薄板焊接变形分析及控制

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1、INSTALLATION焊接技术薄板焊接变形分析及控制明瑞云（杭州市设备安装有限公司杭州310005）摘要：3本文以中国人民解放军某部500m军用柴油储罐的制作、安装施工为例，在对薄板焊接变形的形成机理进行了详细的分析与探讨的基础上，总结出采用分区域焊接的方法，从而有效地控制了薄板的焊接变形，由此而进行了有益的探讨和论述。关键词：薄板分区;焊接;变形;分析;控制中图分类号:TG404文献标识码:B文章编号:1002-3607（2010）12-0044-03中小型焊接钢罐在军事、石油、化工、发电诸多行就

2、是焊缝的收缩是在构件的刚性拘束下得业中得到广泛使用，在钢罐制作、安装过程中，罐底的不到自由的收缩，产生了受拘束的收缩变形，这种不均板厚都较薄，一般在4～6mm之间，由于薄板的刚度较匀的受拘束的收缩变形必定会产生不均匀的应力，这种应力小，且受钢板平面尺寸的限制，很难在中小型罐底排就会导致构件产生焊接变形（也是产生裂纹的主要原因），板中排出顺一方向的板面，为了充分利用母材，板面往也就是说“收缩变形”是产生构件焊接变形的主要原因。收往排成很多个焊缝交错的小区域板面，由于焊后残余应缩变形主要有两类，纵向收缩变

3、形（如温度场图X轴方向）和力的作用，底板焊后变形较大，给工程质量造成很大影横向收缩变形（如温度场图Y轴方向）。3响。现以中国人民解放军某部500m军用柴油储罐的制1.1.1纵向收缩变形作、安装施工为例，从分析焊接变形的形成机理到采用的影响及控制措施分区域焊接而控制焊接变形进行探讨和论述。焊件焊后沿焊缝轴向发生缩短的现象为纵1焊接变形的形成机理分析及控制措施向收缩变形。在油罐底熔化焊接过程中，由于构件受到不均匀加热的影响板施焊过程中，往往有及焊缝在冷却过程中的收缩是在构件的拘束下得不到自多条平行的纵向焊

4、缝，由的收缩，产生了不均匀的收缩变形，同时产生了不均始端与终止端的温差较匀的应力，而导致构件产生焊后变形，（较薄钢罐底板大，如图1.1-1（温度场的焊接变形主要是波浪变形），严重的变形会导致构件图），如果焊接方向不同一，形成不一样的收缩量，就会在刚报废，给工程施工带来较大影响及经济上的损失。利性较小的薄板中产生上凸或下凹的波浪变形。如图1.1.1-1。用“分区焊接法”和正确的焊接方向、焊接顺序可以平行焊缝采用同一焊接方向能有效地控制由纵向收缩导致保证焊缝冷却过程中获得收缩最大自由度，使残余应力的波浪变

5、形。在构件中得到较均匀的分布，一定程度上减少了“应力1.1.2横向收缩变形的影响集中”现象，控制了变形量，保证了板状平面结构的焊及控制措施接质量。焊件焊后垂直于焊缝轴向发1.1收缩变形生缩短的现象为横向收缩变形，焊接热过程是由两个过程组成的，一是加热过程，由于焊接时焊缝横向的温度梯度二是冷却过程，加热过程是一个不均匀加热（局部加较大，如图1.1-1（温度场图），从热）的过程，如图1.1-1（温度场图），给焊缝带来了母材到焊缝中心的温差很大（从不均匀的温度分布，冷却过程中焊缝必定要收缩，收缩图1.1.1

6、-1常温到熔点），焊后残余应力分受到不均匀温度的影响而产生不均匀的收缩变形；再者布极为不均匀，同时还受到纵向442010年第12期焊接技术INSTALLATION收缩变形的影响，所以横向收缩变形因素相当复杂，在I—焊接电流（I）;施焊过程中必须要注意这一特性，尽量保证横向收缩变U—电弧电压（V）;形在自由收缩状态之中。在钢罐底板结构中，焊缝的横υ—焊接速度（cm/min）。向收缩往往受到另一条相垂直焊缝的拘束，如果焊接顺另外，从图1.1-1（温度场图）中看到焊接时始端的温度序采用不当，横向收缩得不到足

7、够的自由收缩，将会在一般都低于终端温度，所以始端的收缩变形小，而终端收结构中形成复杂的压应力，使构件产生波浪变形。如图缩变形大(即：先焊的变形小，后焊的变形大)，掌握好焊接1.1.2-1。采用“分区法”即：将整个板面分成多个同方向方向能很好运用这一特性来实现焊接热输入量的对称分布，从而控制焊接变形。除了利用焊接方向来控制温度的对称输入外，还必须控制温度的连续输入，在施焊过程中输入的温度梯度不易过大，严格控制焊接电流、电弧电压、焊接速度的稳定能有效地控制温度均匀输入，保证应力的均匀分布，能有效地控制焊接

8、变形的产生。1.2.2刚性（刚度）N/（mm•mm）构件的刚性是指构件抵抗变形的能力，刚性大的变形小，刚性小的变形大，刚性与构件的截面、形状、尺寸、物理性质有关，通常，构件截面为封闭形状时刚性大，截面大的刚性大，构件未焊时刚性小，隨着焊接量的增加，结构整体截面增大，刚性也增大，刚性与焊接的进展成正比增大，随着刚性的增大收缩变形而减小(即：先焊的变形大，后焊的变形小)。本油罐底板的厚度是6mm而直径是φ13845mm，刚度较小，如果焊接顺序采用不当，刚度就