泥浆罐变形预防和矫正方法

寇联星，白文雄，李海东，李培鑫，刘天文，李富锦

（1.长庆油田机械制造总厂，西安710201；2.吐哈油田井下作业公司，新疆鄯善838200；3.塔里木油田第三勘探公司；新疆库尔勒841000；4.西南石油局湖南钻井轮台指挥所，新疆轮台841631） ①

泥浆罐变形预防和矫正方法

寇联星1，白文雄1，李海东1，李培鑫2，刘天文3，李富锦4

（1.长庆油田机械制造总厂，西安710201；2.吐哈油田井下作业公司，新疆鄯善838200；3.塔里木油田第三勘探公司；新疆库尔勒841000；4.西南石油局湖南钻井轮台指挥所，新疆轮台841631）①

针对泥浆罐制造过程中出现的变形问题，用实例分析了2种预防变形的方法：①优化结构形式，合理布置焊缝；②选择正确的施工工艺。针对制造过程中出现的变形，给出了火焰矫正的操作方法和注意事项。

泥浆罐；变形；预防；矫正

油田使用的泥浆罐尺寸较大，通常长度为8.5～12.5m，宽度为2.8～3.0m，高度为2.0～2.5 m，主要由较大的型钢、钢板等组焊而成［1－2］。由于在其制作焊接过程中存在不均匀加热现象会引起多种变形，如果不进行预防和矫正会影响后续施工，还会降低泥浆罐的整体质量，影响设备安装和使用。

1 变形种类

泥浆罐在施工过程中出现的主要变形有墙板凹陷、鼓包和扭曲，底盘弯曲和扭曲，底板及花纹钢板波浪变形。这些变形都会影响泥浆罐本体的承载能力和外观质量。

2 预防变形的方法

2.1 优化结构形式和焊缝位置［3－4］

设计选择合理的结构形式和焊缝位置能预防泥浆罐的变形。

1） 泥浆罐墙板由平板改为由压力机压成的瓦棱板结构（如图1），可提高墙板刚性，防止出现凹陷和鼓包。

2） 泥浆罐的4个角不宜采用2块墙板直接直角连接的角接接头焊缝形式，应采用整体转角形式（如图2），使焊缝避开拐角处，防止墙板焊接扭曲变形。

3） 泥浆罐的墙板对接焊接的焊缝应近量靠近瓦棱结构（如图3）或在瓦棱结构处搭接（如图4），可提高焊缝处的刚性，防止墙板焊接弯曲变形。

图1 瓦棱板结构

图2 整体转角形式

图3 靠近瓦棱结构处的对接焊缝

图4 在瓦棱结构处的搭接焊缝

2.2 选择正确的施工工艺［5］

正确的施工工艺可预防和减小罐体的焊接变形，常用的方法有跳焊法、分中退焊法、段焊法、反变形法、刚性固定法。

1） 拼接底板 焊接拼接底板时，应采用分中、断续和跳焊法，每段焊缝长度＜200mm，间隔400 mm，分3个工步焊完。

2） 底盘中底板与挡边和横梁固定焊接 焊接时提前将底盘中腰部垫高约20mm，再将两端下压固定，可采用螺栓固定，也可采用配重块压住固定。焊接采用分中、断续和跳焊法，每段焊缝长度＜200 mm，间隔400mm，分3次焊完，以降低热能的输入速度。焊接拐角处时不要1次焊过，应先焊1个边，间隔一段时间后再焊另1个边，以避免局部热能集中。1个底盘由1个焊工焊接，以保持合适的焊接进度；焊接完后需静置3h，以解除底盘的刚性固定。

3） 与墙板连接的由壬、法兰、管接头的焊接焊接前每个焊口都应与墙板打斜撑，数量2～4个不等，视具体情况决定，斜撑与焊口的距离＜20mm，每个焊口要1次焊完，中途不要停顿。

3 变形矫正方法

变形的矫正方法分机械矫正和火焰矫正2种。机械矫正直观，但费时、费力；火焰矫正效果迅速，但工艺操作难度较大，方法应用不当或温度控制不当会造成焊件新的、更大的变形或反向变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。

3.1 火焰矫正和加热温度

火焰矫正法主要有点状加热法、线状加热法和三角形加热法3种，其加热温度分为3种。

1） 低温矫正500～600℃，冷却方式为空气和水。

2） 中温矫正600～700℃，冷却方式为空气和水。

3） 高温矫正700～800℃，冷却方式为空气。

3.2 底盘工字梁弯曲的火焰矫正

泥浆罐底盘组焊时，由于横梁和筋板都集中对焊在工字梁偏上一侧，可引发底盘工字梁弯曲变形。对于这种情况，火焰矫正是在工字梁弯曲弓形背部的翼板上由中部向两端扩展进行带状加热，加热宽度等于翼板宽度。为避免产生新的弯曲和扭曲变形，2条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法，这种方法有利于减小焊接应力，并且不影响操作。但在纵向收缩的同时有较大的不确定性，需要根据工字钢的大小和加热温度积累经验数据。

