王榮輝WANG Rong-hui；趙斌ZHAO Bin；王斌WANG Bin；夏湖平XIA Hu-ping；楊琛YANG Chen；楊杰YANG Jie；谷旺軍GU Wang-jun

（①中原油田采油三廠，濮陽 252434；②中原總機(jī)石油設(shè)備有限公司，濮陽 252434）

（①Zhongyuan Oilfield No.3 Factory of Oil Extraction，Puyang 252434，China；②ZYZJ Petroleum Equipment Co.，Ltd.，Puyang 252434，China）

0 引言

在我們的工作中經(jīng)常制作一些鋼結(jié)構(gòu)，這些構(gòu)件在制作的過程中都存在焊接變形問題。為了使焊接鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品符合質(zhì)量安全的要求，當(dāng)焊接鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形超過了技術(shù)設(shè)計(jì)運(yùn)行的變形范圍，就應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)拇胧?duì)其進(jìn)行矯正。如果不對(duì)焊接變形采用矯正措施，除了影響結(jié)構(gòu)的整體安裝外，還會(huì)降低產(chǎn)品的安全可靠性。

實(shí)踐證明，多數(shù)構(gòu)件的變形都是可以進(jìn)行矯正的。其原理是：為了抵消已經(jīng)發(fā)生的變形，需要設(shè)法制造新的變形，從而恢復(fù)或達(dá)到所要求的形狀和尺寸。

1 U 型槽鋼變形的分析

在機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)過程中，常會(huì)使用到自制的U型鋼構(gòu)件，但預(yù)制完后都會(huì)出現(xiàn)不同程度的焊接變形，最易出現(xiàn)的是扭曲變形和彎曲變形兩種，下面就闡述一下解決這兩個(gè)問題的措施和方法。

在生產(chǎn)過程中，機(jī)械矯正、火焰矯正和綜合矯正等是應(yīng)用最為普遍的矯正方法?；鹧娉C正使用的設(shè)備簡單，有點(diǎn)狀加熱、線狀加熱、三角形加熱等三種，但是很難掌握其操作技術(shù)，如果加熱位置和加熱溫度控制不恰當(dāng)，還會(huì)導(dǎo)致適得其反的作用，因此，采用火焰矯正要具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。機(jī)械矯正是利用機(jī)器設(shè)備來進(jìn)行錘擊、碾壓等手段，強(qiáng)行使變形恢復(fù)原來形狀，此同方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適合大量鋼構(gòu)的變形矯正。綜合矯正是采用機(jī)械矯正和火焰矯正兩種形式共同使用的方法，達(dá)到消除焊接變形的目的，較為常用。

2 焊接變形常采用的火焰矯正方法

以上三種方法是U 型構(gòu)件經(jīng)常采用的矯正方法?；鹧娉C正通常采用氧乙炔火焰，加熱采用中性焰。當(dāng)要求較小的構(gòu)件采用較低的加熱溫度時(shí)，可以采用氧化焰。

火焰矯正時(shí)的加熱溫度表（材質(zhì)為低碳鋼）見表1。

3 工藝過程

3.1 U 型構(gòu)件的扭曲變形 由于U 型構(gòu)件的剛性較大，故矯正扭曲變形時(shí)需要施加一定的外力。即先把焊件放在平臺(tái)上并用拉緊螺栓拉緊，然后同時(shí)加熱兩側(cè)翼板，寬度約為30～40mm，加熱溫度和速度須根據(jù)扭曲程度而定。當(dāng)扭曲變形大時(shí)，加熱溫度要高一些，600℃～700℃，速度變慢，并且要求底板和兩翼板同時(shí)加熱，加熱后立即擰緊螺栓，若這樣加熱仍有扭曲，則需要加熱兩端的腹板，在加熱后同時(shí)擰緊螺栓。待焊件冷卻后，若還有扭曲變形，則需重復(fù)上述加熱過程，不過加熱位置應(yīng)盡可能不與前面的重合。

表1

3.2 U 型槽鋼構(gòu)件的彎曲變形 U 型槽鋼局部彎曲的火焰矯正，用兩把焊炬同時(shí)朝一個(gè)方向加熱槽鋼凸面的邊緣，如圖2 所示。加熱線寬度為10mm，加熱溫度使材料成暗紅色，焊炬移動(dòng)速度約為12mm/s。經(jīng)一次加熱后，變形即可消失。

圖2

3.2.1 在矯正彎曲變形時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)翼板上對(duì)這縱長焊縫由中間向兩端做線狀加熱。為了避免產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，對(duì)兩條加熱帶應(yīng)當(dāng)同步進(jìn)行。為了減少焊接的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)采用低溫和中溫矯正法，但是由于采用此方法不僅會(huì)造成縱向收縮，還具有較大的橫向收縮，因此，比較難把握。

3.2.2 為了矯正構(gòu)件的彎曲變形，應(yīng)當(dāng)在兩個(gè)翼板上做線狀加熱并在底板上做三角形加熱，此方法一般需要橫向線狀加熱20-90mm，此方法具有顯著的效果。當(dāng)板比較厚時(shí)，加熱的寬度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)窄一些，由寬度中間向兩邊擴(kuò)展加熱。最好兩人同時(shí)操作進(jìn)行線狀加熱，此后分別在加熱三角形。三角形寬度不應(yīng)當(dāng)超過板厚的兩倍，與三角形底對(duì)應(yīng)的翼板上線狀加熱相等的寬度。加熱三角形時(shí)應(yīng)當(dāng)從頂部開始，然后從中心向兩側(cè)擴(kuò)展，層層加熱到三角形底為止。加熱腹板的溫度不能太高，否則對(duì)于凹陷的變形很難修復(fù)。

4 注意事項(xiàng)

上述的三角形加熱方法同樣適用于矯正構(gòu)件的側(cè)彎。進(jìn)行火焰矯正時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①采用中溫矯正加熱，并澆少量的水。②溫度過高，易使加熱面發(fā)生變形；③反復(fù)加熱易使構(gòu)件變形相互重疊，加大矯正成本；④由于構(gòu)件加熱不均勻，澆涼水，易使構(gòu)件扭曲變形加大。

5 結(jié)論

工件的變形通過采用以上工藝都控制在了設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，火焰矯正導(dǎo)致的應(yīng)力和焊接應(yīng)力都屬于內(nèi)應(yīng)力。矯正不當(dāng)引起的內(nèi)應(yīng)力、焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力通過迭加會(huì)造成縱應(yīng)力超過運(yùn)行應(yīng)力，從而造成構(gòu)件承載安全系數(shù)的降低。因此，在制造鋼結(jié)構(gòu)時(shí)一定要慎重，通過采用合理的工藝措施以及采用機(jī)械和火焰加熱法對(duì)其進(jìn)行矯正以減少構(gòu)件變形。利用火焰局部加熱時(shí)產(chǎn)生壓縮塑性變形使得較長的金屬構(gòu)建冷卻后收縮來達(dá)到矯正原來焊接變形的目的。

[1]金屬材料的焊接與切割，2002.

[2]焊工手冊(cè)，2004.

[3]喬磊.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的火焰矯正[J].機(jī)械，2009(S1).