1、不銹鋼焊接成型的變形控制與分析摘要：介紹了不銹鋼焊件在焊接成型過程中幾種常見的變形形式，并詳細分析 了不銹鋼焊件焊接過程中各種變形產(chǎn)生的原因，針對不銹鋼焊接變形產(chǎn)生的原因 進行具體研究探討，并通過針對性的改善措施、加強焊接成型控制，從而完善焊 接工藝，進一步提高焊接構(gòu)件質(zhì)量。關(guān)鍵詞：焊接工藝；焊接變形；焊接應(yīng)力；不銹鋼焊件刖言目前，隨著社會的進步，科技的發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)離不開焊接，與此同時不 銹鋼產(chǎn)業(yè)近年來有了突飛猛進的進步，所以不銹鋼領(lǐng)域是目前科技建設(shè)的研究熱 點。由于不銹鋼在應(yīng)用過程中需要進行焊接成型，所以關(guān)于不銹鋼的焊接問題也 逐漸凸顯出來，由于不銹鋼材料熱膨脹系數(shù)比較大很容易產(chǎn)生焊接變

2、形，且焊接 變形明顯，嚴重影響其使用性能。焊接變形是因為在焊接過程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力 不均勻造成的。在焊接時，不銹鋼材料的焊接接頭受到不均勻的加熱和冷卻從而 產(chǎn)生了焊接應(yīng)力，溫度場的不均勻?qū)е铝瞬讳P鋼材料的不均勻膨脹，在溫度高的 地方，焊接件膨脹度大，在溫度低的地方焊接件膨脹度小。在對薄壁不銹鋼進行 焊接時，產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會使其腔體產(chǎn)生變形。焊接工藝是很復(fù)雜的，焊接件也 是有很多樣式，所以很難形成一個完整的研究焊接變形的體系，本文主要對常見 的幾種焊接變形進行論述研究。一、幾種常見的不銹鋼焊接變形焊接過程的焊接應(yīng)力是非常復(fù)雜的，不同形式的焊接方法、破口形式，不同 的點、固焊的長度和數(shù)量，施焊的順

3、序不當?shù)纫惨滓鸷附訒r接頭及焊件溫度分 布不均，會使不銹鋼焊接件產(chǎn)生角變形、波浪變形、復(fù)雜變形等等。這里主要介 紹幾種常見的焊接變形形式。1.1角變形在對不銹鋼焊接件進行焊件時，焊縫多為是上寬下窄的V型坡口，這樣就造 成了焊縫的厚度方向上的橫向焊接收縮量是不一樣的，由于焊縫上面寬，所以上 部的收縮量會大一些，焊縫下面窄，在焊縫下部的收縮量會相對小一些。焊縫上 下的焊接收縮量存在差異，就造成了焊接件的兩側(cè)向上翹起的現(xiàn)象，就形成了角 變形，通常是通過變形的的變形量來對角變形進行衡量。1.2波浪變形波浪變形指的是在對焊接件進行焊接后焊接件產(chǎn)生波浪狀的變形。波浪變形 是指距離焊縫近的地方會產(chǎn)生拉應(yīng)力，

4、距離焊縫遠的位置就會產(chǎn)生壓應(yīng)力，當壓 應(yīng)力比較大時，薄板的表面就會失去原來的穩(wěn)定性從而產(chǎn)生波浪變形，當在比較 窄的地方有多條焊縫時，因為每條焊縫的角變形連到了一起，也會產(chǎn)生波浪變形 的現(xiàn)象。1.3收縮變形經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在焊接完成后，焊接件比焊前縮短了，這種現(xiàn)象叫做收縮變形。收 縮變形有橫向收縮和縱向收縮兩種形式，當焊接完成后，如果焊件在垂直于焊縫 的方向縮短了，稱之為橫向收縮，如果焊件在平行與焊縫的方向發(fā)生的收縮，這 種現(xiàn)象稱之為縱向收縮。1.4彎曲變形當沒有對稱布置焊縫位置或者焊接時焊件的斷面形狀不對稱時，焊縫的收縮 還導(dǎo)致焊件產(chǎn)生彎曲變形。1.5扭曲變形焊縫的角變形在沿焊縫方向不是均勻分布時會產(chǎn)

5、生扭曲變形。當在焊件上有 多條平行的長焊縫時容易產(chǎn)生扭曲變形。通常是由于焊接順序或者焊接方向不合 理造成的扭曲變形。二、焊接變形的原因及其對不銹鋼件產(chǎn)生的影響焊接過程的熱輸入分部不均勻是產(chǎn)生焊接變形的根本原因，在焊接過程中， 焊接接頭為熱量集中點，然后溫度由焊縫向周圍擴散，從而使不銹鋼件產(chǎn)生局部 受熱，引起焊接件表面或者內(nèi)部發(fā)生變形。焊接后在焊件內(nèi)的殘余焊接應(yīng)力引起 了各種形式的焊接變形，焊接變形與焊接件材料的形狀、物理特性以及焊接的工 藝過程緊密相關(guān)。在焊接工藝中，焊縫及其附近會形成比較大的殘余焊接應(yīng)力， 殘余焊接應(yīng)力會使焊接件產(chǎn)生焊接變形并且嚴重影響其承載能力。并且還會有凹 坑、余高、咬邊