翼板上的带状和腹板上的三角形采用联合加热矫正，这种方法适合在变形较大的情况下使用，矫正工字钢的弯曲变形效果显著。先进行带状加热，然后再进行三角形加热。三角形的底在翼板的一侧，与对应的翼板上带状加热宽度相等，加热三角形从底部开始，从中心向两侧扩展，一层一层加热直到三角形的顶部。三角形两面同步或交替进行加热。加热腹板的温度不能太高，否则会造成凹陷变形很难修复。三角形的位置是从工字梁弯曲段的中部开始向两端扩展，每间隔1～2m做1个，要避开横梁和筋板。底盘2个工字梁三角形的加热位置尽可能对称。

3.3 底板及花纹钢板波浪变形的火焰矫正

泥浆罐的底盘面是平板或花纹钢板，其焊接变形大多为波浪变形。矫正波浪变形首先要找到凸起的波峰，用点状加热法配合大锤矫正，加热圆点的直径约30～70mm，根据钢板厚度和波浪变形面积放大或缩小，焊嘴从波峰凸起处作螺旋形移动，采用中温矫正；加热完后，将厚度约10mm的垫板放在加热区边缘处用大锤锤击垫板，围绕加热区选择几个点依次锤击，使加热区金属受挤压，冷却收缩后拉平。矫正完1个波峰点后再加热第2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。

3.4 墙板瓦棱处弯曲变形的火焰矫正

墙板在瓦棱处搭接或对焊连接时，操作不当可产生弯曲变形。采用火焰矫正时，先用倒链将瓦棱内侧中腰部向里拉，一直拉到不再弯曲甚至出现“反向弯曲”时为止，然后用火烤瓦棱角外侧，用线状加热法加热长度约200～400mm，加热温度约500～600°，通常不需要浇水，加热后使其自然冷却至常温后松开倒链。

3.5 火焰矫正注意事项

1） 加热位置不能在主梁最大应力截面附近，且尽量避开焊缝。

2） 加热面积在1个截面上不能过大。

3） 加热区周围有淬硬倾向较大的钢材时不可用水冷却。

4 结语

泥浆罐制造过程产生的变形多数是可以矫正的，矫正方法通常都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。不恰当的矫正产生的应力与焊接应力和负载应力迭加，会使工字钢、方钢和角钢的应力超过允许应力，从而导致罐体承载能力下降，因此一定要选用合适的矫正方法。矫正变形时尽可能采用机械矫正。

［1］ 钱德宏，李 俊，俞光印，等.ZJ90DB型钻机泥浆净化系统设计与制造技术［J］.石油矿场机械，2007，36（10）：50－54.

［2］ 杨志远，冯 定，周 魁，等.轻型可搬迁式海洋模块钻修机固控系统研究［J］.石油矿场机械.2009，38（11）：65－69.

［3］ 陈祝年.焊接工程师手册［K］.北京：机械工业出版社，2002.

［4］ 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册［K］.北京：机械工业出版社，2007.

［5］ 张万江，于胜存，陈国党.游梁平衡式抽油机结构特点及焊接工艺［J］.石油矿场机械.2010，39（6）：82－84.

Precaution and Rectification of Mud Tank Deformation

KOU Lian－xing1，BAI Wen－xiong1，LI Hai－dong1，LI Pei－xin2，LIU Tian－wen3，LI Fu－jin4
（1.Machinery Manufacturing Plant，Changqing Oilfield Company，Xi’an710201，China；2.Downhole Operation Company，Tuha Oilfield，Shanshan838200，China；3.No.3 Exploration Company，Tarim Oilfield，Korla841000，China；4.Hunan Drilling Company，Southwest Petroleum Bureau，Luntai 841631，China）

Aiming at deformation which arises during fabrication of mud tank，this paper introduces some kinds of precaution measures with demonstrations.First，frame of mud tank was optimized and welding lines were disposed.Second，right construction procedures were chosen.The operation methods and notices about flame rectification during manufacturing of mud tank are introduced.

mud tank；deformation；precaution；rectification

1001－3482（2011）10－0095－03

TE926.03

B

2011－05－20

寇联星（1973－），男，陕西周至人，工程师，从事石油机械的研发工作，E－mail：klxing＠163.com。