厚壁鋼管結構件的開裂原因及改進措施

郭建霞 張海燕

厚壁鋼管結構件的開裂原因及改進措施

郭建霞 張海燕

本文就厚壁鋼管與厚鋼板的焊接后，厚壁鋼管出現開裂的情況進行了分析，以及如何改進進行了詳細的介紹。

我公司在制作變壓器油箱時，其中鑲嵌在箱壁上的一件厚壁鋼管+厚鋼板焊接的厚壁鋼管結構件，在焊接、矯正完變形后發生了厚壁管開裂的問題，如圖1、圖2所示。厚壁鋼管結構件是由Q345B材料的25mm厚鋼板、20mm厚無縫鋼管及其他厚度分別為20、16mm的加強鐵組焊而成，焊腳高度為10～15 mm。

1. 厚壁鋼管結構件的加工情況及開裂原因分析

經現場了解加工情況，厚壁鋼管結構件的開裂應屬于是焊縫集中，且在焊接過程中未遵循焊接、整形的順序，而是待所有工件全部焊接完畢后進行機械矯正，致使工件內部應力過大，導致厚壁管整形后出現了自立加強鐵的頂部焊腳位置開始向兩側延伸的裂紋。厚壁鋼管結構件的加工流程如圖3所示。

從圖3可看出，鋼管側的焊縫焊接完畢后25mm厚的鋼板會

出現上凹下鼓的焊接變形，工件的平整度超差不符合要求，同時工件內部會存在大的焊接應力而無法釋放。由于所有焊縫全部焊接完成，借助火焰加熱已無法達到矯正變形的效果，所以這種情況下使用了機械整形的方法矯正變形，而在沖頭壓制過程中立加強鐵上部的焊縫位置承受的拉應力最大，而對焊縫來講，熱影響區和焊腳位置為應力薄弱點，所以造成了厚壁管開裂問題。

2. 厚壁鋼管結構件加工方法的改進

從開裂的原因分析來看，厚壁鋼管結構件主要應從如何減少焊縫內應力、調整焊接與整形的順，來序保證工件加工的要求。調整工藝主要從第3道工序開始，具體的改進工藝如圖4所示。在焊接過程中可借助平臺加以固定，以減小焊接變形。

調整改進后的工藝雖然較之前的加工相對繁瑣，但是這樣操作不僅易于保證產品的各項尺寸要求，而且會大大降低工件的焊接內應力，減小或避免焊縫的開裂幾率。

3. 結語

對需要通過實施焊接操作完成的一些大型鋼結構件，在加工過程中焊接的方向、順序，焊接與整形的先后順序以及時機的把控等都是非常關鍵的，也是必須要掌握的。在加工前不要急于盲目的操作，應根據所加工工件的結構分析工件點裝、焊接、整形的先后順序、變形控制方法等，好的方法會達到事半功倍的效果，否則就會因出現開裂、變形無法控制而導致工件返工甚至報廢的后果。

圖1 鑲嵌在箱壁上的厚壁鋼管結構件

圖2 厚壁鋼管結構件的厚壁管開裂

圖3 厚壁鋼管結構件的加工流程

圖4 調整改進后的加工流程

郭建霞等，保定天威電氣設備結構有限公司。