淺談焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響

胡云

摘要：加工不銹鋼構件時經常用到焊接工藝，不同焊接工藝會嚴重影響到不銹鋼焊接變形。為有效控制不銹鋼焊接變形，文章分析了焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響特征、程度，并提出了優化焊接工藝的策略，以期在不銹鋼焊接中制定焊接方案，使焊接出的不銹鋼構件更牢固、更美觀。

關鍵詞：不銹鋼構件；焊接變形；焊接工藝；焊接方法；焊接順序 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG441 文章編號：1009-2374（2016）30-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.038

隨著社會的發展、科技的進步，人們生產生活中用到的不銹鋼構件越來越多。在不銹鋼加工中，最為普遍與實用的加工方式就是焊接，由于實際焊接過程中，會有大量熱量產生，冷卻焊縫后，焊接變形通常都比較大，這些變形主要是縱向收縮、橫向收縮、縱向彎曲、角變形等，在生產生活中我們發現，焊接變形會嚴重影響到不銹鋼加工，不僅會對其美觀造成影響，而且還會對不銹鋼構件的使用性能造成嚴重影響，為此我們必須重視研究焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響。

1 焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響分析

1.1 焊接方法

焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊等是我們當前常用的焊接方法。隨著焊接方法的不同，它們影響不銹鋼焊接變形量也不同，很多焊接方法會使不銹鋼焊件出現局部過熱現象，冷卻焊縫后出現變形現象，如在使用焊條電弧焊時，通常不銹鋼焊接的橫向收縮變形會很大。為有效減少這種變形，我們在選擇不銹鋼焊接方法時，應根據不銹鋼構件的實際結構與要達到的功能需求，來科學、合理地選擇焊接方法，選擇的焊接方法應具有一定針對性，若在不銹鋼構件焊接方法的選擇上，沒有以不銹鋼構件的特點為基礎，這樣很容易產生較大焊接變形。此外，在進行不銹鋼構件焊接時，構件內部應力也會有很大變化，這種變化也可能引發構件變形，在選擇不銹鋼構件焊接方法時，選用的焊接方法最好能把這種構件內部應力變化消除，這樣可使構件的焊接變形達到最小。

1.2 焊接順序

焊接順序會嚴重影響到不銹鋼焊接變形，經過大量的試驗研究人們發現，就影響不銹鋼焊接變形的所有因素而言，影響最為顯著的因素就是焊接順序，殘余應力分布與應力狀態情況是焊接順序影響不銹鋼焊接變形的兩個主要方面，隨著焊接順序的改變，不銹鋼構件殘余應力實際分布與實際應力狀態也會改變較大，若選擇的焊接順序不科學、不合理，焊接變形就會很大。通常在進行不銹鋼焊接時，對構件可能產生較大變形的焊縫應進行優先焊接，若焊接過程中，發現待焊構件焊縫很長，可采用分段焊接方式進行焊接。此外，在確定焊接順序時，所有構件的焊接也并不是統一的，尤其是對于大型不銹鋼構件的焊接，我們的傳統焊接順序可能會被打破，應在對焊接變形問題進行充分考慮的前提下來確定焊接順序與改變焊接順序。

1.3 構件定位與固定

對不銹鋼焊接而言，構件的定位與固定對焊接變形也會有嚴重影響，在實際操作中最為重要的影響環節就是構件的定位，固定次之，在進行構件定位與固定過程中應用相關測量來輔助，若構件在定位與固定時，存在偏差，沒有按操作規程進行，在夾緊時構件很容易出現不均勻受力，以致外力影響焊接出現變形，此外，構件定位偏差對構件焊接后的使用性能也會造成影響，就以往焊接經驗而言，構件的很多焊接變形都是由構件定位與固定偏差引起的，而要想精確定位與固定構件，相關操作人員應具備一定工作經驗與業務水平，并且要嚴格按規范作業。

1.4 焊接參數

焊接電流、電弧電壓等焊接參數也會影響到焊接變形，如對于電弧焊，電弧的形成主要是靠兩級短路，形成電弧后會迅速加熱中間空氣，熱作用空氣后會形成電離化現象。基于這一原理，我們可知焊接實際電流大小，會對焊接溫度產生直接影響，2500℃～3500℃一般為陰級區溫度，中間弧柱可達5000℃以上的高溫，而焊縫中心點實際溫度通常也在2500℃左右，在進行不銹鋼構件焊接時，隨著構件的增大，焊接電流也會變大，同時為了使焊件局部受熱更均勻，應對焊接電流進行嚴格控制，若焊接電流過小，會對焊接質量造成影響，若焊接電流過大，焊接變形很可能會比較嚴重。

