焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

张晓晨 林程英

中 车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

摘要：焊接技术是钢结构建造过程中的重要技术组成，焊接质量直接影响着钢结构建造的工程进度和工作安全。焊接工程对焊接工人的焊接技术有着一定的要求，另外，焊接过程很容易受到各方面因素的影响，比如，焊接工人的技术失误、焊接过程的工作环境等，从而使焊接质量得不到有效的保障，焊接变形常有发生，造成极大的安全隐患。鉴于此，本文对焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响进行分析，以供参考。

关键词：焊接工艺；不锈钢；焊接变形；影响

引言

焊接变形的有效控制是进行海上平台钢结构建造过程中的重要工作环节。局部的焊接变形影响着整体的施工质量，整体焊接变形会造成巨大的安全隐患。由于焊接变形受多方面因素的影响，并有多种变形形式，因此，要综合考虑多种原因，结合平台钢结构建设的实际特点，分析焊接变形产生的原因，有针对性地提出解决措施，从而有效地把控变形现象的发生，保证钢结构建造的整体质量。在完善焊接质量管理体系的同时，要加强对钢材料的选用，严格按照质量要求检查焊接情况，并定期对焊接技术人员进行技术培训和技术探讨，在实践中总结经验，不断改进控制措施，推动钢结构焊接质量的不断提升，降低焊接变形给海上平台钢结构建造的整体质量造成的影响。

1钢结构建造中的变形形式

由于焊接技术容易受到周围环境的影响，所以在焊接过程中，会因为各种原因而导致焊接变形情况的发生，不同原因造成的变形形式也有所不同。目前，海上钢结构建造中经常出现的两种变形形式为温度变形和相互作用力变形。焊接过程中，各部分组件之间由于焊接温度不同导致受热不均匀、从而引发体积膨胀不均匀的局部变形。钢结构的建造必须严格按照组装步骤焊接完成，局部发生变形会导致各部分的受力不均匀，相互作用力之间相互挤压，使局部变形蔓延为整体变形。焊接变形的整体质量是由各部分部件质量所决定的，受焊接技术的差异和组装过程的影响，还可将变形形式分为弯曲变形、收缩变形以及扭曲变形。焊接变形情况在钢结构建造中频繁发生，并给施工人员增加了大量的矫正工作。因此，在钢结构建造过程中有效控制焊接变形，对保证海上平台钢结构建造的施工质量和施工进度有着重要作用。

2焊接顺序对焊接变形的影响

在焊接的过程中，焊接顺序可以直接引起焊接残余应力的发生，因为焊接中焊缝处热量处于集中情况下，焊接顺序的应用可以使周围的金属材料在受到挤压的过程中逐渐变形，从而形成焊缝处及焊缝周边有残余应力的发生。有效的焊接顺序可以将获得的最大等效力集中在焊角缝处，使焊缝区域在底板宽度的方向中慢慢形成横向收缩，并将从方形法兰的宽度中心焊延伸到长度中心焊的焊接中，在对称焊接的顺序下将超出焊缝温度的材料作为中心熔点，待焊接后冷却至室温中可以改善焊接的残余应力及焊接变形情况，用以控制焊接变形量。

3结构焊接热变形的影响因素

3.1焊接方法及其工艺因素

一般情况下，机械焊接制造过程中常用的焊接方法主要有埋弧自动焊、手工电弧焊、CO2气体保护焊等几种。操作人员在焊接作业过程中采用的焊接方法不同，焊接过程中产生的热量以及焊接完成后钢结构出现的变形也不同。即便是同一种焊接方法，在实际操作的过程中，也会因为焊接工艺规范的不同，而出现不同的焊接变形问题。操作人员必须在机械焊接作业开始前，制定明确的焊接工艺指导书，同时确保作业现场环境的温度和湿度符合钢结构焊接的要求，才能确保钢结构焊接作业的有序进行。

3.2焊缝位置

钢结构的焊接工作，主要是通过局部加热的方式对不同部分的构件进行衔接。由于不同焊接位置的构件焊接所需温度不同，很容易造成受热不均匀或冷却程度不一致的情况，从而导致出现焊接局部变形。但是，钢结构的建造过程是由各个构件经过一步一步组装焊接而成，如果不能对中间部分出现的变形情况进行有效的矫正与控制，则会影响钢结构的整体质量。因此，在焊接过程中，焊接位置的选择一般选在对称位置的截面上，或者使焊缝的位置更接近于中性轴，以此降低梁和柱等构件发生弯曲变形的概率，还能够相互抵消各种构件之间的相互作用力，从而有效保证海上平台钢结构建造的整体施工质量。

4优化焊接工艺、预防不锈钢焊接变形的具体方法

4.1焊前准备

为控制装配间隙，采用了激光切割来保证下料精度；如有较大的错边，应采用整形的方法，不能用千斤顶、锤击、焊接拉筋等强制组装，以免造成大的装配应力。焊道两侧不能刷石灰水，以免焊接机器人喷嘴传感器不能顺利找点定位。定位采用FCAW，点焊时要保证焊到坡口根部且无夹渣等缺陷。在保证强度的情况下，焊点宜薄；装配好的滤盘吊装至机器人焊接平台指定位置，并将凹起的一面作为内表面，焊接前应清除焊接区域的表面氧化层及油污、点焊渣壳、如有必要使用压缩空气吹扫及丙酮清洗。防止对焊接质量产生不良影响，避免焊接返修。

4.2控制焊接工艺及焊接方法

机械焊接作业过程中采用的技术规定主要包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接顺序、焊接操作、工艺参数、焊后处理等几方面的内容。焊接工人必须在焊接作业过程中，确保工艺操作的科学性与合理性，才能达到提高机械焊接质量的目的。另外，操作人员必须在焊接作业过程中，严格按照机械焊接的要求控制机械结构的焊接问题，避免结构焊接温度不符合影响机械结构焊接的质量。

4.3完善管理制度，提升焊接技术

随着现代焊接技术的不断改革创新，已经具备相对成熟的技术体系，具有独特的优势，并在钢结构建造中占据着重要地位。但由于其在施工过程中很容易出现变形现象，影响着钢结构建造的整体施工质量。因此，为了更好地控制海上平台钢结构建造的变形现象，首先，要及时完善相关的管理制度，设立焊接质量管理体系，管理工作者要时刻监督焊接技术人员在施工过程中严格按照结构设计参数进行焊接，遵循正确的焊接顺序，遵守相关的施工要求，认真检查焊接质量。另外，管理人员要对焊接技术人员进行严格把关，确保相关施工人员具备丰富的焊接工作经验和符合要求的技术水平。除此之外，要定期对焊接技术人员进行专门的技术培训，学习先进的焊接技术，配备先进的焊接设备，从而有效保障海上平台钢结构建造过程中的整体施工质量，避免因质量问题造成安全事故。

4.4柱、梁腹板的波浪变形

寻找波峰处，通过圆点加热法辅以手锤的方式实现对变形的有效矫正，此过程中加热圆点直径需得到有效控制，普遍介于100～200mm，以中温矫正较为适宜，达到波峰时增设垫板并捶打，从而达到加热区金属受压的效果，后续经冷却后即可恢复平整状态。

结束语

减小结构焊接变形量的方法就是将焊接的顺序调整并对其结构进行优化，焊接顺序的调整在实际生产过程中比较简单，调整中所需要的成本也较低廉，将其结构优化可以很大程度地控制焊接变形的出现，同时在有限元模型的使用中可以利用不同的焊接顺序对结构件可能出现的变形情况进行预测，根据预测的结果改进就可以促进焊接结构的完整性及焊接质量的优质性。

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