焊接工艺对不锈钢变形的影响

白　涛中国核电工程有限公司，北京　100840



焊接工艺对不锈钢变形的影响

白涛
中国核电工程有限公司，北京100840

摘要随着我国经济的快速发展，越来越多的大型设备被运用到装备制造等高端产业中。而这些设备主要都是由采用不锈钢材料并经焊接工艺加工而成的各种零部件组合而成的。因此，对不锈钢的焊接工艺的控制是十分重要的。本文详细阐述了各种焊接工艺在实际应用中对不锈钢变形的影响，并对影响的原因及解决措施进行了一一探讨，希望对研究焊接工艺对不锈钢变形的影响及致力于改良焊接工艺的人员有所帮助。

关键词焊接工艺；不锈钢变形；影响

1　不锈钢焊接概述

在目前的不锈钢加工方式中，焊接工艺占了很大比重。这一方面是因为焊接工艺的低廉的成本占有很大优势，另一方面是该工艺具有很高的使用可靠性及恶劣条件下良好的适应性。在实际的不锈钢焊接过程中，焊件的局部区域会受到加热，再经过冷却凝固等步骤之后便基本完成了焊接的工作。若在加热过程中无法使得零件吸热均匀，将会通过影响材料因素和结构因素所构成的内、外拘束度来进一步影响该区域周围的金属的运动，从而导致不均匀膨胀的现象，并使其内部出现较大的应力和变形。焊接应力较常见的有纵向应力、横向应力以及厚度方向应力。而变形则主要分为横向收缩变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形以及纵向收缩变形等。另外，不锈钢的焊接具有很大连续性，这与其他材料的焊接工艺略有不同，需要进行多次的、连续性的加工处理，这在很大程度上增加了焊接的难度。焊接的隐蔽性也是它的一个特点，在实际的操作过程中，深层次的焊接部位往往被遮盖，这同样会增大焊接难度。总而言之，在实际焊接工作中，对焊接件的应力和变形有一个较好的控制是保证焊件质量及性能的关键。

2　焊接工艺对不锈钢变形影响的种类及特点

2.1焊接顺序带来的影响

焊接顺序会给焊接件的变形带来较大的影响，当焊接顺序出现差错时，会很大程度上影响应力集中，进而影响焊接质量，严重时还会造成产品不合格的情况。焊接顺序的影响主要体现在对焊件的应力分布和应力状态的影响，由于金属在受热时其内部的变化是十分错综复杂的，无论哪一参数的改变都可能造成巨大的影响，包括加热时间、加热温度、冷却时间以及加热顺序等，因此，焊接顺序的轻微改变可能会使内部的应力的形态大小发生较大变化，从而对其可靠性和使用性能造成影响。不合理的焊接顺序会导致焊接变形的存在，这是目前焊接工艺中需要重点防范的地方。对于那些有必要采取却又可能会造成其它差错的焊接顺序，我们可以考虑引入如分段焊接等方式来尽量减少不良影响。因此，总的来说，焊接顺序是需要根据实际情况来进行确定的，再加上必要的检查检验措施，从而更好的保证焊接件的质量。

2.2焊接方法带来的影响

焊接方法主要有埋弧焊、焊条电弧焊和熔化极气体保护焊等，不同的焊接方法会对不锈钢造成不同程度的焊接变形。例如，气体保护电弧焊是用二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率，从而达到提高焊接质量，降低焊接件变形的要求。又比如，焊条电弧焊在实际操作过程中，易导致焊件局部过热，在冷却之后导致严重的应力集中和横向收缩变形。因此，针对不同的焊件及其焊接变形要求，需采用不同的焊接方法，要针对性的选取焊接方式，不然易导致质量不达标的现象出现。

2.3焊接参数带来的影响

焊接参数指的是焊接时的电流和电压方面的参数，该参数的改变会在一定程度上对不锈钢焊件的变形造成较大影响。在电弧焊中，由于短路而造成的电弧将空气迅速加热，从而使空气发生电离，因此，电流的大小极大的影响了焊接的温度及焊缝周围部分。当电流较大时，空气会加热到一个相对较高的温度，从而使焊缝处温度较高，这将加速焊接过程，同时对人员的技术水平有一个较高要求。若电流较小，将会使得焊缝处温度较低，从而对金属的变形产生不同的影响。在实际情况中，较大的焊接件或焊缝需要较大的电流来进行焊接工作，这样才能产生足够的温度，以避免因电流较小温度过低而产生的焊接变形问题，而当焊接件较小时，采用较小的电流可方便人员对焊接过程更好的进行控制，从而保证焊接质量。

2.4焊接件定位带来的影响

焊接件的定位和固定也会对不锈钢的变形产生影响。在焊接的工序中，对焊件的定位是其中最关键的部分之一，其次是对它的固定。定位上的失误会导致应力集中以及变形等一系列无法预测的问题，会造成焊件功能方面无法满足要求并严重影响焊件质量，造成材料的浪费。焊件的受力方向与大小都是需要提前计算好的，不可临时更改，而定位则恰好决定了力的方向与大小，因此，需要做好定位工作以保证焊接质量，防止过度变形。固定也是很重要的一部分，对焊接件进行固定，防止松动，也可有效防止其变形。由于焊件在被焊接时，组织形态会产生很大变化，若此时罕见没有受到较好的固定，易发生构件在外力的作用下产生松动甚至变形的情况，影响焊件质量。总而言之，定位和固定主要取决于人员的专业素质和个人经验，是需要相关操作人员重点关注的地方。

3　相应的解决措施

3.1在焊接前进行技术处理

在焊接前对不锈钢焊件进行如机械性的打磨和处理，并使用有机溶剂清理焊缝，以保持焊缝的清洁，避免有污物和杂质等的残留，从而保证焊接的正常进行。另外，刚性固定组装法、预拉伸等也是通过在焊接前对焊件进行处理以防止变形的方法。对于不同结构和大小的焊件，所采用的方法也各不相同。比如，预防变形法是通过在焊接前根据焊件的结构和尺寸做出变形预测，再经过严格的计算与校核，从而针对可能出现的变形采取有效的措施进行预防。

3.2在焊接过程中进行控制

在焊件进行焊接的过程中，可通过采取调整参数、选取不同的焊接方法等来进行控制，以对可能出现的变形进行预防。这时应根据具体情况来进行相应的操作，通过焊接过程的特点来选择相应的措施。例如，在焊接过程中可采取随焊两侧加热、随焊碾压等方式来控制焊接变形问题，但同时这两种方法也受到使用设备的限制，因此一般较少采用。另外，在焊接时的控制也受到操作人员的个人素质的限制，若操作不当或未按要求进行操作，会导致更加严重的后果，因此，要加大对焊接工作人员的专业培训，提升相关人员的素质。

3.3在焊接完成后的处理工作

在焊接过程结束后，仍需进行一系列技术处理以减小变形。例如，针对在焊接过程中出现受热变形的区域，要通过再加热的方法以及局部压缩来使其产生相反方向的塑性变形。采用整体加热的方法也可实现对焊后部件的变形的矫正，但其实际处理过程应更加慎重，以防止造成更严重的变形后果。

4　结论

焊接工艺给不锈钢带来的变形是不可避免的，但若经过专业人员的较好的控制和处理，亦可使焊件达到所要求的焊接标准，相应的控制设备，高水平的专业人员，良好的管理等都是必不可少的。总而言之，要通过在焊接的前中后三个时期做好相应的控制处理，选择适宜的方案，全方位的控制焊接变形，才能真正使焊接工艺给不锈钢带来的变形问题得到解决。

参考文献

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中图分类号TG4

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）155-0112-02