2 預防不銹鋼焊接變形的焊接工藝優化措施

2.1 焊前控制

隨著需焊接不銹鋼構件的不同，我們所采用的焊前預防控制變形方法也會不同，剛性固定組裝法、預防變形法、預拉伸法等是我們經常用到的焊前控制焊接變形方法。預防變形法通常是依據待焊構件的形狀大小在焊接前預測焊接可能的變形，要想預測得更準確，離不開嚴格的測量與科學評估，尤其是在焊前進行大型不銹鋼焊件變形預測時，更是如此，通過預測構件變形結果可有效進行變形控制。在進行焊接前可參照預測的焊接可能變形結果，采用反方向調節法調整構件，這樣可抵消焊后變形。預拉伸法通常采用的是先預熱構件，把構件的殘余應力消除，200℃～400℃為我們通常采用的預熱溫度，這種不銹鋼焊接變形焊前控制法可將焊件殘余應力的50%～90%消除，并且效果顯著。剛性固定組裝法顧名思義就是通過全方位固定焊接構件來對焊接變形進行預防，這樣焊前構件變形預防法需借助特定胎具。

2.2 焊接過程控制

在焊接過程中控制焊接變形，應當嚴格選擇焊接方法與焊接工藝參數，應以需焊接構件的實際特點為基礎進行焊接方法的選擇。如可把跟蹤激冷、隨焊兩側加熱、碾壓等方法應用于焊接過程，這樣可對焊接變形問題進行更好的控制，采用隨焊兩側加熱技術可更加均勻地分布縱向應變，使殘余應力減小，相對于隨焊兩側加熱技術而言，隨焊碾壓應有特殊設備進行輔助，存在較大的應用限制。同時在焊接過程中，要想更好地控制焊接變形，還應重視焊接人員實際業務技能的提高，應依據工藝方案對工藝參數進行嚴格設定，嚴禁對焊接工藝參數進行隨意更改，讓操作者按操作規程嚴格作業，此外還應定期培訓焊接人員，豐富焊接人員的焊接知識，分享焊接人員的實操經驗。

2.3 焊后矯正

在完成焊接后，若焊接變形嚴重，應進行必要矯正。如對于那些局部熱變形，應加熱構件變形區域，這樣可使局部區域進行壓縮性塑性變形的變化，進而抵消部分焊接變形。火焰加熱是我們通常使用的加熱方式，這種方式在使用過程中有方便、簡單的優點，在實際矯正焊接變形中得到了廣泛應用。我們也可以用整體加熱法來矯正焊接變形，先整體加熱構件，然后做必要的鍛造處理，但這種方法不太適用于大型不銹鋼構件焊接變形，具有很多的應用限制，同時焊接后進行矯正可能在某種程度上損害不銹鋼構件。在實際作業中應慎重選擇矯正方法，應盡量在焊接前與焊接過程中控制焊接變形，盡量避免在構件焊接成型后再實施矯正，這樣一來容易損害構件，二來實施困難，矯正效果也不是很理想。

3 結語

總之，焊接變形在不銹鋼焊接中普遍存在，對不銹鋼構件的實際使用性能與美觀性都造成了嚴重影響，而焊接工藝會從多個方面影響到焊接變形，如焊接方法、順序、構件的定位與固定、工藝參數等，為此我們在進行不銹鋼焊接時，必須采取相應措施來優化焊接工藝，爭取把焊接變形控制到最小，具體可通過焊前控制、焊中控制與焊后控制來實現，在每個控制過程中，要以構件的實際情況為基礎，掌握相應的控制技巧，科學、合理地制定控制方案，對構件焊接變形進行全方位控制，只有這樣才能把焊件變形量控制在最小，才能使焊接出的不銹鋼構件更牢固、更美觀，才能更好地為我們的生產生活服務。

參考文獻

[1] 王步美，陳挺，徐濤，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）.

[2] 王飛翔.焊接工藝對SUS444鐵素體不銹鋼焊接接頭組織和力學性能的影響[J].熱加工工藝，2013，（3）.

[3] 楊正.焊接工藝對2205不銹鋼焊接接頭組織和力學性能影響分析[J].科技傳播，2013，（15）.

[4] 申艷麗，孟慶森，張丙靜，石巨巖，岳維恒.焊接工藝對2205雙相不銹鋼焊接接頭綜合性能的影響[J].焊接，2007，（6）.

[5] 王步美，陳挺，徐濤，何華.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）.