试析焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

史贵海 邢新

中核工程咨询有限公司 北京 10007 1

1 焊接变形概述

在焊接过程中，高温环境影响焊接材料，使其受热膨胀，当温度下降时，焊接材料立即收缩，在冷热循环中，焊接材料会发生变形。一般情况下，焊接材料同一侧连续焊接引起的焊接变形要大于焊接材料两侧交叉焊接引起的焊接变形。原因是在很长一段时间内，焊接形成的冷热循环会影响焊接材料的同侧，即增加其变形。焊接热量的增加和热膨胀会导致焊接区域实际温度的增加，并降低相应的导热性和灵活性。

2 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响因素分析

2.1 焊接工艺

目前常用的焊接工艺有电极电弧焊工艺、埋弧焊工艺、熔化电极气金属电弧焊工艺等。不同焊接工艺引起的焊接变形量也有显著差异。在局部焊接过程中，容易引起焊接零件局部过热，进而使焊接零件在焊接冷却后发生变形，如用电极电弧焊焊接时，容易产生横向收缩变形。为了避免严重的不锈钢焊接变形部分，科学选择焊接工艺应在焊接之前，考虑到结构特征、性能特征和功能需求不锈钢成员确保焊接过程用于最大化不锈钢组件的性能，为了控制焊接变形。同时，由于不锈钢构件在焊接过程中的内应力，有必要选择一种有效的方法来消除应力，使不锈钢构件的焊接变形最小[1]。

2.2 焊接顺序

经过多次焊接试验，发现焊接顺序是影响不锈钢焊接变形的主要因素，不同的焊接顺序会使不锈钢的应力分布和残余应力分布发生明显的变化。如果焊接装配序列是不正确的，它不仅会增加组件的某些部分的焊接难度此外，将焊件变形的结构变形应力和内部应力的作用下，和焊件的质量将会降低，甚至造成的废焊件的问题。在不锈钢焊件的加工过程中，首先要选择焊缝，这可能会使零件产生较大的焊接变形。待焊构件的焊缝过长，应根据不同构件的特点，选择分段焊接的方法进行加工，合理调整焊接顺序。例如，为了减少焊接变形和消除残余应力角，中间部分的结构应该首先选择焊件焊接依次向外，应该首先焊接厚板、薄板应该焊接，和关节大收缩应先焊接，然后用小关节收缩应该首先焊接纵向焊缝，焊平焊，平行焊缝沿同一方向，先焊短对开焊，再焊直线长对开焊等。

2.3 不锈钢构件定位

不锈钢构件的定位是不锈钢焊接过程中的关键环节。不锈钢构件的定位应按照规范的操作规程和专业的测量设备进行，防止在外力影响下焊接变形，夹持过程中构件受力不均匀。同时，有必要注意组件定位偏差的影响其焊接过程和随后的应用效果，并敦促运营商与丰富的经验来选择高精度定位设备和测量仪器完成组件定位和紧固焊接变形的概率减少精细定位[2]。

2.4 焊接电流

电弧电压和焊接电流所代表的焊接参数也是引起焊接变形的原因之一。例如，当不锈钢焊接的电弧焊过程中，电弧形成主要通过两极短路电弧形成后，空气的温度在中间的弧将迅速上升，这将导致电离作用下的热量。由于焊接电流将直接影响到焊接温度、阴极区通常是定义的温度范围在2500-3500°c，中间弧柱的最高温度超过5000°c，和测量焊缝中心点的温度大约是2500°c的过程中焊接不锈钢、焊接电流的增加而增加的组件体积。

3 消减焊接工艺基于不锈钢变形影响程度的焊接工艺操作要点

3.1 做好不锈钢焊接前的准备工作

我们需要做以下准备工作：首先，根据不锈钢构件整体功能的要求，对焊接变形进行预估，确定合理的焊接顺序和焊接变形的动态监测与调整方案。其次，科学选择不锈钢预焊件防止焊接变形的控制方法。较有效的方法有抗变形法、刚性固定装配法、预拉伸法等。不锈钢构件在焊接前，根据其形状、尺寸等因素，预先对其焊接变形进行预测。这种方法称为反向变形法。对不锈钢构件特别是大型不锈钢构件进行精密测量，在获得焊接变形概率和大致位置后，根据测量结果采取反变形措施。刚性固定装配法主要是通过全方位的固定措施来固定不锈钢焊接构件，以降低焊接变形的概率。这种方法需要准备特定的操作机械。预紧法是防止不锈钢构件变形最有效的方法，主要是在200-400℃对不锈钢构件进行预紧，消除残余应力。

3.2 跟进不锈钢焊接过程的质量控制

焊接过程是不锈钢焊接变形的主要时期。因此，对不锈钢焊接过程进行质量控制可以有效地防止焊接变形。焊接前应全面研究不锈钢的焊接方案，确定焊接工艺。在焊接过程中，不锈钢的性能应由专人监督。如果遇到导致不锈钢变形的因素，应及时采取以下方法，如热冷却、加热、焊接双面轧制等。在焊接操作人员的管理，首先是检查焊接人员的技术操作水平，二是采取过程卡控制的方法消除焊接安全的隐患，第三个是操作的规章制度严格按照焊接工艺是否有非法操作，及时阻止并纠正，确保焊接操作安全有序的方式进行。

3.3 及时采取措施对焊后作业进行矫正

焊接前及焊接中如未及时对焊接变形现象进行控制，在焊接结束后则需要及时采取措施对变形处进行矫正操作。在矫正方法上，根据不锈钢构件的规格合理选择，一般情况下采用高温火焰加热及整体加热这两种方式。但整体加热法由于要将不锈钢构件进行整体加热再加以锻造，涉及大型不锈钢构件焊后矫正时一般不选用此方法。对于某些因局部高温变形的区域，可以使用高温火焰加热，通过压缩性变形的变化来抵消其变形的现象，这一方法能够有效地矫正不锈钢变形部位[3]。

4 结语

中国经济增长越来越快，对不锈钢设备的需求也越来越大。但在不锈钢焊接过程中，不锈钢构件很容易产生变形问题，只要存在变形问题便会破坏财力、物力、人力等资源。现在有很多大型设备在大量的高端制造业中使用，大多采用不锈钢焊接后的工艺，所以对不锈钢的焊接工艺要求比较高。但在不锈钢焊接过程中，变形是难以避免的，会对不锈钢构件及其性能产生不利影响。为了尽可能减少焊接过程对不锈钢变形的影响，应采用相应的方法控制变形程度，采用合理科学的解决手段，使变形程度最小，从而更好的服务于社会。