李偉達(dá)

摘要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，不銹鋼新型材料在社會(huì)建設(shè)中應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣泛。但基于不銹鋼焊接技術(shù)等方面的因素，使得不銹鋼在焊接過程中出現(xiàn)焊接應(yīng)力控制不好出現(xiàn)變形等情況，對(duì)不銹鋼焊接件的質(zhì)量造成了一定的影響。本文筆者就如何有效控制不銹鋼焊接應(yīng)力和變形的措施進(jìn)行了較為詳盡的分析和闡述。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；焊接應(yīng)力；變形控制；措施

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不銹鋼作為新型材料在國(guó)內(nèi)各大產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，比如重型加工設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，航空航天產(chǎn)業(yè)中重要的、比較復(fù)雜的部件通常都是由不銹鋼構(gòu)成。所以如何控制不銹鋼焊接應(yīng)力及焊接過程中產(chǎn)生的變形，提升不銹鋼焊接質(zhì)量是我們需要研究的重要問題。一般而言，不銹鋼的焊接工藝過程其實(shí)就是對(duì)不銹鋼焊接件局部加熱然后再冷卻的過程。就目前的不銹鋼焊接工藝技術(shù)而言，在不銹鋼件焊接過程中經(jīng)常會(huì)因不銹鋼焊接受熱不均導(dǎo)致焊件發(fā)生不均勻膨脹和收縮，進(jìn)而焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形。常見的焊接應(yīng)力主要有橫向應(yīng)力、縱向應(yīng)力以及厚度方向應(yīng)力等。焊接變形有橫向收縮變形、縱向收縮變形、波浪變形、扭曲變形、彎曲變形和角變形等。不銹鋼部件在焊接過程中存在的惡這些焊接應(yīng)力和變形對(duì)不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量造成的影響較大，應(yīng)引起注意。下文筆者就如何控制不銹鋼焊接應(yīng)力及變形提出了一些可行性措施，望能夠?qū)μ岣卟讳P鋼焊接質(zhì)量有一定的參考價(jià)值。

1.控制不銹鋼焊接應(yīng)力的方法和措施

當(dāng)前多數(shù)的不銹鋼構(gòu)件行業(yè)比較重視不銹鋼焊接件的變形問題，而往往忽視不銹鋼構(gòu)件的殘余應(yīng)力問題。部分企業(yè)在控制不銹鋼構(gòu)件焊接變形方面通常采用在不銹鋼焊接過程中加設(shè)卡具或者支撐等方式來(lái)提高構(gòu)件剛性來(lái)控制變形，雖然不銹鋼構(gòu)件焊接變形問題得到了一定程度的控制，但也增加了不銹鋼焊接應(yīng)力。如果不銹鋼焊接件自身的剛性較大時(shí)，會(huì)因不銹鋼內(nèi)應(yīng)力變大導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)裂紋或裂縫。因此如何控制不銹鋼焊接應(yīng)力是提高不銹鋼焊接件質(zhì)量的關(guān)鍵。

目前比較常用的不銹鋼焊接應(yīng)力控制方法主要有以下幾種：對(duì)鋼材強(qiáng)度級(jí)別高、焊接點(diǎn)復(fù)雜、焊接面積大、焊接拘束力大的不銹鋼構(gòu)件的焊接，一般采用錘擊法或者拋丸機(jī)除銹的方法來(lái)減少殘余應(yīng)力。通過減少焊接層高度和尺寸、降低焊接剛度、合理安排焊接順序以及減小焊接拘束等方法來(lái)最終降低峰值，實(shí)現(xiàn)焊接應(yīng)力均勻分布。

錘擊法減少焊接殘余應(yīng)力是指每層焊道焊接完畢后，利用電動(dòng)錘工具快速地敲打焊接不銹鋼件達(dá)到不銹鋼焊接件產(chǎn)生的塑性變形能夠抵消焊縫冷卻后所產(chǎn)生的拉應(yīng)力?？捎行Х乐购缚p冷卻后所產(chǎn)生的拉應(yīng)力過大造成焊接縫處出現(xiàn)裂縫或者裂紋等質(zhì)量問題。

