厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的開裂原因及改進(jìn)措施

郭建霞 張海燕

厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的開裂原因及改進(jìn)措施

郭建霞 張海燕

本文就厚壁鋼管與厚鋼板的焊接后，厚壁鋼管出現(xiàn)開裂的情況進(jìn)行了分析，以及如何改進(jìn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

我公司在制作變壓器油箱時(shí)，其中鑲嵌在箱壁上的一件厚壁鋼管+厚鋼板焊接的厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件，在焊接、矯正完變形后發(fā)生了厚壁管開裂的問題，如圖1、圖2所示。厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件是由Q345B材料的25mm厚鋼板、20mm厚無縫鋼管及其他厚度分別為20、16mm的加強(qiáng)鐵組焊而成，焊腳高度為10～15 mm。

1. 厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的加工情況及開裂原因分析

經(jīng)現(xiàn)場了解加工情況，厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的開裂應(yīng)屬于是焊縫集中，且在焊接過程中未遵循焊接、整形的順序，而是待所有工件全部焊接完畢后進(jìn)行機(jī)械矯正，致使工件內(nèi)部應(yīng)力過大，導(dǎo)致厚壁管整形后出現(xiàn)了自立加強(qiáng)鐵的頂部焊腳位置開始向兩側(cè)延伸的裂紋。厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的加工流程如圖3所示。

從圖3可看出，鋼管側(cè)的焊縫焊接完畢后25mm厚的鋼板會(huì)

出現(xiàn)上凹下鼓的焊接變形，工件的平整度超差不符合要求，同時(shí)工件內(nèi)部會(huì)存在大的焊接應(yīng)力而無法釋放。由于所有焊縫全部焊接完成，借助火焰加熱已無法達(dá)到矯正變形的效果，所以這種情況下使用了機(jī)械整形的方法矯正變形，而在沖頭壓制過程中立加強(qiáng)鐵上部的焊縫位置承受的拉應(yīng)力最大，而對焊縫來講，熱影響區(qū)和焊腳位置為應(yīng)力薄弱點(diǎn)，所以造成了厚壁管開裂問題。

2. 厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件加工方法的改進(jìn)

從開裂的原因分析來看，厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件主要應(yīng)從如何減少焊縫內(nèi)應(yīng)力、調(diào)整焊接與整形的順，來序保證工件加工的要求。調(diào)整工藝主要從第3道工序開始，具體的改進(jìn)工藝如圖4所示。在焊接過程中可借助平臺(tái)加以固定，以減小焊接變形。

調(diào)整改進(jìn)后的工藝雖然較之前的加工相對繁瑣，但是這樣操作不僅易于保證產(chǎn)品的各項(xiàng)尺寸要求，而且會(huì)大大降低工件的焊接內(nèi)應(yīng)力，減小或避免焊縫的開裂幾率。

3. 結(jié)語

對需要通過實(shí)施焊接操作完成的一些大型鋼結(jié)構(gòu)件，在加工過程中焊接的方向、順序，焊接與整形的先后順序以及時(shí)機(jī)的把控等都是非常關(guān)鍵的，也是必須要掌握的。在加工前不要急于盲目的操作，應(yīng)根據(jù)所加工工件的結(jié)構(gòu)分析工件點(diǎn)裝、焊接、整形的先后順序、變形控制方法等，好的方法會(huì)達(dá)到事半功倍的效果，否則就會(huì)因出現(xiàn)開裂、變形無法控制而導(dǎo)致工件返工甚至報(bào)廢的后果。

圖1 鑲嵌在箱壁上的厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件

圖2 厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的厚壁管開裂

圖3 厚壁鋼管結(jié)構(gòu)件的加工流程

圖4 調(diào)整改進(jìn)后的加工流程

郭建霞等，保定天威電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)有限公司。