結構焊接變形的預處理

1、<p>　　結構焊接變形的預處理</p><p>　　【摘要】本文以鋼結構制造過程中的焊接變形問題為研究對象，首先簡要分析了鋼結構制造過程中產生焊接變形的主要機理，進而通過結合實際案例的方式，詳細研究了桁架結構焊接變形的有效控制方法，希望能夠為后續(xù)相關研究與實踐工作的開展提供一定的參考與幫助。 </p><p>　　【關鍵詞】鋼結構；焊接變形；機理；控制方法；分析 </p&

2、gt;<p>　　中圖分類號：TU391文獻標識碼： A </p><p>　　產生焊接變形的最主要原因在于：鋼結構在焊接時，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻，最終導致在結構內部產生了焊接應力與變形。焊縫金屬冷卻時，當它由液態(tài)轉為固態(tài)時，其體積要收縮。由于焊縫金屬與母材是緊密聯系的，因此，焊縫金屬并不能自由收縮，這將引起整個焊件的變形，同時在焊縫中引起殘余應力。在當前技術條件支持下，焊接變

3、形是各類鋼結構制造過程中最為普遍的問題。為盡可能的保障鋼結構產品的制造質量，就需要針對鋼結構制造過程中的焊接變形問題進行嚴格且有效的控制。本文試針對以上相關問題做詳細分析與說明。 </p><p>　　1鋼結構制造中焊接變形的產生機理 </p><p>　　在當前技術條件支持下，鋼結構在應用過程中有著施工方便、質量輕、高強度、以及高塑性等多個方面的應用優(yōu)勢，因此被廣泛應用于各類建筑、設備、

4、海洋工程等施工作業(yè)當中。而在鋼結構的制造過程當中，焊接的過程直觀來說就是一個持續(xù)性高溫加熱的過程，在熔點位置極限高熱溫度的影響作用之下，導致熔點周邊金屬無法實現自由行的膨脹，最終于焊接過程中產生塑性變形。同時在焊縫及其熱影響區(qū)都存在較大的殘余應力，殘余應力的存在會導致焊接構件的變形。為最大限度的保障鋼結構制造質量，就需要相關人員針對焊接變形加以嚴格且有效的控制。 </p><p>　　2鋼結構制造中焊接變形的控制

5、方法 </p><p>　　對于鋼結構，特別是設備類結構而言，焊接作業(yè)中的變形問題是不可避免的。特別是對于規(guī)模相對較大、結構相對復雜的結構制造作業(yè)而言，若無法在實際工作中對焊接變形問題進行嚴格且有效的控制，則勢必會對整個鋼結構制造工程的質量、工期、成本等因素產生極為不良的影響，最重要的是針對設備類結構在安裝時肯定出現錯位、合不攏等嚴重問題。因此，如何在鋼結構制造中，針對焊接變形加以嚴格且有效的控制，這一問題就顯得

6、至關重要的。結合實踐工作經驗來看，需要結合工程實際，選取并設計最合理的焊接方法以及焊接順序，同時需要通過增加約束力水平的方式，來實現對焊接變形的有效控制，且配合對焊接坡口的有效控制，確保焊接質量穩(wěn)定可靠。具體而言，可歸納為以下幾點： </p><p>　　2.1選用合理的焊接方法以及焊接順序 </p><p>　　本文現結合工程實例，研究焊接方法以及焊接順序的合理性，對設備結構焊接變形控制

7、質量的影響情況。例：露天開礦設備排土機設備中的底座，由于底座結構復雜，且以中厚板應用較多，同時結構中存在很多的預留軸孔，這樣就對焊接的質量要求很高，一旦出現變形便會影響軸的裝配，更直接影響到底座在整個設備結構中的安裝。因此需要對變形進行有效的控制，已達到對生產的質量要求。針對此底座可以利用合理的裝配順序及焊接工藝來滿足生產要求。 </p><p>　　因在底座構件上有數量較多又互相隔開的焊縫，實際生產中可以采取“

8、跳焊”作業(yè)方式，使構件上的熱量分布趨于均勻，盡量避免工件呈現出局部性的加熱集中問題，能減少焊接變形。同時，焊接過程中還需要遵循以下幾個方面的基本原則：（1）短縫先于長縫進行焊接；（2）內側縫先于外側縫進行焊接，以中心為主以渦輪形式向四周進行擴散焊接；（3）對接縫先于角縫進行焊接；（4）拉應力區(qū)縫先于剪應力區(qū)縫、以及壓應力區(qū)縫進行焊接；（5）縱向焊縫先于橫向焊縫；（6）盡量減少或是避免封閉焊。借助于上述方式，確保焊接焊縫所引發(fā)的變形作用力

