭接。邊緣板間的連接形式為帶墊板對(duì)接。

（1）按圖標(biāo)定的方位，在基礎(chǔ)上劃出兩條互相垂直的中心線；（2）按排板圖，首先鋪設(shè)罐中心板，并在中心板上劃出十字線，十字線應(yīng)與罐基礎(chǔ)中心線重合，在罐底的中心打上沖眼，并作出明顯標(biāo)記；

（3）劃出弓形邊緣板的外圓周線、半徑；然后鋪設(shè)弓形邊緣板，對(duì)接接頭宜采用不等間隙，并先焊接對(duì)接焊縫的外端，外觀檢查合格后進(jìn)行射線探傷。

（4）按排板圖由罐底中心板向兩端逐塊鋪設(shè)中間一行中幅板，從中間一行板開始，向兩側(cè)逐行鋪設(shè)中幅板，每行中幅板應(yīng)由中間向兩側(cè)依次鋪設(shè)。

（5）在鋪設(shè)弓形邊緣之前，應(yīng)先將排污口安裝在底板上，然后鋪設(shè)弓形邊緣板及中幅板。2.3壁板組裝

（1）罐壁板組裝前，應(yīng)對(duì)壁板預(yù)制質(zhì)量逐張進(jìn)行檢查，不

符合要求的應(yīng)重新校正，校正時(shí)不允許錘擊，防止出現(xiàn)錘痕；（2）壁板組裝前，應(yīng)在底板上放出罐體的組裝內(nèi)圓周線、半徑，并沿圓周線內(nèi)側(cè)每隔1m點(diǎn)焊一內(nèi)擋板；

（3）按排板圖在放樣圓周線上標(biāo)出每張板的位置，然后把壁板對(duì)號(hào)吊裝到位；

（4）壁板之間用立縫夾具連接，整圈壁板就位后，用壁板斜撐、立縫夾具調(diào)整罐壁垂直度、橢圓度、上口水平度及罐壁半徑等尺寸，合格后才可進(jìn)行立縫焊接。焊接前在立縫內(nèi)側(cè)上均勻的加上四塊弧板，以防止立縫焊接變形；

（5）立縫焊完后，在壁板外側(cè)頂部沿圓周每隔1m設(shè)置一個(gè)擋板，作為組對(duì)環(huán)口用；環(huán)縫組對(duì)時(shí),利用活口處上下反正絲張拉兩側(cè)壁板,使新圍的壁板緊貼上一層圈板。

（6）在壁板起吊前，圍制下一圈壁板，將壁板之間的立縫調(diào)整好后，留二道活口，其余立縫可以進(jìn)行焊接，活口處用二臺(tái)手動(dòng)葫蘆來調(diào)整。

（7）上圈壁板提升到位后，逐漸將下圈活口收緊，使上圈板的下端緊貼下圈板上圓周的擋板，下圈板的下端緊貼罐底內(nèi)擋板，局部不到位的地方適當(dāng)予以調(diào)整。橫縫間隙通過手動(dòng)倒鏈及反正絲調(diào)整，合格后進(jìn)行定位焊；

（8）橫縫組對(duì)后，活口處割去多余的壁板，打磨出坡口，待組對(duì)調(diào)整好后再進(jìn)行點(diǎn)焊，焊前應(yīng)在活口立縫內(nèi)側(cè)均勻的設(shè)置4～5塊弧板,以控制焊接變形；

（9）各圈壁板均按上述方法施工，最下圈壁板施工時(shí)需留

下一張壁板不焊接，待橫縫組對(duì)后，在此開大門，以便于撤出罐內(nèi)倒裝機(jī)具。最后封閉大門并焊接。2.4罐頂組裝

（1）最上層壁板組對(duì)焊接完后,安裝包邊角鋼,(角鋼與罐壁暫不焊),此時(shí)可安裝罐頂。如圖示：

（2）罐頂組對(duì)時(shí)，將下好料的頂板置于事先制作的頂胎上，胎具如圖示,制作時(shí)要考慮底板15‰坡度及第一層罐壁板的高度

罐底頂胎立柱支撐罐頂頂圈水平圈脹圈手動(dòng)倒鏈罐頂]包邊角鋼起吊邊柱罐壁中心柱斜支撐]（3）在拱頂板組對(duì)時(shí),在軸線對(duì)稱位置先組對(duì)四塊,調(diào)整后定

位點(diǎn)焊,再組對(duì)其頂板。罐頂組裝時(shí)使用的頂胎要準(zhǔn)確，頂板安裝要對(duì)中，焊接時(shí)焊工均布，注意組裝順序和安裝順序，由內(nèi)向外、由上至下分段退焊。2.5罐壁吊裝

