淺析薄板焊接在設(shè)備檢修應(yīng)用中的質(zhì)量控制

朱忠成

摘 要：薄板焊接在當(dāng)前的設(shè)備檢維修中應(yīng)用十分廣泛。其變形控制技術(shù)是焊接領(lǐng)域的技術(shù)困難之一，與材料、焊接工藝、焊接方法等因素有關(guān)。在檢維修現(xiàn)場(chǎng)中的空間性、材質(zhì)等多因素交互作用導(dǎo)致了控制焊接變形技術(shù)的復(fù)雜性和相互制約作用。目前在設(shè)備檢修中主要采用MAG焊（熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊）或TIG焊（鎢極氬弧焊）焊接工藝進(jìn)行薄板焊接，利用大電流、高速、高效，熱輸進(jìn)小的特點(diǎn)開展薄板結(jié)構(gòu)的小變形，進(jìn)一步建造質(zhì)量，縮短維護(hù)周期，延長服役壽命等具有較大的市場(chǎng)應(yīng)用。本次研究就是基于薄板焊接在檢修實(shí)踐應(yīng)用中質(zhì)量控制的一次工藝優(yōu)化與技術(shù)探討。

關(guān)鍵詞：設(shè)備檢維修;薄板焊接;施焊工藝;質(zhì)量控制

1、檢修中焊接變形的因素

在設(shè)備檢維修中，合適的焊接方法需要考慮生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，所以焊接方法、焊接工藝和焊接程序顯著影響焊接變形的水平。因此所采用的焊接方法必須具有高的熔敷效率和盡量少的焊道。

薄板焊接后母材受壓應(yīng)力區(qū)由于失穩(wěn)而使板面產(chǎn)生翹曲形成的波浪變形;由于焊縫的縱向和橫向收縮相對(duì)于構(gòu)件的中和軸不對(duì)稱引起構(gòu)件的整體彎曲，此種變形為彎曲變形。盡可能減少不必要的焊縫;合理安排焊縫位置：焊縫位置應(yīng)便于施焊，盡可能對(duì)稱分布焊縫;合理地選擇焊縫的尺寸;焊縫設(shè)計(jì)為角焊縫、搭接焊縫（角焊縫焊接變形小于對(duì)接焊縫變形）;

2、點(diǎn)固焊工藝對(duì)焊接變形的影響

點(diǎn)固焊在日常檢修中應(yīng)用較多，不僅能保證焊接間隙而且具有一定的抗變形能力。但是要考慮點(diǎn)固焊焊點(diǎn)的數(shù)量、尺寸以及焊點(diǎn)之間的距離。對(duì)于薄板的變形來說，點(diǎn)固焊工藝不合適就有可能在焊接之前就產(chǎn)生相當(dāng)?shù)臍堄嗪附討?yīng)力，對(duì)隨后的焊接殘余應(yīng)力積累帶來影響。點(diǎn)焊尺寸過小可能導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生開裂使焊接間隙得不到保證，如果過大可能導(dǎo)致焊道背面未熔透而影響接頭的美觀連續(xù)性。點(diǎn)固焊的順序、焊點(diǎn)距離的合理選擇也相當(dāng)重要。

3、裝配應(yīng)力及焊接程序?qū)Ρ“搴附幼冃蔚挠绊?/p>

應(yīng)盡量減少焊接裝配過程中引起的應(yīng)力，如果該應(yīng)力超過產(chǎn)生變形的臨 界應(yīng)力就可能產(chǎn)生變形。裝配程序注意盡量避免強(qiáng)行組裝，并核對(duì)坡口形式、坡口角度和組裝位置;

當(dāng)采用較大焊接電流和較小焊接速度焊接時(shí)焊接試板的縱向撓曲變形量和角變形量都增加。但是在采用小電流和大的焊接速度時(shí)，焊接試板的縱向撓曲變形和角變形量也有增大的趨勢(shì)，這主要與影響薄板焊接變形因素的復(fù)雜性有關(guān)。由于在一定的焊接電流和焊接速度下，與焊接間隙存在匹配關(guān)系，假如采用小電流使焊縫金屬的中心線不能確保和試板的中心線重合，將嚴(yán)重影響薄板焊接的應(yīng)力分布從而發(fā)生變形。所以要綜合考慮焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)和焊接間隙對(duì)焊接變形的影響。

對(duì)接接頭焊接：板厚≤2的無論單面焊還是雙面焊都可以不開坡口;板厚2.5～3.0mm雙面焊可以不開坡口，但只能單面焊時(shí)，可以將坡口間隙放大到1～2mm或開坡口焊接;板厚3.0～4.5mm雙面焊時(shí)應(yīng)在背面用小砂輪清根;只能單面焊時(shí)都應(yīng)開坡口;板厚≥4.5mm的無論單面焊和雙面焊都必須開坡口60±5？焊接;對(duì)接焊可視坡口間隙的大小情況而決定是加絲焊還是不加絲自熔焊，但應(yīng)保證背面成形良好;不同的焊接程序?qū)附託堄鄳?yīng)力的影響不同，注意采用分散對(duì)稱焊工藝，長焊縫盡可能采用分段退焊或跳焊工藝;

