浅谈吸收塔底板焊接变形的控制
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈吸收塔底板焊接变形的控制范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：分析了吸收塔底板的结构型式及其在焊接过程的防变形措施。选择了合理的结构型式和焊接方法，有效的控制了吸收塔底板的焊接变形，满足了图纸的设计要求。
关键词：吸收塔；底板；焊接变形；控制
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
引言
我公司这几年现场制作安装了多台吸收塔，合山电厂烟气脱硫项目的吸收塔直径为φ12m，高度为40m，主体材质为Q235-B，其内部需进行防腐处理，如衬胶或涂刷环氧树脂等，因此对其内部的平整度有较高的要求。在实际施工过程中，吸收塔的底板在焊接时极易产生变形，因此吸收塔底板焊接变形的控制一直是需重点注意的问题。
2、底板常规的结构型式
在我单位所制作安装吸收塔的项目中，业主所提供的吸收塔图纸大部分都没有底板的排版图，只是在塔体总图中标注出底板的直径和厚度，下料排版图需施工单位自行设计。根据JB/T4735-1997《钢制常压容器》及GB50128-2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》的要求，吸收塔底板的排版主要为以下两种形式：条形排版和弓形排版（见图1）。JB/T4735-1997中明确：直径小于φ12.5m的塔底板宜采用条形排版组焊，直径大于或等于12.5m的塔底板宜采用弓形边缘板与中幅板组焊。
3、底板焊接变形原因分析
吸收塔底板成型后的变形主要是由于焊接变形而引起，在实际的施工中底板主要的变形为底板中心拱起，另外还有长焊缝经连续焊接后呈波浪状变形等。长焊缝焊后所产生的波浪状变形是由于焊接完毕后，焊缝温度降低时，焊缝要收缩，但是由于四周冷金属的阻止，使得焊缝无法得到充分的缩短，因而产生了残余应力（拉应力），焊缝内的拉应力使四周的冷金属造成压缩，所以在焊缝长度内出现波浪状变形。而底板中心拱起的变形主要产生在塔体底圈壁板与底板间的角焊缝（以下简称塔底角焊缝）焊接之后：因塔底角焊缝的焊接量很大，其内外侧均需焊接，所以此角焊缝由于焊接所产生的热量很大，相对应的其焊接过程所产生的焊接残余应力也就越大，当此角焊缝冷却过程所产生的收缩也越大，此收缩导致了整个底板由外至内的挤压，从而造成了底板中心拱起。
在实际的施工过程中，长焊缝因焊接所产生的变形可以通过反变形法、刚性固定法及选择合理的焊接顺序等方法加以控制，并可取得很好的效果，但因塔底角焊缝的焊接而产生的塔底板拱起的变形，除了要使用到刚性固定法及选择合理的焊接顺序外，还应选择合理的底板结构形式，这样才能更好的控制底板的焊接变形。
4、底板的排版设计
合理的底板排版设计，对底板焊接变形的控制起到很大的作用，对吸收塔底板防变形措施来说，选择合理的底板结构形式是底板控制焊接变形的关键。在我单位所制作安装的脱硫吸收塔项目中，我们曾采用了两种典型的排版形式，再与合理的焊接顺序及工艺相配合，很好的控制了底板的焊接变形。
4.1 在合山电厂两台吸收塔制作安装工程中，吸收塔的设计单位提供的底板结构为图1(a)的条形排版结构，此两台吸收塔的直径为φ12m，按JB/T4735-1997《钢制常压容器》的要求：“直径小于12.5m的塔底板宜采用条形排版组焊”，选择此结构是合理的，且他们以前施工的吸收塔底板均是采用这种排版结构。不过他们以前在底板的焊接过程中虽然也采取了许多的防变形措施，但就是无法解决塔底角焊缝焊接后因焊缝收缩而引起的整个底板中心起拱的问题。根据本吸收塔实际的使用要求及其内部的防腐要求，本人在参与设计及评审图纸时向设计单位提议将底板结构改为图1（b）的弓形排版形式。