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不锈钢塔挠度的矫正 张万国 （中油抚顺石化工程建设有限公司第三分公司工程一队） 摘要：制作1Cr18Ni9Ti不锈钢塔过程中，出现了挠度f=55mm超标，我们采取措施设法造成新的变形去抵消原来的变形，使其挠度减少35mm，现f=20符合技术要求。产品合格出厂。 关键词：挠度，塑性变形，应力，疲劳强度 正文：一九九六年七、八月间，我们石油三厂工程公司给石化公司化塑厂制造一台高24800mm直径φ1000mm，材质1Cr18Ni9Ti的不锈钢塔，上半部壁厚为6mm，下半部壁厚8mm，座14mm的碳钢板，内有32层塔盘，塔盘间距500mm（见附图）。 由于人孔安装焊接方法不当，使塔体挠度超标30mm，最大垂直间距相差55mm。设计、质保体系允许千分之一，也就是整体允许弯曲24mm，多弯曲31mm，质量不合格，问题使怎样产生的呢？ 我们从接到活，首先考虑塔体直径小，而且高，土话说又细又长最容易出现弯曲。下料开始就认认真真，一丝不苟的做，领导也严格要求，从每一筒节钢板的展开下料，对角线误差都在允许范围内＜2.5mm，而且用的是刨边机加工。 我们大家都知道1Cr18Ni9Ti不锈钢是奥氏体塑性好，在对口时特别是环口间隙留的比较均匀，所以环口收缩很均匀。我们自检，只是在每道焊缝边有凹限2mm左右的局部变形，对整体没有产生弯曲，干到这时只是个筒状封头没有上。接着组对塔盘骨架支撑圈，32层塔盘分单、双数对称的，层与层间距500mm，只有中间两人孔处间距为700mm，骨架焊完了，还在开人孔处点焊上环向加强板，我们想怕人孔凹限，紧接着把两侧封头对完，此时整体成形。我们自检1、整体弯曲10mm，没有超标。2、环焊缝边有凹限，符合要求。但后来为什么就超标了，问题就出现在下面开口，组对人孔上。 接下来我们开孔组对接管和人孔，人孔规格是500mm，开孔是用等离子切割，间隙有点大，人孔1、2、3都在90°位置上。2、3又在中间比较近。组对完因工期比较紧又一起烧焊，焊接电弧加热是局部而又极其集中，温度在塔一侧，而且人孔需要放加强圈，这就一切里焊一遍，外焊两遍，又加上间隙坡口，使塔体中部受热在不同的时间里受到不同的热循环。人孔焊缝处在固定人孔勃之间这种情况冷却后不能自由收缩，而必定出现横向拉力或残余应力，在拉力载负荷作用下，较大的拉伸残余应力与载荷叠加。使焊缝实际承受的应力更高。而当总的应力水平超过材料屈服点，在焊道处产生塑性变形。人孔2、3所在位置塔中，直径又过大。占了塔直径的一半。焊后收缩量也就大，使塔体弯曲，挠度f值偏离中心轴最大距离55mm。 我们一看垂直度超标了，以往低碳钢小量弯曲变形用火焰烤烤在高温处急速冷却就能直过来。可今天是奥氏体不锈钢材质。不能用火来烤。我们发现了变形弯曲的主要原因是焊接人孔焊缝应力集中造成的。因为加了环向加强板，人孔处没有凹下去。但为了消除焊人孔产生的应力变形。只有在塔内做文章章，不能用火烤，可用反变形来抵消原来的应力变形。我们采用对称焊，塔内有32层500mm间距的塔支撑圈，就在人孔对称的塔中部十层塔盘支撑圈上在焊上一遍，并且还在胎上做了点小措施。把中间垫高，人孔冲上，两头悬空，收缩时不受阻碍。焊工从人孔焊下去，焊下面支撑圈如图： 三名焊工每人焊三个半圈，实际上就是在270°的位置上进行一次加热叫冷却收缩变形，来抵消人孔处90°的位置收缩，达到反变形目的。我们检测塔体挠度减少了30mm，也就是整体挠度达到f=25mm。垂直度符合要求。 我们知道焊接应力往往使焊接结构的许用应力降低，疲劳强度下降，由于焊接应力将直接影响道焊接结构的承载能力或抵抗破坏的能力。故防止紧而消除焊接应力是极为重要的。为了减少焊接应力及变形，可以从设计和工艺两个方面着手解决。设计方面把人孔尺寸缩小到450mm。或中间不放人孔，或1、3、2、4对称放，在保证结构有足够强度，符合工艺前提下，减少焊缝的尺寸和长度，合理选取坡口形式。避免焊缝集中在一个小区域内，焊缝尺寸能对称放置。采用对称焊接，在制造工艺方面，焊缝间隙不要过大。过大的要先补上，在往一起焊，焊缝不对称时应先焊焊缝小的一侧，这样焊后变形量小，另外还可以在焊后冷却过程中用手锤敲击焊缝金属，但最后一遍不许敲击，保证焊缝成形。来促使焊缝金属产生塑性变形，抵消一些焊缝的收缩，起到减小焊接应力的作用。 结束语： 不锈钢塔矫正是比较困难的，焊接应力的防止和消除焊接变形的减少和矫正。所以要求用实践证明我们采取的反变形方法是正确的，特别适合不锈钢，使1Cr18Ni9Ti不锈钢塔的各项技术指标，按设计和质保体系完成任务。 随着实践的深入我们将会创造出，更多更好的方法。只要我们善于总结经验，这一点是不难办到的。但应该意在处理变形与反变形这两者中间的关系时。必须根据产品要求，技术，材质等实际情况，给予全面考虑。使产品质量