淺析薄板焊接在設備檢修應用中的質量控制

朱忠成

摘 要：薄板焊接在當前的設備檢維修中應用十分廣泛。其變形控制技術是焊接領域的技術困難之一，與材料、焊接工藝、焊接方法等因素有關。在檢維修現場中的空間性、材質等多因素交互作用導致了控制焊接變形技術的復雜性和相互制約作用。目前在設備檢修中主要采用MAG焊（熔化極活性氣體保護電弧焊）或TIG焊（鎢極氬弧焊）焊接工藝進行薄板焊接，利用大電流、高速、高效，熱輸進小的特點開展薄板結構的小變形，進一步建造質量，縮短維護周期，延長服役壽命等具有較大的市場應用。本次研究就是基于薄板焊接在檢修實踐應用中質量控制的一次工藝優化與技術探討。

關鍵詞：設備檢維修;薄板焊接;施焊工藝;質量控制

1、檢修中焊接變形的因素

在設備檢維修中，合適的焊接方法需要考慮生產效率和焊接質量，所以焊接方法、焊接工藝和焊接程序顯著影響焊接變形的水平。因此所采用的焊接方法必須具有高的熔敷效率和盡量少的焊道。

薄板焊接后母材受壓應力區由于失穩而使板面產生翹曲形成的波浪變形;由于焊縫的縱向和橫向收縮相對于構件的中和軸不對稱引起構件的整體彎曲，此種變形為彎曲變形。盡可能減少不必要的焊縫;合理安排焊縫位置：焊縫位置應便于施焊，盡可能對稱分布焊縫;合理地選擇焊縫的尺寸;焊縫設計為角焊縫、搭接焊縫（角焊縫焊接變形小于對接焊縫變形）;

2、點固焊工藝對焊接變形的影響

點固焊在日常檢修中應用較多，不僅能保證焊接間隙而且具有一定的抗變形能力。但是要考慮點固焊焊點的數量、尺寸以及焊點之間的距離。對于薄板的變形來說，點固焊工藝不合適就有可能在焊接之前就產生相當的殘余焊接應力，對隨后的焊接殘余應力積累帶來影響。點焊尺寸過小可能導致焊接過程中產生開裂使焊接間隙得不到保證，如果過大可能導致焊道背面未熔透而影響接頭的美觀連續性。點固焊的順序、焊點距離的合理選擇也相當重要。

3、裝配應力及焊接程序對薄板焊接變形的影響

應盡量減少焊接裝配過程中引起的應力，如果該應力超過產生變形的臨 界應力就可能產生變形。裝配程序注意盡量避免強行組裝，并核對坡口形式、坡口角度和組裝位置;

當采用較大焊接電流和較小焊接速度焊接時焊接試板的縱向撓曲變形量和角變形量都增加。但是在采用小電流和大的焊接速度時，焊接試板的縱向撓曲變形和角變形量也有增大的趨勢，這主要與影響薄板焊接變形因素的復雜性有關。由于在一定的焊接電流和焊接速度下，與焊接間隙存在匹配關系，假如采用小電流使焊縫金屬的中心線不能確保和試板的中心線重合，將嚴重影響薄板焊接的應力分布從而發生變形。所以要綜合考慮焊接規范參數對和焊接間隙對焊接變形的影響。

對接接頭焊接：板厚≤2的無論單面焊還是雙面焊都可以不開坡口;板厚2.5～3.0mm雙面焊可以不開坡口，但只能單面焊時，可以將坡口間隙放大到1～2mm或開坡口焊接;板厚3.0～4.5mm雙面焊時應在背面用小砂輪清根;只能單面焊時都應開坡口;板厚≥4.5mm的無論單面焊和雙面焊都必須開坡口60±5？焊接;對接焊可視坡口間隙的大小情況而決定是加絲焊還是不加絲自熔焊，但應保證背面成形良好;不同的焊接程序對焊接殘余應力的影響不同，注意采用分散對稱焊工藝，長焊縫盡可能采用分段退焊或跳焊工藝;

正確選擇焊接順序。在薄板結構中同時存在對焊縫和角焊縫時，原則上先焊對焊縫，反焊角焊縫。對十字型焊縫和T字型焊縫，更應采取正確的順序，避免焊接應力集中，保證接頭焊接質量。采取對稱于整個鋼結構的中和軸的焊接和采取從中間相兩段焊接，對減少變形十分有利。對鋼結構中強度要求高的重要部位焊接，應盡量使接頭能自由收縮，不受約束。

4、焊接熱輸入對薄板焊接變形的影響

焊接間隙與焊接變形量之間存在匹配關系，即焊接間隙在2～3mm時可獲得比較理想的焊接變形控制量。薄板焊接縱向撓曲變形對焊接熱輸進很敏感，根據實際經驗，要獲得小的焊接變形，必須采用小的焊接熱輸進，避免過大焊接熱輸進引起的嚴重變形。但是考慮到焊縫成形，焊接熱輸進不能過小，只有采用合適的焊接熱輸進才能很好的控制縱向撓曲變形變形。

焊接熱輸入對焊接殘余應力和變形有影響，所以在保證焊縫成形良好的情況下，盡可能采用小的焊接熱輸入，從而保證得到小的焊接應力和變形。如何控制焊接熱輸入包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度的合理選擇，在保證焊透的情況下應盡量使用小的焊接電流。焊工在焊前應檢查坡口的錯邊情況，錯邊量合格后才能施焊。

5.變形控制工藝措施

焊前和焊后的控制措施大多需要專用的工藝裝備，在生產過程中增加了一道工序，并且受工件具體結構的影響，同時結合焊接過程中一些工藝措施進行控制：預先反變形;銅板墊塊散熱法;錘擊或碾壓焊縫釋放應力;焊接加強筋，增加零件剛性。采用多點加熱的方式矯正薄板焊后的凹凸變形，加熱點直徑一般不小于15mm，一般在50～100mm之間，配合使用真空調平機效果更佳。在檢修焊接中，最常用的焊后殘余變形的矯正方法可以分為施力矯正和加熱矯正以及兩中方法的結合運用。采用設計合理的組對組焊胎夾具，將焊件固定起來進行焊接，增加其剛性，達到減小焊接變形的目的，保證裝配尺寸和形位公差要求。

全文總結與展望

設備檢修中，薄板焊接的質量與檢修質量同步。薄板密集焊縫結構焊后，受熱面的縱向收縮引起薄板向受熱面方向的翹曲變形，最終變形為船形彎曲變形。從縱向彎曲變形來看，采用兩端向中間焊的焊接方案的焊接彎曲變形較直通焊略小，焊接方案較優。拉通焊彎曲變形中心接近于板中心，而兩端向中間焊彎曲變形中心偏向板的先焊位置。能影響焊縫金屬斷面面積的因素都能影響焊接試板的縱向撓曲變形。當焊接電流增大，或焊接速度減小、或者焊接熱輸進增加，或者焊接間隙增大，這些因素都將引起焊縫金屬斷面面積的增加，從而使總的縱向收縮應力增加，導致薄板焊接過程中的變形量增加。

隨著技術的不斷提升，薄板焊接也正由手動向激光、自動焊接形式轉變，在今后的薄板焊接工作中，也必然會愈發的自動化、智能化。從而形成對工程、設備檢維修等項目施工質量的可靠保障。

參考文獻：

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