正確選擇焊接順序。在薄板結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在對(duì)焊縫和角焊縫時(shí)，原則上先焊對(duì)焊縫，反焊角焊縫。對(duì)十字型焊縫和T字型焊縫，更應(yīng)采取正確的順序，避免焊接應(yīng)力集中，保證接頭焊接質(zhì)量。采取對(duì)稱于整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的中和軸的焊接和采取從中間相兩段焊接，對(duì)減少變形十分有利。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度要求高的重要部位焊接，應(yīng)盡量使接頭能自由收縮，不受約束。

4、焊接熱輸入對(duì)薄板焊接變形的影響

焊接間隙與焊接變形量之間存在匹配關(guān)系，即焊接間隙在2～3mm時(shí)可獲得比較理想的焊接變形控制量。薄板焊接縱向撓曲變形對(duì)焊接熱輸進(jìn)很敏感，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要獲得小的焊接變形，必須采用小的焊接熱輸進(jìn)，避免過大焊接熱輸進(jìn)引起的嚴(yán)重變形。但是考慮到焊縫成形，焊接熱輸進(jìn)不能過小，只有采用合適的焊接熱輸進(jìn)才能很好的控制縱向撓曲變形變形。

焊接熱輸入對(duì)焊接殘余應(yīng)力和變形有影響，所以在保證焊縫成形良好的情況下，盡可能采用小的焊接熱輸入，從而保證得到小的焊接應(yīng)力和變形。如何控制焊接熱輸入包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度的合理選擇，在保證焊透的情況下應(yīng)盡量使用小的焊接電流。焊工在焊前應(yīng)檢查坡口的錯(cuò)邊情況，錯(cuò)邊量合格后才能施焊。

5.變形控制工藝措施

焊前和焊后的控制措施大多需要專用的工藝裝備，在生產(chǎn)過程中增加了一道工序，并且受工件具體結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)結(jié)合焊接過程中一些工藝措施進(jìn)行控制：預(yù)先反變形;銅板墊塊散熱法;錘擊或碾壓焊縫釋放應(yīng)力;焊接加強(qiáng)筋，增加零件剛性。采用多點(diǎn)加熱的方式矯正薄板焊后的凹凸變形，加熱點(diǎn)直徑一般不小于15mm，一般在50～100mm之間，配合使用真空調(diào)平機(jī)效果更佳。在檢修焊接中，最常用的焊后殘余變形的矯正方法可以分為施力矯正和加熱矯正以及兩中方法的結(jié)合運(yùn)用。采用設(shè)計(jì)合理的組對(duì)組焊胎夾具，將焊件固定起來進(jìn)行焊接，增加其剛性，達(dá)到減小焊接變形的目的，保證裝配尺寸和形位公差要求。

全文總結(jié)與展望

設(shè)備檢修中，薄板焊接的質(zhì)量與檢修質(zhì)量同步。薄板密集焊縫結(jié)構(gòu)焊后，受熱面的縱向收縮引起薄板向受熱面方向的翹曲變形，最終變形為船形彎曲變形。從縱向彎曲變形來看，采用兩端向中間焊的焊接方案的焊接彎曲變形較直通焊略小，焊接方案較優(yōu)。拉通焊彎曲變形中心接近于板中心，而兩端向中間焊彎曲變形中心偏向板的先焊位置。能影響焊縫金屬斷面面積的因素都能影響焊接試板的縱向撓曲變形。當(dāng)焊接電流增大，或焊接速度減小、或者焊接熱輸進(jìn)增加，或者焊接間隙增大，這些因素都將引起焊縫金屬斷面面積的增加，從而使總的縱向收縮應(yīng)力增加，導(dǎo)致薄板焊接過程中的變形量增加。

隨著技術(shù)的不斷提升，薄板焊接也正由手動(dòng)向激光、自動(dòng)焊接形式轉(zhuǎn)變，在今后的薄板焊接工作中，也必然會(huì)愈發(fā)的自動(dòng)化、智能化。從而形成對(duì)工程、設(shè)備檢維修等項(xiàng)目施工質(zhì)量的可靠保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洪奇. 薄板焊接變形的控制和技術(shù)措施[J]. 黑龍江科技信息， 2007， 000（006）：10-10.

[2]郭虎. 不銹鋼薄板焊接變形影響因素與控制方法[J]. 工程技術(shù)（引文版）， 2016， 000（004）：00215-00215.