罐壁吊裝采用倒裝提升法。

（1）在罐內(nèi)中心設(shè)置一中心柱，四周均布安裝提升柱，為了保證安全及考慮對(duì)稱性，選用12根提升柱，其結(jié)構(gòu)及分布如圖所示：3600提升柱結(jié)構(gòu)示意圖800600罐壁提升柱分布示意圖219X7邊柱（2）為防止立柱單邊受力時(shí)傾斜，可在反向的一側(cè)加角鋼支撐。

（3）將起重機(jī)(手拉葫蘆)安裝在邊柱頂部。選用10T起重

機(jī)12臺(tái)。

（4）為保證罐壁組裝起吊時(shí)壁板不致變形，用[20槽鋼制作脹圈（背杠）。脹圈間用千斤頂將其漲緊，使之與罐壁緊貼。（5）利用手拉葫蘆和壁板下部的脹圈，使已裝壁板隨脹圈一起升到預(yù)定高度。其提升示意圖如下：

吊耳罐壁起吊立柱倒鏈

（6）由于倒裝，為便于施工人員的出入，需在罐頂適當(dāng)位置設(shè)置出入孔。便于焊工從罐外進(jìn)入罐內(nèi),制作20個(gè)長(zhǎng)2.5米左右的掛梯.2.6罐體附件安裝

（1）附件在安裝前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品說明書進(jìn)行檢查和試驗(yàn)；

（2）在罐頂板組焊后，可以安裝罐頂?shù)男∑脚_(tái)和欄桿、安裝罐頂踏步，安裝通氣孔、透光孔、量油孔，液位計(jì)口等；（4）在起罐過程中，適時(shí)的安裝每一個(gè)盤梯三角架，最后

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脹圈擋板斜支撐罐底板

整體吊裝盤梯就位，安裝扶手、圍欄；（5）起罐結(jié)束后進(jìn)行人孔、排污口的安裝；

（6）平臺(tái)及梯子的欄桿（包括立柱、扶手、護(hù)腰及踢腳板），其本身的接頭采用對(duì)接；3、充水試驗(yàn)

1）儲(chǔ)罐充水試驗(yàn)前應(yīng)具備下列條件：

（1）安裝工作完成，焊接工作結(jié)束，檢驗(yàn)試驗(yàn)合格；（2）罐內(nèi)卡具等全部拆除，焊疤清理完；

（3）所有與嚴(yán)密性試驗(yàn)有關(guān)的焊縫均不得涂刷油漆；（4）充水試驗(yàn)時(shí)，水溫不應(yīng)低于5℃；

（5）在罐壁下部圓周每隔10m左右設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)宜

為4的倍數(shù)，且不得少于4點(diǎn)。2）試驗(yàn)

（1）罐底嚴(yán)密性試驗(yàn)。

罐體及附件安裝檢驗(yàn)后，進(jìn)行罐底嚴(yán)密試驗(yàn)，選用真空試漏法。即將底板焊縫刷上肥皂水，將真空箱扣在焊道上，并用膠管連接真空泵，使真空度到200毫米汞柱時(shí)，進(jìn)行檢查，如沒發(fā)現(xiàn)氣泡從焊道表面泄出，即為合格。罐底所有焊道均需按上述方法做抽真空處理。（2）罐頂和罐壁的嚴(yán)密性和強(qiáng)度試驗(yàn)。

采用充水方式，充水時(shí)打開罐透光孔水位高度達(dá)到設(shè)計(jì)最高位時(shí)逐節(jié)檢查各焊縫無異常變形和滲漏為合格。

充水速度下部1/3罐高為400毫米/時(shí)，中部1/3罐高為300毫米/小時(shí)

上部1/3罐高為200毫米/小時(shí)（3）罐頂嚴(yán)密性試驗(yàn)

罐頂采用煤油滲透法試驗(yàn)，方法參照罐壁試漏。

3）儲(chǔ)罐充水試驗(yàn)應(yīng)遵守的事項(xiàng)：

（1）在充水試驗(yàn)中，如基礎(chǔ)發(fā)生不允許的沉降，應(yīng)停止充水，待處理后方繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；

（2）在充水和放水過程中，應(yīng)打開透光孔，以防罐內(nèi)產(chǎn)生正壓或負(fù)壓；

（4）放水應(yīng)排放到指定位置，不可就地排放使基礎(chǔ)浸水；（5）放水后罐內(nèi)的積水和雜物清掃干凈。

四、結(jié)束語(yǔ)

倒裝法制作安裝立式圓筒形鋼制儲(chǔ)罐的施工工藝在現(xiàn)有的工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。該施工工藝的運(yùn)用以漸趨成熟，但其中也存在許多需要改進(jìn)的方面，例如吊裝時(shí)可使用電動(dòng)葫蘆，以降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高罐壁板吊裝穩(wěn)定性，增加組對(duì)的精確。

參考文獻(xiàn)：

《立式圓筒形鋼制焊接油罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》GBJ128-90，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990《石油化工立式圓筒形鋼制儲(chǔ)罐施工工藝標(biāo)準(zhǔn)》SH/T3503-201*

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