厚壁钢管结构件的开裂原因及改进措施

郭建霞 张海燕

厚壁钢管结构件的开裂原因及改进措施

郭建霞 张海燕

本文就厚壁钢管与厚钢板的焊接后，厚壁钢管出现开裂的情况进行了分析，以及如何改进进行了详细的介绍。

我公司在制作变压器油箱时，其中镶嵌在箱壁上的一件厚壁钢管+厚钢板焊接的厚壁钢管结构件，在焊接、矫正完变形后发生了厚壁管开裂的问题，如图1、图2所示。厚壁钢管结构件是由Q345B材料的25mm厚钢板、20mm厚无缝钢管及其他厚度分别为20、16mm的加强铁组焊而成，焊脚高度为10～15 mm。

1. 厚壁钢管结构件的加工情况及开裂原因分析

经现场了解加工情况，厚壁钢管结构件的开裂应属于是焊缝集中，且在焊接过程中未遵循焊接、整形的顺序，而是待所有工件全部焊接完毕后进行机械矫正，致使工件内部应力过大，导致厚壁管整形后出现了自立加强铁的顶部焊脚位置开始向两侧延伸的裂纹。厚壁钢管结构件的加工流程如图3所示。

从图3可看出，钢管侧的焊缝焊接完毕后25mm厚的钢板会

出现上凹下鼓的焊接变形，工件的平整度超差不符合要求，同时工件内部会存在大的焊接应力而无法释放。由于所有焊缝全部焊接完成，借助火焰加热已无法达到矫正变形的效果，所以这种情况下使用了机械整形的方法矫正变形，而在冲头压制过程中立加强铁上部的焊缝位置承受的拉应力最大，而对焊缝来讲，热影响区和焊脚位置为应力薄弱点，所以造成了厚壁管开裂问题。

2. 厚壁钢管结构件加工方法的改进

从开裂的原因分析来看，厚壁钢管结构件主要应从如何减少焊缝内应力、调整焊接与整形的顺，来序保证工件加工的要求。调整工艺主要从第3道工序开始，具体的改进工艺如图4所示。在焊接过程中可借助平台加以固定，以减小焊接变形。

调整改进后的工艺虽然较之前的加工相对繁琐，但是这样操作不仅易于保证产品的各项尺寸要求，而且会大大降低工件的焊接内应力，减小或避免焊缝的开裂几率。

3. 结语

对需要通过实施焊接操作完成的一些大型钢结构件，在加工过程中焊接的方向、顺序，焊接与整形的先后顺序以及时机的把控等都是非常关键的，也是必须要掌握的。在加工前不要急于盲目的操作，应根据所加工工件的结构分析工件点装、焊接、整形的先后顺序、变形控制方法等，好的方法会达到事半功倍的效果，否则就会因出现开裂、变形无法控制而导致工件返工甚至报废的后果。

图1 镶嵌在箱壁上的厚壁钢管结构件

图2 厚壁钢管结构件的厚壁管开裂

图3 厚壁钢管结构件的加工流程

图4 调整改进后的加工流程

郭建霞等，保定天威电气设备结构有限公司。