9、能夠相互收縮與抵消，防止變形問題演變成為整體性的變形問題。 </p><p>　　2.2適當利用剛性固定來控制焊接變形 </p><p>　　所謂剛性固定法即在焊前對焊件采用外加剛性約束，強制焊件在焊接時不能自由變形，來防止焊接殘余變形的方法。以露天開礦設備排土機設備中上部的塔門焊接為例，塔門生產焊接分為單片組焊、箱體組對及塔門結構拼裝阻焊。 </p><p>　　

10、塔門是以厚度為中板組對而成的箱體，在生產焊接時先組焊單片，把需要組焊的單片擺放在剛性平臺上，板面中間以壓鐵壓住，周邊封胎，再焊接，等焊縫冷卻之后，再磨掉固定焊縫，移除壓鐵，這樣可避免在組對單片時產生波浪變形。 </p><p>　　在組對塔門箱體時一般都是利用地面胎架，以箱體一面為基準將其固定在胎架上，進行封胎組對，這樣在進行箱體組裝焊接時，胎架起到剛性固定作用，進行強制變形的產生。組對箱體兩側板時，用臨時支撐增

11、加結構件的約束，在容易發(fā)生變形的部位焊上一些臨時支撐或拉桿，增加局部的剛度，能有效的減少焊接變形。 </p><p>　　最后塔門與回轉底座進行拼裝焊接時，利用剛性固定尤其重要，因此結構體系最為突出的特點體現在：構件重大、節(jié)點復雜程度高、焊接變形控制難度較大等特點。結合該設備結構焊接的實際情況來看，最有效的焊接變形控制方式應當通過適當增加水平約束力的方式予以實現。為實現對此設備結構焊接變形的良好控制，就需要在塔門

12、與底座對接焊接之前，將塔門吊裝就位，并與底座之連接。通過此種方式，形成局部性的穩(wěn)定結構。拼裝采用的是立裝，由于高度較高，整個結構體兩側也相應增加剛性約束 ，這樣使得整個拼裝結構件在拼裝焊接時的變形得到有效控制。 </p><p>　　2.3對焊接坡口的有效控制 </p><p>　　實踐研究結果證實：通過對結構焊接坡口的良好控制，同樣能夠達到降低焊接變形的重要目的。主要根據生產實際情況：根

13、據結構形式設置合理的坡口形式；根據板厚程度設置合理的坡口形式等。 </p><p>　　以拼接性焊縫為例，大型容器類或是筒體軸向一般會采用對接，拼裝若采用立式時，對接坡口可以開在上端，下端不開坡口，這樣形成單V型坡口焊，便于實施橫焊。這就是典型的根據結構形式來設置坡口，達到對焊接的良好控制。特別是對于厚度較厚板材拼接性焊縫的變形控制而言，為了最大限度的防止結構在焊接后期產生突出的變形問題，就需要將焊接破口設置為非

14、對稱性的坡口。具體的操作方式應當為：首先將焊接坡口較深一側的2/3區(qū)域翻轉至正面，背面加固定馬板，并采用多層多道的方式進行焊接。在焊接完成之后再將剩余的1/3區(qū)域翻轉過來進行氣刨清根焊接。在兩次翻轉焊接作用下完成對整體拼縫的焊接處理。結合實踐經驗來看，通過對焊接坡口的合理設置，可最大限度的降低拼接縫焊接過程中的翻轉次數，在提高生產效率的同時，實現對焊接變形的良好控制。 </p><p>　　2.4根據生產經驗采用

15、合理的工藝方式 </p><p>　　實際生產中裝配方法的利用:(1) 將所有能預組裝的要提前進行預組裝后焊接妥，以小組件的形式進行大組裝，這樣可減少主體的焊接量，從而減少或控制主體的應力和變形;(2)留余量法：此法即是在下料時，將零件的長度或寬度尺寸比設計尺寸適當加大，以補償焊件的收縮。余量的多少可根據公式并結合生產經驗來確定。留余量法主要是用于防止焊件的收縮變形。（3）利用反變形法來控制焊接殘余變形為了抵消焊

16、接殘余變形，焊前先將焊件向與焊接殘余變形相反的方向進行人為的變形，這種方法稱為反變形法。反變形法很適合對接焊產生的角變形。 </p><p><b>　　3結束語 </b></p><p>　　通過本文以上分析需要認識到：設備類結構作為現代制造行業(yè)中最為常見的鋼結構形式之一，在焊接作業(yè)過程當中潛在變形問題的可能性。因此，需要結合設備鋼結構工程建設情況，對所產生的焊接變

17、形加以嚴格且有效的控制。總而言之，本文針對有關鋼結構制造過程中焊接變形及其控制過程中所涉及到的相關問題做出了簡要分析與說明，希望能夠引起各方工作人員的特別關注與重視。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]汪建華，陸?zhàn)?，魏良武?固有應變有限元法預測焊接變形理論及其應用[J].焊接學報，2002（6）. </p>