焊接工藝對不銹鋼變形的影響

白　濤中國核電工程有限公司，北京　100840

?

焊接工藝對不銹鋼變形的影響

白濤
中國核電工程有限公司，北京100840

摘要隨著我國經濟的快速發展，越來越多的大型設備被運用到裝備制造等高端產業中。而這些設備主要都是由采用不銹鋼材料并經焊接工藝加工而成的各種零部件組合而成的。因此，對不銹鋼的焊接工藝的控制是十分重要的。本文詳細闡述了各種焊接工藝在實際應用中對不銹鋼變形的影響，并對影響的原因及解決措施進行了一一探討，希望對研究焊接工藝對不銹鋼變形的影響及致力于改良焊接工藝的人員有所幫助。

關鍵詞焊接工藝；不銹鋼變形；影響

1　不銹鋼焊接概述

在目前的不銹鋼加工方式中，焊接工藝占了很大比重。這一方面是因為焊接工藝的低廉的成本占有很大優勢，另一方面是該工藝具有很高的使用可靠性及惡劣條件下良好的適應性。在實際的不銹鋼焊接過程中，焊件的局部區域會受到加熱，再經過冷卻凝固等步驟之后便基本完成了焊接的工作。若在加熱過程中無法使得零件吸熱均勻，將會通過影響材料因素和結構因素所構成的內、外拘束度來進一步影響該區域周圍的金屬的運動，從而導致不均勻膨脹的現象，并使其內部出現較大的應力和變形。焊接應力較常見的有縱向應力、橫向應力以及厚度方向應力。而變形則主要分為橫向收縮變形、彎曲變形、波浪變形、扭曲變形以及縱向收縮變形等。另外，不銹鋼的焊接具有很大連續性，這與其他材料的焊接工藝略有不同，需要進行多次的、連續性的加工處理，這在很大程度上增加了焊接的難度。焊接的隱蔽性也是它的一個特點，在實際的操作過程中，深層次的焊接部位往往被遮蓋，這同樣會增大焊接難度。總而言之，在實際焊接工作中，對焊接件的應力和變形有一個較好的控制是保證焊件質量及性能的關鍵。

2　焊接工藝對不銹鋼變形影響的種類及特點

2.1焊接順序帶來的影響

焊接順序會給焊接件的變形帶來較大的影響，當焊接順序出現差錯時，會很大程度上影響應力集中，進而影響焊接質量，嚴重時還會造成產品不合格的情況。焊接順序的影響主要體現在對焊件的應力分布和應力狀態的影響，由于金屬在受熱時其內部的變化是十分錯綜復雜的，無論哪一參數的改變都可能造成巨大的影響，包括加熱時間、加熱溫度、冷卻時間以及加熱順序等，因此，焊接順序的輕微改變可能會使內部的應力的形態大小發生較大變化，從而對其可靠性和使用性能造成影響。不合理的焊接順序會導致焊接變形的存在，這是目前焊接工藝中需要重點防范的地方。對于那些有必要采取卻又可能會造成其它差錯的焊接順序，我們可以考慮引入如分段焊接等方式來盡量減少不良影響。因此，總的來說，焊接順序是需要根據實際情況來進行確定的，再加上必要的檢查檢驗措施，從而更好的保證焊接件的質量。

2.2焊接方法帶來的影響

焊接方法主要有埋弧焊、焊條電弧焊和熔化極氣體保護焊等，不同的焊接方法會對不銹鋼造成不同程度的焊接變形。例如，氣體保護電弧焊是用二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護焊接時的電弧和熔池率，從而達到提高焊接質量，降低焊接件變形的要求。又比如，焊條電弧焊在實際操作過程中，易導致焊件局部過熱，在冷卻之后導致嚴重的應力集中和橫向收縮變形。因此，針對不同的焊件及其焊接變形要求，需采用不同的焊接方法，要針對性的選取焊接方式，不然易導致質量不達標的現象出現。

