铆工技师论文

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题目：钢结构焊接变形的

火焰矫正施工方法

申报技师资格铆工技师

工作单位云南省第二安装工程公司

姓名谢昆

时间二0一0年六月二十五日

题目：钢结构焊接变形的火焰矫正施工方法

云南省第二安装工程公司谢昆

摘要：根据多年经验，结合国内同行相关资料，阐述钢结构变形的主要种类，介绍焊接变形的火焰矫正施工方法。

关键词：火焰矫正焊接变形施工方法

目前，钢结构已在厂房建筑中得到广泛的应用。而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到符合产品质量要求。实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。

在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。本文对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作了一个粗略的分析。

1钢结构焊接变形的种类与火焰矫正

钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：（1）线状加热法；(2)点状加热法；（3）三角形加热法。下面介绍解决不同部位的施工方法。

以下为火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢）低温矫正500度～600度冷却方式：水中温矫正600度～700度冷却方式：空气和水高温矫正700度～800度冷却方式：空气

注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。

1.1翼缘板的角变形矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：（1）不应在同一位置反复加热；（2）加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。

1.2柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲

一、在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。

二、翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取2090mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。

注：以上三角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应采用中温矫正，浇水要少。

1.3柱、梁、撑腹板的波浪变形

矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰，用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为50～90mm，当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大，可按d＝（4δ＋10）mm（d为加热点直径；δ为板厚）计算得出值加热。烤嘴从波峰起作螺旋形移动，采用中温矫正。当温度达到600～700度时，将手锤放在加热区边缘处，再用大锤击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点，方法同上。为加快冷却速度，可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750度。

2结语

火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构制造中一定要慎重，尽量采用合理的工艺措施以减少变形，矫正时尽量可能采用机械矫正。当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点：1、烤火位置不得在主梁最大应力截面附近；

2、矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面；3、宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态；4、加热温度最好不超过700度。

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3000M0#柴油储罐的制作安装

孙万林

（中油抚顺工程建设有限公司第三分公司工程一队）

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摘要：本文结合石油三厂新建分子筛及加氢装置系统配套工程制作安装过程，

介绍了3000M3立式圆筒形钢制储罐的预制、安装、压力试验等施工工艺过程。关键词：罐底板、罐顶板、罐壁板、中幅板、边缘板、倒装法

前言

在石油化工行业，立式圆筒形钢制储罐应用较为广泛。主要用以贮存各种原料油、成品油、芳烃等。立式圆筒形钢制储罐的制作安装工艺也成为广大施工单位研究的内容。

一、3000M储罐结构尺寸介绍

该台油罐全重97973公斤，容积为3000米，罐内直径为φ17000毫米,全高17688毫米，底板中幅板厚δ=8毫米，边缘板为10毫米,壁板第一层板厚为δ=12毫米，第二、三层板厚δ=10毫米，第四、五、六、七、八、九层板厚为δ=8毫米，罐顶板厚δ=6毫米，罐壁设有接管多处，人孔2个,顶板上设有透光孔,外壁设有盘梯和平台等。

二、罐的制作和安装

1、罐的预制

1.1罐底：罐底板由中幅板及弓形边缘板组成。（1）罐底板预制前应绘制排板图；

（2）为了补偿焊接收缩，罐底的排板直径应按设计直径放大0.15%；

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（3）边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸，不得小于700mm；中幅板的宽度不得小于1000mm，长度不得小于201*mm；（4）按排板图进行号料，号料时应按排板图进行编号，并作好标记及检查记录；

（5）下料时，采用半自动火焰切割机切割下料；下料后使用角向磨光机对切割边缘进行打磨处理；

（6）罐底板的下表面应涂刷二遍沥青防锈漆，边缘50mm范围内不刷；防腐后的底板应按规格摆放整齐，随用随取。1.2罐顶：罐顶板是由多瓣拱顶板及1块中心顶板组成。（1）罐顶预制前应绘制排板图，罐顶任意相邻焊缝的间距，不得小于200mm；

