服務熱線：雙芯可調縮孔生產中的焊接變形的現象
2018年11月29日
滄州五森管道有限公司
1、焊接變形的種類
雙芯可調縮孔經過焊接加工后，都會發生一定的形狀改變，雙芯可調縮孔焊接變形的幾種基本形式為：
1.1 線性變形
1)縱向變形：是焊縫縱向收縮引起的;
2)橫向變形：是焊縫橫向收縮引起的。
1.2 角變形
雙芯可調縮孔貼角焊縫上層焊量大，收縮量也大，因此角變形主要是焊縫在其高度方向橫向收縮不均勻引起的。
1.3 彎曲變形
對丁字型截面，雙芯可調縮孔焊縫收縮對重心有偏心距，因而使截面向上彎曲，所以彎曲變形是偏心焊縫的縱向收縮引起的。
1.4 扭轉變形
原因較復雜，主要是焊縫縱向收縮不均勻引起的。
2、焊接變形產生的原因
雙芯可調縮孔焊接變形產生的主要原因是由于焊接過程中對焊件進行了局部的不均勻加熱，以及隨后的不均勻冷卻作用和結構本身或外加的鋼性拘束作用，通過力、溫度和組織等因素的變化，從而在焊接接頭區產生不均勻的縮性變形，焊縫的縱向和橫向縮短是引起各種復雜變形的根本原因。
2.1 結構剛度
雙芯可調縮孔剛度 是結構抵抗拉伸和彎曲變形的能力，它主要取決于結構的截面形狀及其尺寸大小。如工字型截面和桁架的縱向變形，主要取決于橫截面面積和弦桿截面的尺寸;再如工字型、丁字型或其它形狀截面的彎曲變形，主要取決于截面的抗彎剛度。
2.2 焊縫位置和數量
在雙芯可調縮孔剛性不大時，焊縫在結構中對稱布置，施焊程序合理，則只產生線性縮短;當焊縫布置不對稱時，則還會產生彎曲變形;焊縫截面重心與接頭截面重心在同一位置上時，只要施焊程序合理，則只產生線縮短;當焊縫截面重心偏離接頭截面重心時，則還會產生角變形。
2.3 焊接工藝
焊接電流大，焊條直徑粗，焊接速度慢，都會造成焊接變形大;自動焊接的變形較小，但焊接厚鋼板時，自動焊比手工焊的焊接變形稍大;多層焊時， 層焊縫收縮量 ，第二、三層焊縫的收縮量則分別為 層的20 %和5 %~10 %，層數越多焊接變形也越大;斷續焊縫比連續焊縫的收縮量小;對接焊縫的橫向收縮比縱向收縮大2倍~4倍;焊接次序不當或未先焊好分部構件，然后總拼裝焊接，都易產生較大的焊接變形。所以在施工時要制定合理的施工工藝措施。
3、控制焊接變形的措施
雙芯可調縮孔控制焊接變形的措施可歸結為設計方面、施工方面的預防措施及焊接變形矯正措施。在設計方面可采用選擇合理的焊縫尺寸和型式盡可能減少不必要的焊縫和合理安排焊接位置等設計手段來實現。這里不再贅述，下面主要敘述施工方面的預防措施及焊后變形矯正措施。
3.1 施工預防措施：
雙芯可調縮孔在施工過程中可采取多種措施預防焊接變形，主要可歸納為反變形法、剛性固定法、合理選擇焊接方法和規范、選擇合理的裝配焊接順序等。
(1)反變形法：所謂反變形法 是在構件施焊前，確定其焊接變形的大小和方向，焊后使構件達到設計要求。如采用夾具施加與焊接變形相反的作用力的方法，與焊接變形相抵消，以達到防止變形的目的。
(2)剛性固定法：所謂剛性固定法 是在沒有采取反變形的情況下，將構件固定增加焊件剛度，限制焊接變形。按變形相反方向，用夾具或點焊方式將焊件固定，從而限制焊接變形。
雙芯可調縮孔焊接時在平臺上或在重疊的構件上設置夾具固定構件，增加剛性后，再進行焊接，這樣焊接中的加熱和冷卻的收縮變形被固定夾具等外力所限制，但這種方法只適應塑性較好的低碳結構鋼和低合金結構鋼，不適應中碳鋼和可焊性 差的鋼材，因為焊接應力常使焊件產生裂紋。
(3)合理地選擇焊接方法和規范：從影響焊接變形的因素的敘述中可以知道，選用焊接線能量較低的焊接方法和規范參數，可以有效地防止焊接變形，如采用CO2焊代替手工電弧焊，采用多層焊的方式降低焊接參數來降低線能量。
(4)選擇合理的裝配焊接順序：這種方式 是使物件在焊接過程中，通過合理的裝配焊接順序，使焊接變形能夠互相抵消，從而達到降低變形的目的。如對于工字梁的焊接，可采用先拼焊再按的順序施焊可大大降低焊接變形。
3.2 焊后矯正焊接變形的方法
雙芯可調縮孔構件發生彎曲和扭曲變形的程度超過現行雙芯可調縮孔規范和設計要求時，必須進行矯正。變形矯正的方法有：機械矯正法、火焰矯正法和混合矯正法。施工時，可以根據實際情況合理選用，矯正時要遵守以下原則：先總體，后局部;先主要，后次要;先下部，后上部;先主件，后副件。
其中機械與火焰矯正法分別為：
(1)機械矯正法：所謂機械矯正法 是利用外力，使構件產生與焊接變形方向相反的塑性變形，與焊接變形相抵消，從而達到消除焊接變形的目的。
(2)火焰矯正法：火焰矯正法是利用火焰在與焊接變形方向相反的對應部份局部加熱產生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，來達到矯正變形的目的。使用火焰矯正法的關鍵是正確選擇加熱位置和加熱范圍。
雙芯可調縮孔根據火焰矯正法加熱時，有否采用水冷及水冷位置的不同，又可分為空冷、正冷和背冷三種。空冷是指火焰加熱時不用水冷的矯正方法;正冷是在火焰加熱面采用跟蹤水冷的矯正方法;而背冷則是指火焰加熱時，在火焰加熱背面采用跟蹤水冷的矯正方法。
雙芯可調縮孔焊接變形產生的機理多種多樣，同時還受到操作環境和操作技能的影響。只有在實踐中不斷總結，才能有效防治。同時加熱矯正引起的應力會與焊接應力疊加，同向應力疊加甚至可能會使構件的總應力超過允許應力，從而導致構件承載力增大引起結構破壞，因此在雙芯可調縮孔制造過程中，要盡量采用科學合理工藝，以減少構件變形。
雙芯可調縮孔焊接過程是高溫加熱過程，焊縫熔池金屬熔點處溫度 ，而熔池周圍金屬濕度由熔點遞減，直到達到室溫，焊接高溫金屬受熱膨脹，因金屬膨脹受到周圍低溫金屬的阻礙，無法自由膨脹，形成塑性變形。在焊后冷卻過程中，塑性收縮金屬，又受到其周圍金屬的阻礙，無法自由收縮，從而使整體構件產生一定的收縮，形成焊接變形。
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