U 型槽鋼構件火焰矯正

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中原總機石油設備有限公司，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

在我們的工作中經常制作一些鋼結構，這些構件在制作的過程中都存在焊接變形問題。為了使焊接鋼結構產品符合質量安全的要求，當焊接鋼結構產生的變形超過了技術設計運行的變形范圍，就應當采用適當的措施對其進行矯正。如果不對焊接變形采用矯正措施，除了影響結構的整體安裝外，還會降低產品的安全可靠性。

實踐證明，多數構件的變形都是可以進行矯正的。其原理是：為了抵消已經發生的變形，需要設法制造新的變形，從而恢復或達到所要求的形狀和尺寸。

1 U 型槽鋼變形的分析

在機械制造業的生產過程中，常會使用到自制的U型鋼構件，但預制完后都會出現不同程度的焊接變形，最易出現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問題的措施和方法。

在生產過程中，機械矯正、火焰矯正和綜合矯正等是應用最為普遍的矯正方法。火焰矯正使用的設備簡單，有點狀加熱、線狀加熱、三角形加熱等三種，但是很難掌握其操作技術，如果加熱位置和加熱溫度控制不恰當，還會導致適得其反的作用，因此，采用火焰矯正要具有豐富的實踐經驗。機械矯正是利用機器設備來進行錘擊、碾壓等手段，強行使變形恢復原來形狀，此同方法費時費力，不適合大量鋼構的變形矯正。綜合矯正是采用機械矯正和火焰矯正兩種形式共同使用的方法，達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 型構件經常采用的矯正方法。火焰矯正通常采用氧乙炔火焰，加熱采用中性焰。當要求較小的構件采用較低的加熱溫度時，可以采用氧化焰。

火焰矯正時的加熱溫度表（材質為低碳鋼）見表1。

3 工藝過程

3.1 U 型構件的扭曲變形 由于U 型構件的剛性較大，故矯正扭曲變形時需要施加一定的外力。即先把焊件放在平臺上并用拉緊螺栓拉緊，然后同時加熱兩側翼板，寬度約為30～40mm，加熱溫度和速度須根據扭曲程度而定。當扭曲變形大時，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，在加熱后同時擰緊螺栓。待焊件冷卻后，若還有扭曲變形，則需重復上述加熱過程，不過加熱位置應盡可能不與前面的重合。

表1

3.2 U 型槽鋼構件的彎曲變形 U 型槽鋼局部彎曲的火焰矯正，用兩把焊炬同時朝一個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，焊炬移動速度約為12mm/s。經一次加熱后，變形即可消失。

圖2

3.2.1 在矯正彎曲變形時，應在兩個翼板上對這縱長焊縫由中間向兩端做線狀加熱。為了避免產生彎曲和扭曲變形，對兩條加熱帶應當同步進行。為了減少焊接的內應力，應當采用低溫和中溫矯正法，但是由于采用此方法不僅會造成縱向收縮，還具有較大的橫向收縮，因此，比較難把握。

3.2.2 為了矯正構件的彎曲變形，應當在兩個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。當板比較厚時，加熱的寬度應當適當窄一些，由寬度中間向兩邊擴展加熱。最好兩人同時操作進行線狀加熱，此后分別在加熱三角形。三角形寬度不應當超過板厚的兩倍，與三角形底對應的翼板上線狀加熱相等的寬度。加熱三角形時應當從頂部開始，然后從中心向兩側擴展，層層加熱到三角形底為止。加熱腹板的溫度不能太高，否則對于凹陷的變形很難修復。

4 注意事項

上述的三角形加熱方法同樣適用于矯正構件的側彎。進行火焰矯正時應注意以下幾點：①采用中溫矯正加熱，并澆少量的水。②溫度過高，易使加熱面發生變形；③反復加熱易使構件變形相互重疊，加大矯正成本；④由于構件加熱不均勻，澆涼水，易使構件扭曲變形加大。

5 結論

工件的變形通過采用以上工藝都控制在了設計范圍內，火焰矯正導致的應力和焊接應力都屬于內應力。矯正不當引起的內應力、焊接內應力和負載應力通過迭加會造成縱應力超過運行應力，從而造成構件承載安全系數的降低。因此，在制造鋼結構時一定要慎重，通過采用合理的工藝措施以及采用機械和火焰加熱法對其進行矯正以減少構件變形。利用火焰局部加熱時產生壓縮塑性變形使得較長的金屬構建冷卻后收縮來達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，2004.

[3]喬磊.鋼結構焊接變形的火焰矯正[J].機械，2009(S1).