浅谈焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响

胡云

摘要：加工不锈钢构件时经常用到焊接工艺，不同焊接工艺会严重影响到不锈钢焊接变形。为有效控制不锈钢焊接变形，文章分析了焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响特征、程度，并提出了优化焊接工艺的策略，以期在不锈钢焊接中制定焊接方案，使焊接出的不锈钢构件更牢固、更美观。

关键词：不锈钢构件；焊接变形；焊接工艺；焊接方法；焊接顺序 文献标识码：A

中图分类号：TG441 文章编号：1009-2374（2016）30-0079-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.038

随着社会的发展、科技的进步，人们生产生活中用到的不锈钢构件越来越多。在不锈钢加工中，最为普遍与实用的加工方式就是焊接，由于实际焊接过程中，会有大量热量产生，冷却焊缝后，焊接变形通常都比较大，这些变形主要是纵向收缩、横向收缩、纵向弯曲、角变形等，在生产生活中我们发现，焊接变形会严重影响到不锈钢加工，不仅会对其美观造成影响，而且还会对不锈钢构件的使用性能造成严重影响，为此我们必须重视研究焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响。

1 焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

1.1 焊接方法

焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊等是我们当前常用的焊接方法。随着焊接方法的不同，它们影响不锈钢焊接变形量也不同，很多焊接方法会使不锈钢焊件出现局部过热现象，冷却焊缝后出现变形现象，如在使用焊条电弧焊时，通常不锈钢焊接的横向收缩变形会很大。为有效减少这种变形，我们在选择不锈钢焊接方法时，应根据不锈钢构件的实际结构与要达到的功能需求，来科学、合理地选择焊接方法，选择的焊接方法应具有一定针对性，若在不锈钢构件焊接方法的选择上，没有以不锈钢构件的特点为基础，这样很容易产生较大焊接变形。此外，在进行不锈钢构件焊接时，构件内部应力也会有很大变化，这种变化也可能引发构件变形，在选择不锈钢构件焊接方法时，选用的焊接方法最好能把这种构件内部应力变化消除，这样可使构件的焊接变形达到最小。

1.2 焊接顺序

焊接顺序会严重影响到不锈钢焊接变形，经过大量的试验研究人们发现，就影响不锈钢焊接变形的所有因素而言，影响最为显著的因素就是焊接顺序，残余应力分布与应力状态情况是焊接顺序影响不锈钢焊接变形的两个主要方面，随着焊接顺序的改变，不锈钢构件残余应力实际分布与实际应力状态也会改变较大，若选择的焊接顺序不科学、不合理，焊接变形就会很大。通常在进行不锈钢焊接时，对构件可能产生较大变形的焊缝应进行优先焊接，若焊接过程中，发现待焊构件焊缝很长，可采用分段焊接方式进行焊接。此外，在确定焊接顺序时，所有构件的焊接也并不是统一的，尤其是对于大型不锈钢构件的焊接，我们的传统焊接顺序可能会被打破，应在对焊接变形问题进行充分考虑的前提下来确定焊接顺序与改变焊接顺序。

1.3 构件定位与固定

对不锈钢焊接而言，构件的定位与固定对焊接变形也会有严重影响，在实际操作中最为重要的影响环节就是构件的定位，固定次之，在进行构件定位与固定过程中应用相关测量来辅助，若构件在定位与固定时，存在偏差，没有按操作规程进行，在夹紧时构件很容易出现不均匀受力，以致外力影响焊接出现变形，此外，构件定位偏差对构件焊接后的使用性能也会造成影响，就以往焊接经验而言，构件的很多焊接变形都是由构件定位与固定偏差引起的，而要想精确定位与固定构件，相关操作人员应具备一定工作经验与业务水平，并且要严格按规范作业。

