橫焊平對接低碳鋼板的焊接變形控制措施探析

劉承濤 趙克磊 江昆

摘要：伴隨著我國的經濟大力發展，社會在不斷地進步，海洋工程也備受人們的重視。進行海洋工程裝備制造的過程中，焊接作為加工制造工藝中最重要的一個環節，焊接在實際的應用中起著重要的作用，被廣泛地應用，同時它還有很多優勢，但進行鋼結構焊接的過程中容易出現變相的問題。本文將結合實際情況對焊接工藝及焊接變形的預處理進行詳細分析，以期為今后開展的相關工作提供寶貴經驗。

關鍵詞：焊接工藝；焊接變形；預處理

引言

隨著我國工業技術的不斷發展，由于具有良好的使用性能，的應用范圍也逐步增多。加工工藝中，焊接工藝是最為常見的，在焊接中會產生大量的熱量，散去后構件可能會出現變形現象，在當前我國焊接工作中無論是操作技術還是機械設備，相比較國外而言都較為滯后，所以極可能出現變形現象，會對構件產生一定的影響，也會影響使用性能。所以必須有效避免這一現象，找準構件變形的具體原因，才能夠找到最為合理的解決方法。

1、焊接相關概述分析

對于加工工藝而言，其是工業生產領域的重要加工方式。而焊接作為加工的重要組成部分，在不銹鋼加工中占據十分關鍵的地位。由于焊接工藝的投入成本相對較少，加之該工藝可以適用于相對惡劣的焊接環境中，所以被業內人士廣泛應用到工業生產和加工中。焊接主要是通過對局部部件的加熱和冷卻，使其完成相應的焊接工裝。需要注意的是，一旦部件加熱過程中無法確保其均勻受熱，此時需要進行有效的處理，包括材料和結構兩個方面，以防止不均勻膨脹問題的出現。對于出現不均勻膨脹的現象，主要是變形應力存在的影響，對于焊接中的變形應力而言，其主要包括以下幾個方面，即橫向收縮變形、縱向收縮變形、彎曲變形以及波浪變形等，需要業內人士給予足夠的重視。

2、焊接工藝對焊接變形的影響因素

2.1 焊接方法

當前我國工業發展過程中，焊接的方法主要有電弧焊、氬弧焊與保護焊等等。方法對于焊接產生的變形影響也大有不同，主要原因在于在焊接過程中會產生大量的熱量，是導致構件產生變形的重要因素，要想有效避免焊接方法產生的變形，就必須結合構件的功能，科學合理的選擇具體焊接方式。合理的焊接方式能夠有效避免此類問題的發生，在焊接過程中，由于構件出現應力變化也會產生變形現象，所以應當根據上述方法有效避免。

2.2 焊接順序

焊接操作中應當重視焊接操作順序，如果難以根據順序進行操作，會對焊接產生極為嚴重的變形影響。在日常生活中材料的應用范圍廣泛，根據大部分案例都能夠證明焊接順序的重要意義。例如對焊接變形的影響而言，主要原因在于改變了焊接順序。例如前后操作出現顛倒現象，嚴重影響著構件，由于分布狀態和應力發生改變，所以出現了焊接變形現象。或者是焊接順序依據不夠科學合理，在焊接過程中焊接變形現象的概率也會進一步加大，焊接操作過程中必須有效了解的功能與需求，可能會發生焊接變形的部位進行有效的焊接操作，例如構件如果有縫隙必須馬上開始焊接，如果縫隙在焊接前出現，重視焊接過程中的縫隙處理工作通過分段進行了解構件的焊接順序，才能夠有效控制焊接變形現象。雖然部分不銹鋼并不是共同焊接的，在超構件焊接過程中，由于難度較大是難以根據相關順序進行焊接，所以必須要考慮焊接過程中出現的變形情況，才能夠有效明確焊接順序。

