浅析薄板焊接在设备检修应用中的质量控制

朱忠成

摘 要：薄板焊接在当前的设备检维修中应用十分广泛。其变形控制技术是焊接领域的技术困难之一，与材料、焊接工艺、焊接方法等因素有关。在检维修现场中的空间性、材质等多因素交互作用导致了控制焊接变形技术的复杂性和相互制约作用。目前在设备检修中主要采用MAG焊（熔化极活性气体保护电弧焊）或TIG焊（钨极氩弧焊）焊接工艺进行薄板焊接，利用大电流、高速、高效，热输进小的特点开展薄板结构的小变形，进一步建造质量，缩短维护周期，延长服役寿命等具有较大的市场应用。本次研究就是基于薄板焊接在检修实践应用中质量控制的一次工艺优化与技术探讨。

关键词：设备检维修;薄板焊接;施焊工艺;质量控制

1、检修中焊接变形的因素

在设备检维修中，合适的焊接方法需要考虑生产效率和焊接质量，所以焊接方法、焊接工艺和焊接程序显著影响焊接变形的水平。因此所采用的焊接方法必须具有高的熔敷效率和尽量少的焊道。

薄板焊接后母材受压应力区由于失稳而使板面产生翘曲形成的波浪变形;由于焊缝的纵向和横向收缩相对于构件的中和轴不对称引起构件的整体弯曲，此种变形为弯曲变形。尽可能减少不必要的焊缝;合理安排焊缝位置：焊缝位置应便于施焊，尽可能对称分布焊缝;合理地选择焊缝的尺寸;焊缝设计为角焊缝、搭接焊缝（角焊缝焊接变形小于对接焊缝变形）;

2、点固焊工艺对焊接变形的影响

点固焊在日常检修中应用较多，不仅能保证焊接间隙而且具有一定的抗变形能力。但是要考虑点固焊焊点的数量、尺寸以及焊点之间的距离。对于薄板的变形来说，点固焊工艺不合适就有可能在焊接之前就产生相当的残余焊接应力，对随后的焊接残余应力积累带来影响。点焊尺寸过小可能导致焊接过程中产生开裂使焊接间隙得不到保证，如果过大可能导致焊道背面未熔透而影响接头的美观连续性。点固焊的顺序、焊点距离的合理选择也相当重要。

3、装配应力及焊接程序对薄板焊接变形的影响

应尽量减少焊接装配过程中引起的应力，如果该应力超过产生变形的临 界应力就可能产生变形。装配程序注意尽量避免强行组装，并核对坡口形式、坡口角度和组装位置;

当采用较大焊接电流和较小焊接速度焊接时焊接试板的纵向挠曲变形量和角变形量都增加。但是在采用小电流和大的焊接速度时，焊接试板的纵向挠曲变形和角变形量也有增大的趋势，这主要与影响薄板焊接变形因素的复杂性有关。由于在一定的焊接电流和焊接速度下，与焊接间隙存在匹配关系，假如采用小电流使焊缝金屬的中心线不能确保和试板的中心线重合，将严重影响薄板焊接的应力分布从而发生变形。所以要综合考虑焊接规范参数对和焊接间隙对焊接变形的影响。

对接接头焊接：板厚≤2的无论单面焊还是双面焊都可以不开坡口;板厚2.5～3.0mm双面焊可以不开坡口，但只能单面焊时，可以将坡口间隙放大到1～2mm或开坡口焊接;板厚3.0～4.5mm双面焊时应在背面用小砂轮清根;只能单面焊时都应开坡口;板厚≥4.5mm的无论单面焊和双面焊都必须开坡口60±5？焊接;对接焊可视坡口间隙的大小情况而决定是加丝焊还是不加丝自熔焊，但应保证背面成形良好;不同的焊接程序对焊接残余应力的影响不同，注意采用分散对称焊工艺，长焊缝尽可能采用分段退焊或跳焊工艺;

正确选择焊接顺序。在薄板结构中同时存在对焊缝和角焊缝时，原则上先焊对焊缝，反焊角焊缝。对十字型焊缝和T字型焊缝，更应采取正确的顺序，避免焊接应力集中，保证接头焊接质量。采取对称于整个钢结构的中和轴的焊接和采取从中间相两段焊接，对减少变形十分有利。对钢结构中强度要求高的重要部位焊接，应尽量使接头能自由收缩，不受约束。

4、焊接热输入对薄板焊接变形的影响

焊接间隙与焊接变形量之间存在匹配关系，即焊接间隙在2～3mm时可获得比较理想的焊接变形控制量。薄板焊接纵向挠曲变形对焊接热输进很敏感，根据实际经验，要获得小的焊接变形，必须采用小的焊接热输进，避免过大焊接热输进引起的严重变形。但是考虑到焊缝成形，焊接热输进不能过小，只有采用合适的焊接热输进才能很好的控制纵向挠曲变形变形。

焊接热输入对焊接残余应力和变形有影响，所以在保证焊缝成形良好的情况下，尽可能采用小的焊接热输入，从而保证得到小的焊接应力和变形。如何控制焊接热输入包括焊接电流、焊接电压、焊接速度的合理选择，在保证焊透的情况下应尽量使用小的焊接电流。焊工在焊前应检查坡口的错边情况，错边量合格后才能施焊。

5.变形控制工艺措施

焊前和焊后的控制措施大多需要专用的工艺装备，在生产过程中增加了一道工序，并且受工件具体结构的影响，同时结合焊接过程中一些工艺措施进行控制：预先反变形;铜板垫块散热法;锤击或碾压焊缝释放应力;焊接加强筋，增加零件刚性。采用多点加热的方式矫正薄板焊后的凹凸变形，加热点直径一般不小于15mm，一般在50～100mm之间，配合使用真空调平机效果更佳。在检修焊接中，最常用的焊后残余变形的矫正方法可以分为施力矫正和加热矫正以及两中方法的结合运用。采用设计合理的组对组焊胎夹具，将焊件固定起来进行焊接，增加其刚性，达到减小焊接变形的目的，保证装配尺寸和形位公差要求。

全文总结与展望

设备检修中，薄板焊接的质量与检修质量同步。薄板密集焊缝结构焊后，受热面的纵向收缩引起薄板向受热面方向的翘曲变形，最终变形为船形弯曲变形。从纵向弯曲变形来看，采用两端向中间焊的焊接方案的焊接弯曲变形较直通焊略小，焊接方案较优。拉通焊弯曲变形中心接近于板中心，而两端向中间焊弯曲变形中心偏向板的先焊位置。能影响焊缝金属断面面积的因素都能影响焊接试板的纵向挠曲变形。当焊接电流增大，或焊接速度减小、或者焊接热输进增加，或者焊接间隙增大，这些因素都将引起焊缝金属断面面积的增加，从而使总的纵向收缩应力增加，导致薄板焊接过程中的变形量增加。

随着技术的不断提升，薄板焊接也正由手动向激光、自动焊接形式转变，在今后的薄板焊接工作中，也必然会愈发的自动化、智能化。从而形成对工程、设备检维修等项目施工质量的可靠保障。

参考文献：

[1]李洪奇. 薄板焊接变形的控制和技术措施[J]. 黑龙江科技信息， 2007， 000（006）：10-10.

[2]郭虎. 不锈钢薄板焊接变形影响因素与控制方法[J]. 工程技术（引文版）， 2016， 000（004）：00215-00215.