2.3焊接參數帶來的影響

焊接參數指的是焊接時的電流和電壓方面的參數，該參數的改變會在一定程度上對不銹鋼焊件的變形造成較大影響。在電弧焊中，由于短路而造成的電弧將空氣迅速加熱，從而使空氣發生電離，因此，電流的大小極大的影響了焊接的溫度及焊縫周圍部分。當電流較大時，空氣會加熱到一個相對較高的溫度，從而使焊縫處溫度較高，這將加速焊接過程，同時對人員的技術水平有一個較高要求。若電流較小，將會使得焊縫處溫度較低，從而對金屬的變形產生不同的影響。在實際情況中，較大的焊接件或焊縫需要較大的電流來進行焊接工作，這樣才能產生足夠的溫度，以避免因電流較小溫度過低而產生的焊接變形問題，而當焊接件較小時，采用較小的電流可方便人員對焊接過程更好的進行控制，從而保證焊接質量。

2.4焊接件定位帶來的影響

焊接件的定位和固定也會對不銹鋼的變形產生影響。在焊接的工序中，對焊件的定位是其中最關鍵的部分之一，其次是對它的固定。定位上的失誤會導致應力集中以及變形等一系列無法預測的問題，會造成焊件功能方面無法滿足要求并嚴重影響焊件質量，造成材料的浪費。焊件的受力方向與大小都是需要提前計算好的，不可臨時更改，而定位則恰好決定了力的方向與大小，因此，需要做好定位工作以保證焊接質量，防止過度變形。固定也是很重要的一部分，對焊接件進行固定，防止松動，也可有效防止其變形。由于焊件在被焊接時，組織形態會產生很大變化，若此時罕見沒有受到較好的固定，易發生構件在外力的作用下產生松動甚至變形的情況，影響焊件質量?？偠灾ㄎ缓凸潭ㄖ饕Q于人員的專業素質和個人經驗，是需要相關操作人員重點關注的地方。

3　相應的解決措施

3.1在焊接前進行技術處理

在焊接前對不銹鋼焊件進行如機械性的打磨和處理，并使用有機溶劑清理焊縫，以保持焊縫的清潔，避免有污物和雜質等的殘留，從而保證焊接的正常進行。另外，剛性固定組裝法、預拉伸等也是通過在焊接前對焊件進行處理以防止變形的方法。對于不同結構和大小的焊件，所采用的方法也各不相同。比如，預防變形法是通過在焊接前根據焊件的結構和尺寸做出變形預測，再經過嚴格的計算與校核，從而針對可能出現的變形采取有效的措施進行預防。

3.2在焊接過程中進行控制

在焊件進行焊接的過程中，可通過采取調整參數、選取不同的焊接方法等來進行控制，以對可能出現的變形進行預防。這時應根據具體情況來進行相應的操作，通過焊接過程的特點來選擇相應的措施。例如，在焊接過程中可采取隨焊兩側加熱、隨焊碾壓等方式來控制焊接變形問題，但同時這兩種方法也受到使用設備的限制，因此一般較少采用。另外，在焊接時的控制也受到操作人員的個人素質的限制，若操作不當或未按要求進行操作，會導致更加嚴重的后果，因此，要加大對焊接工作人員的專業培訓，提升相關人員的素質。

3.3在焊接完成后的處理工作

在焊接過程結束后，仍需進行一系列技術處理以減小變形。例如，針對在焊接過程中出現受熱變形的區域，要通過再加熱的方法以及局部壓縮來使其產生相反方向的塑性變形。采用整體加熱的方法也可實現對焊后部件的變形的矯正，但其實際處理過程應更加慎重，以防止造成更嚴重的變形后果。

4　結論

焊接工藝給不銹鋼帶來的變形是不可避免的，但若經過專業人員的較好的控制和處理，亦可使焊件達到所要求的焊接標準，相應的控制設備，高水平的專業人員，良好的管理等都是必不可少的?？偠灾ㄟ^在焊接的前中后三個時期做好相應的控制處理，選擇適宜的方案，全方位的控制焊接變形，才能真正使焊接工藝給不銹鋼帶來的變形問題得到解決。

參考文獻

[1]王步美，陳挺，等．焊接工藝對奧氏體不銹鋼焊接接頭應變強化性能的影響[J]．機械工程材料，2013（2）：29-33.

[2]鄭建西，張連寶，等．不銹鋼復合鋼板的焊接工藝[J].焊接，2014（1）：90-91.

[3]斯重遙等．焊接手冊[M].第2卷.北京:機械工業出版社出版，2013（1）.

中圖分類號TG4

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0112-02