2.3 焊接過程

鋼構件固定與定位也會對變形產生嚴重的影響，焊接工作過程中定位是最重要的，固定則在第二重要位置。如果固定與定位位置出現偏差，并未根據相關標準操作及可能會導致構件的部分受力不勻產生現象，但是如果兩個步驟均出現誤差構建也難以使用，會產生極為嚴重的影響。根據當前行業的發展現狀，我們能夠看出由于固定和定位產生的焊接變形現象極為嚴重，問題的原因在于部分操作人員出現操作失誤，焊接經驗不足，并未根據相關的操作流程進行工作。

2.4 焊接參數

這些參數影響主要體現在電流與電弧電壓中，應當確保焊接方法與順序，但是卻不能有效固定變形數值，所以在構件焊接過程中，焊接電流與構件大小有著密切的關系，如果構件越大，就應當應用較大的電流，為了進一步減少局部受熱現象，必須嚴格控制電流，將電流控制在合理的范圍內。

2.5 焊接速度影響研究

對于焊接而言，通常使用的方法是激光焊接，而激光焊接速度對于構件變形問題影響較大，主要體現在以下兩個方面：第一，當激光焊接速度較慢時，會導致熔池溫度的影響造成金屬融化過大，最終形成不同的凹陷，影響到產品的質量；第二，當激光焊接速度較快時，由于溫度過高使得金屬液態無法正常重構，最終出現變形問題。另外，對于激光焊接而言，容易受到空氣的污染，最終影響產品質量。因此，在實際的焊接過程中，相關人員要在控制好焊接速度的前提下，在產品表面增加焊接氣體保護層，確保激光焊接中不會讓產品受到空氣的污染，最終確保焊接的高效進行。

3、應對焊接變形的預處理措施

預處理主要是為了最大程度上減少焊接變形問題而針對型材進行處理，通過采取這種方式來避免焊接過程中可能產生的結構變形情況 [3]。在這一過程中，焊接技術人員首先需要完成的是金屬表面的清潔工作。由于型材會在很長一段時間暴露在外界環境中，而在這一過程中金屬表面會附著諸多油污、銹蝕、氧化皮、灰塵等，會在一定程度上影響到焊接質量，因此焊接技術人員需要將這些附著在型材表面的物質進行去除，以避免出現夾渣、氣孔等焊接缺陷，而金屬表面的耐腐蝕性也可以進一步提升，從而在最大程度上規避焊接問題。在型材預處理環節，主要是可以通過化學、機械處理兩種方式，如機械酸洗、噴丸法、人工打磨等。其次，為了避免出現焊接變形問題，焊接技術人員還應該對焊接方向進行合理布置，可以采用逆向分段焊接法、中間向兩側分段退焊法，以此來減少殘余變形出現的可能性。在此基礎上，焊接技術人員還應該合理安排焊接順序，在構建數量、間隔相互較大的情況下，可以采用跳焊法，使得熱量分布更為平均，達到減少結構焊接變形的目的。最后，剛性固定。由于焊接變形是在焊接過程中必然會出現的問題，因此應在事前就充分做好相關準備工作，通過采取外加剛性拘束的方式，來防止在焊接過程中可能會出現的自由變形情況。這種固定方式大致可以被分為兩種：第一種是利用薄板型焊件固定在剛性平臺上，在焊接完成以后進行拆除；第二種是臨時支撐增加的拘束，在一些較為容易變形的焊接部位，增加一些支撐或者拉桿，讓這些支撐結構對于產生一定的支撐作用，從而增加易變形處的剛度，進而有效減少在焊接過程中可能出現的結構變形情況。

結束語

綜上所述，在今后發展的過程中儼然已經成為現階段產業加工過程中的一項重要內容，需要做出進一步完善，只有這樣才可以在最大程度上保證結構焊接質量。因此在今后施工的過程中，技術人員必須要掌握正確的焊接工藝，同時充分了解結構變形的主要類型，然后根據工程的實際情況，對各種不同種類材料的預處理工作，從而實現焊接變形的有效控制，保證工程質量。

參考文獻

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[4]劉云峰，單玉新，蘇燕宏.焊接變形分析及預防措施研究[J].煤炭科學技術，2018，46（S2）：183-186.

（作者單位：中車青島四方機車車輛股份有限公司）