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1、LNG 储罐底板焊接变形控制摘要：LNG是当今世界发展最快的燃料，自1980年以来，以每年8%的速度增 长。目前已进人高速发展时期。在大型LNG储罐的制作安装过程中，遇到首要的 问题就是罐底板焊接变形，而罐底严重的焊接变形会降低储罐的承载能力、稳定 性及密封性，甚至使罐底底板报废。且LNG储罐为全容式，一旦出现问题也无法 修补。因此，罐底是整个储罐的要害部位，关系到整个储罐制作安装的成败。本 文阐述了大直径LNG储罐底板焊接变形的控制措施，对06Ni9DR底板焊接具有一 定的技术经济意义。关键词：LNG储罐；06Ni9DR；底板焊接变形；控制措施前言16 万立 LNG 储罐型式为全容式储罐，分
2、为钢制内罐和预应力混凝土外罐，内 罐和外罐设计均能够储存低温介质，外罐内壁到内罐外壁的距离为1m。预应力 混凝土外罐高38.55m,外径86.6m，内径82m，底板面积大，包含焊缝数量多， 焊缝较长，排布方式多样化，若施工措施不当，很容易引起变形；因而控制焊接 变形的产生是保证整个储罐制作质量的重要环节。 LNG 储罐有三层底板，本文以 二次底板的焊接变形控制为例，对罐底板焊接变形产生的原因及防止变形措施进 行探讨。一、罐底板焊接变形形成机理二次底板的直径为81.7m，由36块边缘板，100块中幅板构成。焊接形式主 要是边缘板之间的对接焊缝，边缘板与中幅板、中幅板之间的角焊缝。焊接变形 的产生
3、，从根本上说是因为焊接热过程中温度在构件上分布极不均匀，造成高温 区域（焊缝处及焊缝的焊接侧）冷却后产生的收缩量大，低温区域收缩量小，这 种不平衡的收缩导致了构件形状的改变。对于某种具体结构，其最终的变形与焊 接的位置及焊接本身的收缩量有关，此外焊接过程中还会产生呈一定规律分布的 内应力，其存在也会影响到构件的变形。由此可见，为了控制焊接变形，一方面 要增加焊接时构件的刚度或外界对构件的约束，另一方面更要设法降低焊接温度 场的不均匀程度，以减小变形的驱动力。二、焊接变形的控制措施2.1 反变形控制边缘板组对间隙为31mm，钝边厚度为1-3mm。首先完成所有内罐边缘板的 铺设工作（分组预制时放好
4、半径），按照要求放大半径，全部就位后，所有边缘 板间隙调整完毕后，再进行焊缝组对焊接。LNG 储罐底板边缘板焊接与常压储罐不同，底板采用不加垫板的全熔透焊缝， 所以焊接顺序也有所差异。要求底板边缘板一次焊接完成，不预留收缩缝，所以 变形控制更为严苛。二次底板边缘板采取反变形措施，使用日子卡具进行加固， 根据施工经验日子卡具的间隔为400-600mm。用圆钢钢筋或斜尖垫高，保证间隙 处离地约12-20mm。采用1m的弧形样板中间高起12mm以上，反变形打6-8mm。 如下图所示。2.2 焊接工艺和焊接方法线能量和层间温度对06Ni9DR板的焊接接头力学性能影响很大，焊接线能量 过大，由于焊接热循
5、环的影响使得焊接接头的抗拉强度、硬度尤其是冲击韧性影 响很大。焊接操作过程中焊接线能量过小，金属流动性差，焊缝成形不良，易产 生咬边、未熔合等焊接缺陷。线能量要控制在 22.5kJ/cm 以下，层间温度控制在 100C以下。2.3 选择合理的焊接顺序2.3.1 边缘板焊接： 焊接时采用隔缝焊接，焊工均匀分布，禁止焊工集中在一片区域施焊。底板 焊接时预留两条对称的收缩缝，用来最后调节。为了减少热输入，底板焊接采用 3.2的焊条。边缘板焊缝两侧各焊接一块引弧板和收弧板，引弧时应从引弧板开 始，打底过程中要求焊焊300mm跳300mm，采用分段跳焊方法进行焊接。Ni9 焊条的铁水流动性差，接头容易出
6、现收弧气孔，收弧时适当增加停留时间，焊接 过程中焊工采用不锈钢专用钢丝球或砂轮片进行层间清理。一条焊缝完成打底后， 进行下一条焊缝的打底，禁止连续施焊，焊缝的层间温度控制在100C以下，方 能进行下一层的焊接，防止热量过分集中，减小焊接变形。层间接头要错开 50mm 以上，避免焊缝应力集中，打底完成后铆工采用 1 米的样板尺测量角变形 情况，每一层反变形放2mm，一直到盖面之前反变形还有3-4mm，再进行盖面。2.3.2 中幅板焊接： 中幅板的焊接原则为从中心到四周，先短缝、后长缝、最后焊龟甲缝。焊接 时可将中幅板分成若干区域，焊接区域内的焊缝，将区块连成一个大块，再将通 长焊缝焊接，连成一个
7、整体。通常焊缝焊接时由于焊缝长，焊缝收缩力较大，这 时必须保持焊缝能够自由收缩，从而不影响整体结构，从而控制焊接变形。组对完成后进行临时性的点焊，点焊后进行锤击保证上下板无间隙。焊接时 采用刚性固定法。（待焊焊缝必须有沙袋或其它重物压住距离焊缝500mm左 右），进行预防变形措施。中幅板预留4条收缩缝，将中幅板分成四个区域，如 下图所示。在焊接过程中，先焊独立区域内的所有的短焊缝，待短焊缝焊接完成后，在 进行中幅板通常缝的焊接。焊接前必须打磨掉临时固定的点焊，使其完全在自然 状态下进行，中幅板焊缝在焊接过程中不受其他中幅板的约束，焊接过程中产生 的拉应力和压应力很小，产生的焊接变形量必然小。长
8、焊缝从中间向两侧分段退 焊并跳焊。跳焊方式为焊300mm，跳300mm；这种焊接方式，一方面可以减少 一次性焊接长度，减少焊后变形，另一方面可以通过对称焊，抵消焊接过程中的 焊接应力，最终达到控制焊接变形的目的。结论 大型储罐底板焊接变形虽然不可避免，但只要采取合理的焊接工艺、焊接方 法和控制焊接变形的工艺措施，是可以控制在合理的范围内，保证底板焊接质量。参考文献：1 BS EN 14620： 2006现场组装操作温度介于0C-165C的立式圆筒平底 低温液化气钢制储罐的设计和建造2 GB 50128-2014立式圆筒形钢制焊接出罐施工规范3 陈祝年焊接工程师手册第2版 2009.104 付荣柏 焊接变形的控制与矫正 2006.05 作者简介：王健；男；（1991-5）本科；技术员； 2013 年07 月毕业于辽宁石油化工大 学，获学士学位，现就职于中国石油天然气第六建设有限公司，任焊接工程师； 研究方向：焊接技术.