（2）单瓣拱顶板本身的拼接，应采用对接；排板图根据材料规格和拱顶板的几何尺寸确定。

（3）按排板图进行号料，号料时按排板图进行编号，并作好标记及检查记录；

（4）下料时，采用半自动火焰切割机切割下料；下料后使用角向磨光机对切割边缘进行打磨处理；

（5）搭设钢板平台，在平台上放出单瓣拱顶板的大样，将整瓣拱顶板进行拼接，焊接完毕。

（6）对焊后的焊道变形超标处进行调整，合格后将其摆放整齐，随用随取。1.3罐壁

（1）壁板预制前应绘制排板图

（2）各圈壁板的纵向焊缝，宜向同一方向逐圈错开，其间距宜为板长的1/3，且不得小于500mm；

（3）罐壁开孔接管或开孔接管补强板外缘与罐壁纵向焊缝之间的距离，不得小于200mm，与环向焊缝之间的距离不得小于100mm；

（4）按排板图进行号料，并且标识清楚，做好检查记录；（5）下料采用半自动火焰切割机，切割下料；下料后，应采用半自动切割机或磨光机对其边缘进行坡口加工；（6）滚圆前，壁板两端要进行予弯曲，滚弧时，应缓慢加压，切忌弧度过大。滚板时在滚板机的出板方向加一个导向胎具，以保证滚圆质量；

（7）将滚好的壁板分批放在胎具上，运抵现场，放置时同样放置在胎具上，以免发生变形；

（8）壁板胎具制备：壁板在预制、运输、存放时需将壁板放在特制的临时弧形鞍式支座上，用Φ108和Φ89钢管制作，具体结构形式如下：

Φ108管（10）盘梯应在现场整体予制，组焊完成后，整体吊装就位。2、罐的安装

单台罐的安装顺序:

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Φ89管

基础验收→合格后罐底防腐→铺罐底板→焊接→检测→放置好中心柱和边柱→安装最顶层壁板→焊接→安装顶层包边角钢和顶胎安装焊接→罐顶层板组装焊接→胀圈就位→倒装第二层壁板→焊接→依次类推→最底层壁板安装→安装盘梯、平台等→充水试验→沉降观测.

2.1根据施工规范要求进行罐基础复测

2.2罐底组装:罐底由弓形边缘板及中幅板组成。中幅板之间及中幅板与弓形边缘板的连接形式为搭接。边缘板间的连接形式为带垫板对接。

（1）按图标定的方位，在基础上划出两条互相垂直的中心线；（2）按排板图，首先铺设罐中心板，并在中心板上划出十字线，十字线应与罐基础中心线重合，在罐底的中心打上冲眼，并作出明显标记；

（3）划出弓形边缘板的外圆周线、半径；然后铺设弓形边缘板，对接接头宜采用不等间隙，并先焊接对接焊缝的外端，外观检查合格后进行射线探伤。

（4）按排板图由罐底中心板向两端逐块铺设中间一行中幅板，从中间一行板开始，向两侧逐行铺设中幅板，每行中幅板应由中间向两侧依次铺设。

（5）在铺设弓形边缘之前，应先将排污口安装在底板上，然后铺设弓形边缘板及中幅板。2.3壁板组装

（1）罐壁板组装前，应对壁板预制质量逐张进行检查，不

符合要求的应重新校正，校正时不允许锤击，防止出现锤痕；（2）壁板组装前，应在底板上放出罐体的组装内圆周线、半径，并沿圆周线内侧每隔1m点焊一内挡板；

（3）按排板图在放样圆周线上标出每张板的位置，然后把壁板对号吊装到位；

（4）壁板之间用立缝夹具连接，整圈壁板就位后，用壁板斜撑、立缝夹具调整罐壁垂直度、椭圆度、上口水平度及罐壁半径等尺寸，合格后才可进行立缝焊接。焊接前在立缝内侧上均匀的加上四块弧板，以防止立缝焊接变形；

（5）立缝焊完后，在壁板外侧顶部沿圆周每隔1m设置一个挡板，作为组对环口用；环缝组对时,利用活口处上下反正丝张拉两侧壁板,使新围的壁板紧贴上一层圈板。

（6）在壁板起吊前，围制下一圈壁板，将壁板之间的立缝调整好后，留二道活口，其余立缝可以进行焊接，活口处用二台手动葫芦来调整。

（7）上圈壁板提升到位后，逐渐将下圈活口收紧，使上圈板的下端紧贴下圈板上圆周的挡板，下圈板的下端紧贴罐底内挡板，局部不到位的地方适当予以调整。横缝间隙通过手动倒链及反正丝调整，合格后进行定位焊；

