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1壓力容器常見的焊接變形的原因及控制

1.1薄板焊接變形薄板焊接變形按照變形的程度可分為整體變形與局部變形。其中整體變形指焊接作業(yè)完成后整個結(jié)構(gòu)的比例與尺寸等參數(shù)發(fā)生的變形，包括橫向變形、縱向變形、彎曲變形和扭曲變形等。局部變形包括波浪變形和角變形。變形因素主要包括焊接工藝參數(shù)、斷截面大小與焊縫數(shù)量及材料的熱物理性能。（1）焊接工藝參數(shù)。焊接工藝參數(shù)包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度等。一般而言，焊接電流以電壓與結(jié)構(gòu)變形度成正比，而與焊接的速度成反比，在焊接時適當控制這三個參數(shù)即焊接線能量可以有效預防一定程度的焊接變形。（2）斷截面大小與焊接層數(shù)。對與薄板，斷截面相對較小，因此焊接層數(shù)也較少，對焊接變形的影響也小。但是在實際生產(chǎn)制造過程中，往往因為焊接層數(shù)少了，焊接電流和電弧電壓就會調(diào)高，希望一次成型，這樣的結(jié)果就是產(chǎn)生了嚴重的焊接變形。（3）材料的熱物理性能。熱物理性能是材料固有的宏觀熱學性能，中熱擴散率、線膨脹系數(shù)對薄板焊接的變形影響最大。同樣厚度和形狀的碳鋼板和不銹鋼板，采用相同的焊接工藝參數(shù)，焊接后產(chǎn)生的變形，不銹鋼板要遠大于碳鋼板。于熱擴散率低，線膨脹系數(shù)大的材料，相應的焊接線能量就應取較小的值。

1.2大直徑平焊法蘭焊接變形大直徑平焊法蘭焊接變形主要有法蘭端面變形、法蘭直徑變形和與法蘭焊接的筒體的變形。大直徑平焊法蘭焊接變形的原因如下。大直徑平焊法蘭與筒體焊接時，由于法蘭直徑大，剛性差，焊道長，焊完一圈需要的時間長。在焊接過程中，焊縫熔合區(qū)受熱和冷卻速度以及焊縫間斷的冷卻時間間隔太長，造成整個焊縫區(qū)受熱不均勻，焊縫收縮變形也不均勻，由此產(chǎn)生了焊接變形。焊接采用單面連續(xù)焊時，法蘭焊接區(qū)周向受熱部分受到焊縫冷卻時環(huán)向收縮應力的作用，發(fā)生平面變形。同時由于焊縫的環(huán)向的焊接收縮量很大，也進一步將變形擴大，形成了不規(guī)則的橢圓現(xiàn)象，有內(nèi)凹，也有外凸。法蘭斷面的扭轉(zhuǎn)力非常大，足以使筒體也產(chǎn)生相應的變形。本公司在2014年生產(chǎn)制造的一臺立式換熱容器，焊接完畢后進行了相關(guān)尺寸的測量，實測數(shù)據(jù)比標準要求超出了幾倍。

2控制焊接變形的措施及矯正方法分析

要防止和減少焊接的變形，克服在冷熱循環(huán)所造成的影響，則必須采取相應措施，主要的措施有設(shè)計措施和工藝措施。

2.1設(shè)計措施在設(shè)計上首先要選擇合理的焊縫形狀和尺寸。焊縫形狀即坡口的形狀，對于相同厚度的平板對接，開V形坡口焊縫的角變形明顯大于雙V形或雙U形坡口焊縫。對于能翻轉(zhuǎn)、有兩面施焊條件的結(jié)構(gòu)，宜選用兩面對稱的坡口形式。在尺寸上，在保證結(jié)構(gòu)有足夠的焊接性能的前提下，坡口角度應盡量采用較小的值。

2.2工藝措施控制焊接變形的工藝措施主要有熱平衡法、留余量法、散熱法等。熱平衡法主要用于某些焊縫不對稱布置的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)焊接后往往會產(chǎn)生彎曲變形。施焊的同時在焊縫對稱的位置上采用氣體火焰同步加熱，只要加熱的工藝參數(shù)選擇適當就可以明顯減少完全變形的產(chǎn)生。留余量法就是在下料的時候?qū)⒘慵某叽绫仍O(shè)計尺寸適當加大，以補償焊件的收縮，常用于與大尺寸封頭對接的不銹鋼筒體。散熱法是利用各種方法將施焊處的熱量迅速散走，減小受熱區(qū)的焊接變形。此方法經(jīng)常用于管板的堆焊。在現(xiàn)場焊接作業(yè)當中，應綜合考慮各種變形，必要時采用組合的方法才能有效控制焊接變形。雖然有各種措施方法來控制焊接變形，但影響的因素太多，有的時候無法面面俱到，無法避免會出現(xiàn)各種變形。當殘余的變形超出技術(shù)要求時必須采取矯正的方法。常用的矯正方法有冷矯正法和熱矯正法。冷矯正分為手工矯正和機械矯正。手工矯正主要用于矯正薄板、薄壁殼體焊件和小型焊件的彎曲變形、角變形和波浪變形等。機械矯正主要是利用機械工具，如千斤頂，拉緊器，液壓機等通過機械壓力或拉力來矯正焊接變形。熱矯正是利用火焰局部加熱，使焊接產(chǎn)生反向變形，抵消焊接變形，但要注意加熱溫度，不能使材料的金相組織發(fā)生變化。

3結(jié)語

焊接的變形是不可避免的，通過相對完善的措施與方法可以得到一定程度的控制，但是實際生產(chǎn)當中會有不可預料的因素。因此，焊接變形的矯正工作也是非常需要的，企業(yè)通過深入掌握并靈活運用相關(guān)焊接變形的理論，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有相當大的幫助。

作者：邵東衛(wèi) 單位：浙江工業(yè)大學機械設(shè)備有限公司