因为底板中心部起拱主要是由于塔底角焊缝焊接后收缩而形成的，此角焊缝双面均需焊接，焊接工作量很大，从而在焊接过程中所形成的热量也就很大，单纯通过控制焊接电流和焊接方法很难控制其焊接变形，而采用图1（b）的弓形排版结构后，因其弓形边缘板与中幅板间的连接为搭接形式，在施工中先焊塔底角焊缝再焊弓形边缘板与中幅板间的搭接缝，则在焊接塔底角焊缝时因焊缝收缩而导致边缘板的收缩不会传递到中幅板，从而不会造成整个底板拱起的现象，之后再焊接中幅板与边缘板间的搭接缝，因其焊接量小较容易通过焊接工艺控制其变形，从而控制了整个底板的焊接变形。
4.2在制作柳州电厂的吸收塔的过程中，我们又接触到了一种新型的底板的结构型式（见图2）。因设计单位对底板的平整度提出了很严格的要求：底板局部凹凸变形的深度均不大于20mm。按以往的施工经验，若还是采用合山电厂的吸收塔底板的结构形式进行施工，也难以满足设计的要求，而采用图2的结构形式，虽然其基础的造价相对较高，施工也比较复杂，但可保证底板焊后的平整度要求，其主要结构为：用预埋的∠65×40×5角铁代替常规所用的60×6扁铁，用相对较厚（δ=26mm）的环形边缘板代替常规弓形边缘板，中幅板之间的焊接、边缘板之间的焊接、中幅板与边缘板间的焊接结构详见图3中的a、b、c。
在施工中所预埋的角钢作为中幅板对接焊缝的垫板可以很好的防止中幅板长焊缝焊接时所产生的波浪变形，而塔体底圈壁板与环形边缘板焊接时，可先利用塔体的地脚螺栓将环形边缘板固定，同时由于采用了较厚的环形边缘板，焊接塔体角焊缝时所产生的变形也较小，即便在实际焊接过程中造成环形边缘板向内有一定的收缩，由于环形边缘板与中幅板间的焊缝还没有焊接，此收缩不会造成中幅板的变形，最后再焊接中幅板与环形边缘板间的焊缝，很好的控制了整个底板的焊接变形。
5、底板的焊接顺序
在选择了适合的底板结构形式后，还需合理的安排焊接的顺序才能达到控制底板焊接变形的目的。
5.1组装：先点焊短缝，焊接短焊缝；后隔条点焊长焊缝，焊接长焊缝。再点焊余
下长缝，焊接长缝。
5.2中幅板的焊接：先焊短焊道，后焊长焊道，初层焊道应采用分段退焊或跳焊法，由两人自中心向外对称施焊；
5.3边缘板的焊接：先焊靠外缘300mm的部位，在塔底角焊缝焊完后，且在边缘板与中幅板之间的搭接缝施焊前，应完成剩余的边缘板对接焊。边缘板对接焊的初层焊，宜采用焊工均匀分布，对称施焊方法。边缘板与中幅板之间的搭接接头的第一层焊接，应采用分段退焊或跳焊法。
5.4塔底边缘板与塔壁连接的角焊接头，应在底圈壁板纵焊接头焊完后施焊，并由数对焊工从塔内、外沿同一方向进行分段焊接。初层的焊道，应采用分段退焊或跳焊法。
6、实际效果
从我单位所制作安装的多台吸收塔底板的结果来看，由于选择了合理的底板结构形式，同时合理的安排焊接的顺序，从而有效的控制了底板的焊接变形。在实际施工中，采用图1（b）结构的底板焊接后，其局部凹凸变形的深度均小于变形长度的2%，且不大于50mm；采用图2结构的底板焊接后，其局部凹凸变形的深度均不大于20mm，均满足设计图纸及规范的要求。
7、结论
吸收塔底板的焊接变形可以通过选择适合的底板结构形式及合理的焊接工艺进行有效的控制，对于一些直径小于φ12.5m的设备的底板，虽然设计规范建议采用条形排版结构，但在实际施工过程中从控制底板的焊接变形角度来看采用弓形排版结构更为合理。另外，采用图2结构的底板可以更好的保证底板焊接后的平整度，为今后设计制作安装类似结构而对底板平整度要求较高的设备提供了可行的经验。
参考文献：
[1] GB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》
[2] GB50128-2005《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》