（8）横缝组对后，活口处割去多余的壁板，打磨出坡口，待组对调整好后再进行点焊，焊前应在活口立缝内侧均匀的设置4～5块弧板,以控制焊接变形；

（9）各圈壁板均按上述方法施工，最下圈壁板施工时需留

下一张壁板不焊接，待横缝组对后，在此开大门，以便于撤出罐内倒装机具。最后封闭大门并焊接。2.4罐顶组装

（1）最上层壁板组对焊接完后,安装包边角钢,(角钢与罐壁暂不焊),此时可安装罐顶。如图示：

（2）罐顶组对时，将下好料的顶板置于事先制作的顶胎上，胎具如图示,制作时要考虑底板15‰坡度及第一层罐壁板的高度

罐底顶胎立柱支撑罐顶顶圈水平圈胀圈手动倒链罐顶]包边角钢起吊边柱罐壁中心柱斜支撑]（3）在拱顶板组对时,在轴线对称位置先组对四块,调整后定

位点焊,再组对其顶板。罐顶组装时使用的顶胎要准确，顶板安装要对中，焊接时焊工均布，注意组装顺序和安装顺序，由内向外、由上至下分段退焊。2.5罐壁吊装

罐壁吊装采用倒装提升法。

（1）在罐内中心设置一中心柱，四周均布安装提升柱，为了保证安全及考虑对称性，选用12根提升柱，其结构及分布如图所示：3600提升柱结构示意图800600罐壁提升柱分布示意图219X7边柱（2）为防止立柱单边受力时倾斜，可在反向的一侧加角钢支撑。

（3）将起重机(手拉葫芦)安装在边柱顶部。选用10T起重

机12台。

（4）为保证罐壁组装起吊时壁板不致变形，用[20槽钢制作胀圈（背杠）。胀圈间用千斤顶将其涨紧，使之与罐壁紧贴。（5）利用手拉葫芦和壁板下部的胀圈，使已装壁板随胀圈一起升到预定高度。其提升示意图如下：

吊耳罐壁起吊立柱倒链

（6）由于倒装，为便于施工人员的出入，需在罐顶适当位置设置出入孔。便于焊工从罐外进入罐内,制作20个长2.5米左右的挂梯.2.6罐体附件安装

（1）附件在安装前，应根据设计要求和产品说明书进行检查和试验；

（2）在罐顶板组焊后，可以安装罐顶的小平台和栏杆、安装罐顶踏步，安装通气孔、透光孔、量油孔，液位计口等；（4）在起罐过程中，适时的安装每一个盘梯三角架，最后

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胀圈挡板斜支撑罐底板

整体吊装盘梯就位，安装扶手、围栏；（5）起罐结束后进行人孔、排污口的安装；

（6）平台及梯子的栏杆（包括立柱、扶手、护腰及踢脚板），其本身的接头采用对接；3、充水试验

1）储罐充水试验前应具备下列条件：

（1）安装工作完成，焊接工作结束，检验试验合格；（2）罐内卡具等全部拆除，焊疤清理完；

（3）所有与严密性试验有关的焊缝均不得涂刷油漆；（4）充水试验时，水温不应低于5℃；

（5）在罐壁下部圆周每隔10m左右设一个观测点，点数宜

为4的倍数，且不得少于4点。2）试验

（1）罐底严密性试验。

罐体及附件安装检验后，进行罐底严密试验，选用真空试漏法。即将底板焊缝刷上肥皂水，将真空箱扣在焊道上，并用胶管连接真空泵，使真空度到200毫米汞柱时，进行检查，如没发现气泡从焊道表面泄出，即为合格。罐底所有焊道均需按上述方法做抽真空处理。（2）罐顶和罐壁的严密性和强度试验。

采用充水方式，充水时打开罐透光孔水位高度达到设计最高位时逐节检查各焊缝无异常变形和渗漏为合格。

充水速度下部1/3罐高为400毫米/时，中部1/3罐高为300毫米/小时

上部1/3罐高为200毫米/小时（3）罐顶严密性试验

罐顶采用煤油渗透法试验，方法参照罐壁试漏。

3）储罐充水试验应遵守的事项：

（1）在充水试验中，如基础发生不允许的沉降，应停止充水，待处理后方继续进行试验；

（2）在充水和放水过程中，应打开透光孔，以防罐内产生正压或负压；

（4）放水应排放到指定位置，不可就地排放使基础浸水；（5）放水后罐内的积水和杂物清扫干净。

四、结束语

倒装法制作安装立式圆筒形钢制储罐的施工工艺在现有的工程施工中得到了广泛的应用。该施工工艺的运用以渐趋成熟，但其中也存在许多需要改进的方面，例如吊装时可使用电动葫芦，以降低劳动强度，提高罐壁板吊装稳定性，增加组对的精确。

参考文献：

《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128-90，中国建筑工业出版社，1990《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》SH/T3503-201*

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