1.4 焊接参数

焊接电流、电弧电压等焊接参数也会影响到焊接变形，如对于电弧焊，电弧的形成主要是靠两级短路，形成电弧后会迅速加热中间空气，热作用空气后会形成电离化现象。基于这一原理，我们可知焊接实际电流大小，会对焊接温度产生直接影响，2500℃～3500℃一般为阴级区温度，中间弧柱可达5000℃以上的高温，而焊缝中心点实际温度通常也在2500℃左右，在进行不锈钢构件焊接时，随着构件的增大，焊接电流也会变大，同时为了使焊件局部受热更均匀，应对焊接电流进行严格控制，若焊接电流过小，会对焊接质量造成影响，若焊接电流过大，焊接变形很可能会比较严重。

2 预防不锈钢焊接变形的焊接工艺优化措施

2.1 焊前控制

随着需焊接不锈钢构件的不同，我们所采用的焊前预防控制变形方法也会不同，刚性固定组装法、预防变形法、预拉伸法等是我们经常用到的焊前控制焊接变形方法。预防变形法通常是依据待焊构件的形状大小在焊接前预测焊接可能的变形，要想预测得更准确，离不开严格的测量与科学评估，尤其是在焊前进行大型不锈钢焊件变形预测时，更是如此，通过预测构件变形结果可有效进行变形控制。在进行焊接前可参照预测的焊接可能变形结果，采用反方向调节法调整构件，这样可抵消焊后变形。预拉伸法通常采用的是先预热构件，把构件的残余应力消除，200℃～400℃为我们通常采用的预热温度，这种不锈钢焊接变形焊前控制法可将焊件残余应力的50%～90%消除，并且效果显著。刚性固定组装法顾名思义就是通过全方位固定焊接构件来对焊接变形进行预防，这样焊前构件变形预防法需借助特定胎具。

2.2 焊接过程控制

在焊接过程中控制焊接变形，应当严格选择焊接方法与焊接工艺参数，应以需焊接构件的实际特点为基础进行焊接方法的选择。如可把跟踪激冷、随焊两侧加热、碾压等方法应用于焊接过程，这样可对焊接变形问题进行更好的控制，采用随焊两侧加热技术可更加均匀地分布纵向应变，使残余应力减小，相对于随焊两侧加热技术而言，随焊碾压应有特殊设备进行辅助，存在较大的应用限制。同时在焊接过程中，要想更好地控制焊接变形，还应重视焊接人员实际业务技能的提高，应依据工艺方案对工艺参数进行严格设定，严禁对焊接工艺参数进行随意更改，让操作者按操作规程严格作业，此外还应定期培训焊接人员，丰富焊接人员的焊接知识，分享焊接人员的实操经验。

2.3 焊后矫正

在完成焊接后，若焊接变形严重，应进行必要矫正。如对于那些局部热变形，应加热构件变形区域，这样可使局部区域进行压缩性塑性变形的变化，进而抵消部分焊接变形。火焰加热是我们通常使用的加热方式，这种方式在使用过程中有方便、简单的优点，在实际矫正焊接变形中得到了广泛应用。我们也可以用整体加热法来矫正焊接变形，先整体加热构件，然后做必要的锻造处理，但这种方法不太适用于大型不锈钢构件焊接变形，具有很多的应用限制，同时焊接后进行矫正可能在某种程度上损害不锈钢构件。在实际作业中应慎重选择矫正方法，应尽量在焊接前与焊接过程中控制焊接变形，尽量避免在构件焊接成型后再实施矫正，这样一来容易损害构件，二来实施困难，矫正效果也不是很理想。

3 结语

总之，焊接变形在不锈钢焊接中普遍存在，对不锈钢构件的实际使用性能与美观性都造成了严重影响，而焊接工艺会从多个方面影响到焊接变形，如焊接方法、顺序、构件的定位与固定、工艺参数等，为此我们在进行不锈钢焊接时，必须采取相应措施来优化焊接工艺，争取把焊接变形控制到最小，具体可通过焊前控制、焊中控制与焊后控制来实现，在每个控制过程中，要以构件的实际情况为基础，掌握相应的控制技巧，科学、合理地制定控制方案，对构件焊接变形进行全方位控制，只有这样才能把焊件变形量控制在最小，才能使焊接出的不锈钢构件更牢固、更美观，才能更好地为我们的生产生活服务。

参考文献

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