拋丸機(jī)除銹法指的是利用鋼丸對(duì)不銹鋼焊接件的均勻敲打來(lái)抵消不銹鋼焊接件的焊接應(yīng)力；降低不銹鋼焊接剛度的主要目的是為了保證焊接件能夠自由收縮；在不銹鋼焊接過程中，對(duì)于那些焊接縫較多的焊接件，應(yīng)根據(jù)焊接工藝要求合理安排焊接順序。進(jìn)而按照焊接件的形狀和焊縫位置逐一進(jìn)行焊接；一般是先焊接拘束度比較大且不能自由收縮的焊縫，繼而焊接拘束度比較小且能夠自由收縮的焊縫；先焊接收縮量比較大焊縫，繼而焊收縮量比較小焊縫，這是因?yàn)榫惺仍酱蟮暮缚p，其焊接應(yīng)力也越大，在焊接時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況盡可能少地采用剛性固定方法控制應(yīng)力變形，避免出現(xiàn)焊接拘束度變大，應(yīng)力增大等問題。

2.控制不銹鋼焊接變形的方法和措施

影響不銹鋼焊接變形的主要因素有：焊接熱輸入大小、焊縫截面積大小、焊接形式、焊接方法以及焊接層數(shù)等。

焊縫截面積指的是融合線范圍內(nèi)的金屬面積，焊縫截面積大小對(duì)焊接縱、橫向以及角變形影響最大。焊縫在冷卻過程中產(chǎn)生的塑性變形量同焊接縫面積成正比，即焊接縫面積越大，焊接縫塑性變形越大；在焊接方法、焊縫截面積以及焊接熱輸入大小相同的條件下，不銹鋼焊接件的接頭形式不同，對(duì)接焊、角焊以及堆焊對(duì)焊接橫向、軸向、角變形、彎曲變形的影響也不相同。對(duì)接接頭如果是采用單層焊方式，板厚上部下部收縮量差別、坡口角度以及焊縫橫向收縮都會(huì)增大，極易出現(xiàn)焊接角出現(xiàn)變形現(xiàn)象；對(duì)接接頭采用雙層焊方式，板厚上下收縮量差別較小，坡口角度以及焊縫橫向收縮、角變形也會(huì)減??；

通過上文所述影響不銹鋼焊接變形的因素，可通過以下方法和措施進(jìn)行變形控制。在不銹鋼焊接設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能地減小焊縫尺寸和焊縫數(shù)量；保證焊縫同不銹鋼焊接件同構(gòu)件的中軸線對(duì)稱，且焊接縫位置盡可能地靠近構(gòu)件中軸線和避免焊縫過度集中分布；當(dāng)不銹鋼構(gòu)件焊接縫較多時(shí)應(yīng)科學(xué)合理地安排焊接順序，對(duì)于那些長(zhǎng)構(gòu)件的扭曲，可通過提高構(gòu)件組裝精度以及鋼板平整度等方式校準(zhǔn)間隙和坡口角度；為能夠保證腹板翼板縱向變形、焊縫角度變形與構(gòu)件長(zhǎng)度方向一致，應(yīng)在保證電弧指向或?qū)χ袦?zhǔn)確的基礎(chǔ)上采用構(gòu)件預(yù)留長(zhǎng)度法來(lái)補(bǔ)償焊縫縱向收縮變形；采用焊前反變形方法來(lái)控制焊后的角變形；采用開坡口角對(duì)接焊縫來(lái)應(yīng)對(duì)型接頭板厚較大問題；當(dāng)雙面都能夠焊接操作時(shí)， 可采用雙面對(duì)稱坡口；當(dāng)采用多層焊時(shí)， 可采用與構(gòu)件中和軸對(duì)稱的焊接順序；優(yōu)先采用熱輸入量比較小的二保焊焊接方法，這樣才有效減少焊接面積，保證焊縫完整性。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，在不銹鋼構(gòu)件焊接過程中，焊接應(yīng)力和變形是影響不銹鋼構(gòu)件焊接質(zhì)量的主要因素。為了能夠提高不銹鋼構(gòu)件的焊接質(zhì)量，保證不銹鋼構(gòu)件在應(yīng)用過程中功能性能夠穩(wěn)定發(fā)揮，需要在不銹鋼構(gòu)件焊接過程中認(rèn)真分析研究不銹鋼焊接應(yīng)力和變形問題產(chǎn)生的根本原因，進(jìn)而針對(duì)各種導(dǎo)致焊接應(yīng)力與變形采取措施，最大限度地降低或者消除不銹鋼構(gòu)件焊接后的殘余應(yīng)力和各種變形。

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