6、等現(xiàn)象出現(xiàn)在焊縫的焊趾位置，出現(xiàn)這些現(xiàn)象的焊縫很容出現(xiàn)裂 紋，嚴重影響不銹鋼焊接件的使用性能。在焊縫附近有很大的殘余應(yīng)力，這些殘 余應(yīng)力會降低不銹鋼焊接件的承載能力，當殘余應(yīng)力與實際承載力相疊加超過材 料的屈服極限時，焊接件的焊縫處就會出現(xiàn)彎曲甚至斷裂現(xiàn)象，存在安全隱患。三、不銹鋼焊接變形的控制措施3.1焊前控制在焊接前預(yù)防焊接變形的控制手段主要有剛性固定組裝法、預(yù)防變形、預(yù)拉 伸等方法，針對不同的不銹鋼焊接構(gòu)件，所選擇的控制方法也有所不同。預(yù)防變 形法主要是在焊接前針對構(gòu)件的形狀大小做出焊接變形預(yù)測，往往需要進行嚴格 的測量和評估，特別是對于大型不銹鋼件而言，預(yù)測變形結(jié)果是進行預(yù)防變形控 制

7、的基礎(chǔ)。焊接前根據(jù)焊接變形的預(yù)測結(jié)果對構(gòu)件進行與變形預(yù)測方向相反的調(diào) 整，以便與焊后的變形進行抵消，也是施工現(xiàn)場最常用的一種控制方法。預(yù)拉伸 方法則主要是對構(gòu)件進行預(yù)熱，消除構(gòu)件殘余應(yīng)力，預(yù)熱溫度一般控制在200 400C之間，能夠消除50%90%的殘余應(yīng)力，這種方法效果十分顯著。剛性固 定組裝法則是通過對焊接構(gòu)件的全方位固定來防止焊接變形，一般需要特定的胎 具。3.2焊接過程控制在焊接過程中對于焊接變形的控制應(yīng)當在焊接方法、焊接工藝參數(shù)方面進行 嚴格的選擇，針對焊接構(gòu)件的特點選擇相應(yīng)焊接方法。其次在焊接過程中對于焊 接變形進行控制還應(yīng)當提高焊接人員的業(yè)務(wù)水平，作業(yè)人員應(yīng)嚴格遵守操作規(guī)范 及工

8、藝卡設(shè)定的焊接工藝參數(shù)，禁止隨意更改焊接電流及焊接速度，確保小的線 能量輸入，每層焊縫的層間溫度嚴格控制在100C以內(nèi)。同時，焊接時對于管材 可將圓周劃分為四個區(qū)域，首先進行定位點焊，然后對稱焊接；3.3焊后矯正在焊接后如果出現(xiàn)了焊接變形，則需要進行矯正。主要采用機械矯正和火焰 矯正法，機械矯正主要采用壓力機、矯正機或手工錘擊的機械方法產(chǎn)生新的塑性 變形，與原變形互相抵消，從而起到矯正的目的，機械矯正對于強度較高鋼應(yīng)慎 用?；鹧婕訜岱訜釙r產(chǎn)生的局部塑性來抵消焊接變形。整體而言，焊接后矯正 可能在會在一定程度上造成對不銹鋼構(gòu)件的損害，而對于矯正方法的選擇應(yīng)當更 加慎重，同時應(yīng)當注重在焊接前和焊

9、接過程中對焊接變形進行控制，盡量避免在 焊接后進行矯正。結(jié)束語本文主要論述了幾種常見的焊接變形的形式，并且具體分析了各種焊接變形 產(chǎn)生的原因以及焊接變形對不銹鋼件產(chǎn)生的影響，針對各種不同的焊接變形可以 采取相應(yīng)的措施，有效預(yù)防焊接變形，確保不銹鋼焊接件的精度和承載能力不受 影響。參考文獻：現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范.GB50236-2011 ,15-17.工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范.GB 50235-2010.29-30.王步美，陳挺，徐濤等.焊接工藝對奧氏體不銹鋼焊接接頭應(yīng)變強化性能的 影響J.機械工程材料，2013 (2)： 29 33.趙昌盛等.不銹鋼的應(yīng)用及熱處理M.北京：機械工業(yè)出版社，2010 (18).陳劍虹譯.不銹鋼焊接冶金學及焊接性M.北京：機械工業(yè)出版社，2008 (