关于核化工储罐对接环焊缝棱角度探索

摘 要：随着我国科学技术水平的不断发展，核工业也实现了长足进步。在核化工当中，必须要严格防止物料泄露，避免造成核泄漏污染问题。因此，对于储存物料的储罐而言，就必须做好焊接工作，确保其严密性符合核化工的基本需求。在储罐焊接中，环焊缝棱角的问题一直存在，对储罐的性能造成了不小的影响。基于此，本文对焊缝棱角产生的原因进行简单剖析，然后探讨了判断棱角度的基本标准和方法，最后提出了控制焊缝棱角度的具体工艺方法，希望可以对相关人士起到一定参考作用。

关键词：核化工储罐；焊缝棱角度；原因；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.028

储罐属于压力容器的一类，在制造的过程中比较容易出现一些质量问题。在实际工业生产中，压力容器的常见质量问题有筒体圆度、直线度、内径偏差、焊缝对口错边以及棱角度等问题。在这些问题当中，棱角度问题算是比较严重的质量工艺缺陷，对设备的使用形成了一定潜在威胁。由于核化工的特殊性，对储罐类压力容器的质量工艺要求较高，若是出现棱角度等严重问题，就可以导致出现较为严重的生产事故。因此，在制造核化工储罐的时候，需要对焊缝棱角度的问题加强研究，以消除这一问题对储罐质量的影响，确保核化工生产安全。

1 核化工储罐对接环焊缝棱角度形成的原因

从焊接的本质上来说，其是一个不均匀的加热和冷却过程，金属在焊接的过程中出现膨胀和收缩的程度存在较大的差异。由此，就会使得金属接头区出现不同程度的塑性变形，在焊接完成之后出现不均匀的应力状态。在对储罐对接环进行焊接时，很容易出现不均匀应力残留，进而使得焊缝处出现棱角度。通常情况下，棱角度在外观上表现为内凹形，这主要是因为在焊接的过程中使用单面坡口形式的焊缝，焊接流程是从内往外逐层焊接。这样就使得在焊接过程中，部分罐体受热膨胀，而罐体外部并未受热完全，使得其在自身约束作用下承受来自罐体内部膨胀的压力，结果致使加热一侧更加突起，一直被压缩到出现塑形状态，进而出现塑性变形。在冷却时，受到残余应力的作用，外凸部分逐渐内凹。加之焊接对母材造成的影响，就会使焊缝棱角度的问题更加突出。

2 判定棱角度的标准和方法

对储罐焊缝棱角度进行判定，需要按照一定的标准进行。在对棱角度进行测量时，往往是通过直尺或是直板进行检查。因此不同储罐的焊缝棱角度变形程度是不同的，因此检查结果经常会受到直尺或是直板长度的影响。因此，在测量棱角度的时候，必须严格遵循相应的国家标准（GB150.4-2011）。其中具体规定，焊接接头轴向产生的棱角，在用直尺检查时，直尺的长度不得小于300mm，E值不得大于5mm。在对棱角度进行判定时，标准只是参照，要具体得出棱角度对储罐的实际影响，需要通过合理的计算方法。一般，可以根据经验公式对棱角度的应力集中系数进行计算。由于棱角度导致产生的应力属于二次应力，存在自限性。

3 核化工储罐对接环焊接棱角度的控制手段

在对核化工储罐筒体进行环向焊接之后，其产生的焊缝会出现轴线棱角变形，其从本质核心上说来就是焊缝的角变形。对于对棱角度变形要求不高的生产活动，基本上可以接受储罐存在的棱角度问题。但是若是棱角度变形较大，就会对设备的安全产生影响，尤其是核化工这种高危生产行业，因此，在核化工中，必须对储罐存在的焊缝棱角度问题进行全面控制。

第一，可以通过对制造缺陷进行控制，达到控制棱角度问题的目的。从棱角度产生的原因来看，储罐筒体的直线度、圆度、内径等因素是导致轴向棱角度产生的关键原因。因此，为了从根源上杜绝棱角度问题的出现，就需要加强对储罐制造的质量控制，确保储罐筒体的各项性能质量指标能够符合相关的规定标准。不仅如此，在控制质量的基础上，还需要进一步提高制造的精度等级，并且在质量检查中使用合理的措施进行偏差校正，将棱角度问题从根本上进行控制。

第二，对对口偏差质量加强控制。对口偏差的问题也是导致储罐焊缝棱角度问题的主要因素，其引发原因主要是对口错边量不合理，或者是筒节组对中心线存在偏差。对口偏差的问题使得储罐在焊接时，会出现构造不连续而产生较大残余应力的问题，从而使得棱角变形如果错边量不是很大，可以通过一定的措施对其进行消除。如果错边量较大，则产生的棱角度会比较难以消除。所以，在进行组对时，必须要对筒节进行良好控制，使其中心线形成对齐，尽可能减小错边量。对錯边量较大的部位，可以通过反变形措施对错边间隙进行调节。

第三，对焊接坡口形式合理选择。通过前文论述可以得知，坡口焊接形式的不恰当，也会造成焊缝棱角度问题的出现。在焊接工艺相同的情况下，对厚度相等的对接接头进行焊接，单面U型坡口在焊接之后要比V型坡口的棱角度要稍微小一点。如果使用双面坡口焊接，要比单面坡口焊接的棱角度要小。所以，在对核化工储罐进行焊接的时候，应该尽可能多的使用双面坡口进行焊接，以此减小焊接对筒体造成的变形，以此实现控制棱角度的问题。

第四，选择可靠的焊接工艺。在对储罐进行焊接时，若是焊接线能量过大，就会在温差因素的影响下，使得焊缝出现局部塑形变形，导致棱角度问题产生。因此，在选择焊接工艺时，需要加强对焊接线能量的考虑，尽可能选择能量较小的焊接工艺，并且在焊接的过程中对层间温度进行控制，确保施焊均匀。

4 结束语

储罐在核化工生产中具有非常重要的地位，是保证生产流程顺利安全的关键。但是，在焊接过程中容易出现棱角度的问题，使得储罐性能下降，危及生产安全。因此，需要对棱角度产生的原因形成有效认识，明确判断棱角度的相关标准以及具体的计算方法。在核化工储罐生产制造过程中，需要通过控制制造质量、对口偏差、坡口形式以及焊接工艺等，切实减少棱角度对核化工储罐的影响。

参考文献：

[1]李玮，张琦，陈聪.大型核化工储罐对接环焊缝棱角度分析[J].广东化工，2012（04）：288-289.

作者简介：付国权（1992-），四川遂宁人，本科，研究方向：核化工与核燃料。