薄板焊接技術(shù)論文

　　概述隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,在生產(chǎn)中采用薄板焊接的結(jié)構(gòu)越來越多。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的薄板焊接技術(shù)論文，僅供參考!

　　薄板焊接技術(shù)論文篇一

　　薄板焊接變形的控制

　　摘要：在薄板焊接工程中.焊接變形量的大小是衡量該工程成功與否的重要標(biāo)志，也是工程質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，因此控制焊接變形是施工人員十分重視而致力于研究的課題。本文就煤氣柜底板焊接工程的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)闡述控制薄板焊接變形的一些方法及一些初淺的見解，旨在類似工程中借鑒和參考。

　　關(guān)鍵詞：薄板焊接變形控制

　　中圖分類號：K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

　　如何控制焊接應(yīng)力和變形到最小是薄板焊接中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)?？刂票“搴附庸こ痰暮附幼冃尾荒軉我恍惺拢鴳?yīng)綜合治理。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，焊接工程中的焊接變形和焊后殘余應(yīng)力并不是兩種孤立的現(xiàn)象。兩者之間的聯(lián)系是有機(jī)的，它們同時(shí)存在于同一焊件，相輔相成而又相互制約。薄板焊接焊縫形式主要為對接和搭接。但這兩種焊縫形式產(chǎn)生的變形基本一樣，出產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮外，還會產(chǎn)生失穩(wěn)翹曲變形。

　　在實(shí)際工程中要想獲得最佳的理想狀態(tài)。使三種方式的應(yīng)力和變形合理分布在該結(jié)構(gòu)中，使之相互制約、相互控制，正負(fù)壓力保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)下。這一指導(dǎo)思想是控制大面積薄板焊接工程中焊接變形的有效途徑。

　　本文就工程中常見的Wins(威金斯)煤氣柜的底板焊接為例進(jìn)行分析。

　　一、以8萬m³Wins(威金斯)煤氣柜的底板為例

　　煤氣柜底板焊接工程是十分典型的薄板焊接工程。底板面積為2640.74m2，焊縫總長為2795.38m 。底板由中心板和內(nèi)外環(huán)板組成。中心板為δ=4.5mm厚鋼板組成，內(nèi)環(huán)板和外環(huán)板為δ=6mm鋼板組成。鋼板材質(zhì)均為Q235B。

　　二、技術(shù)難點(diǎn)

　　面積大，板比較薄，內(nèi)外環(huán)板厚度不一致，為厚板與薄板對接，規(guī)范要求底板的平面度不大于60mm。這就要求在施工時(shí)根據(jù)理論與施工經(jīng)驗(yàn)來制定嚴(yán)格的施工工藝，稍不注意就會使產(chǎn)生較大的凸起，給后續(xù)施工帶來很大的麻煩。重新修理難度較大，同時(shí)會使生產(chǎn)成本大大地增加。而此問題的產(chǎn)生原因歸根到底就是由于焊接工程中由于對焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的機(jī)理不了解，不能合理地安排施工工藝而導(dǎo)致的結(jié)果。因此，合理的施工工藝安排，是在掌握其產(chǎn)生機(jī)理原理分析的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，也就是要理論與實(shí)踐要相結(jié)合。

　　三、焊接工藝及剖析

　　(一)分析焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的機(jī)理、影響因素及其內(nèi)在聯(lián)系

　　焊接時(shí)局部不均勻的熱輸入是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的決定因素。而熱輸入是通過材料因素、制造因素和結(jié)構(gòu)因素所構(gòu)成的內(nèi)拘束度和外拘束度而影響熱源周圍的金屬運(yùn)動，最終形成焊接應(yīng)力的變形?？梢钥闯?，材料因素主要為材料特性、熱物理常數(shù)及力學(xué)性能(熱膨脹系數(shù)α=f(t)，彈性模量E=f(T)，屈服強(qiáng)度σs= f(T)，σs(T)=0的溫度，Tk或稱“力學(xué)熔化溫度”以及相變等)，在焊接溫度場中，這些特性呈現(xiàn)出決定熱源周圍金屬運(yùn)動的內(nèi)拘束度。制造因素(工藝措施、夾持狀態(tài))和結(jié)構(gòu)因素(構(gòu)件形狀、厚度及剛性等)則更多地影響著熱源金屬的外拘束度。隨焊接熱過程而變化的內(nèi)應(yīng)力場和構(gòu)件變形，稱為焊接瞬態(tài)應(yīng)力與變化。而焊后，在室溫條件下殘留于構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力場和宏觀變化，稱為焊接殘余應(yīng)力與焊接殘余變形。

　　由于焊接應(yīng)力和變形問題的復(fù)雜性，在工程實(shí)踐中往往采用試驗(yàn)測試與理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法來掌握其規(guī)律，以期能達(dá)到預(yù)測控制和調(diào)整焊接應(yīng)力與變形的目的。

　　(二)工藝措施及剖析

　　根據(jù)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析結(jié)果，不管哪種形式的底板，在焊接工藝上采取的工藝措施大致相同，其主要措施有：

　?、?先焊短焊縫后焊長焊縫，采取分段退焊，由內(nèi)向外依次進(jìn)行。

　　②由數(shù)名焊工均布對稱施焊，并可同時(shí)進(jìn)行。

　?、?采取措施用外力限制焊接變形。

　　④對受力大的部位，待其他焊縫焊完后，最后焊接。

　　其防焊接應(yīng)力與變形的主要原理要點(diǎn)是：

　?、?焊接后自由收縮

　　② 減少焊接區(qū)與整體結(jié)構(gòu)之間的溫差

　　③ 使焊接應(yīng)力盡量減少并均勻布置

　　(三)工藝措施的具體剖析

　　先焊短焊縫后焊長焊縫的基本原理

　　先焊短焊縫，將其由內(nèi)向外焊接為一體，可自由收縮為一整體長條。同理，焊完所有短縫，可得到焊接后自由收縮、基本無應(yīng)力的若干長條。然后再將個(gè)長條由內(nèi)向外連接起來，也屬于在自由收縮狀態(tài)下成型，這樣焊接應(yīng)力很小，變形也很小。

　　反之，若先焊長縫，則將焊縫周圍的板皆固定在長縫上，然后再去焊短縫，短縫必收縮，收縮時(shí)卻受到長縫的限制而不能自由收縮，熱脹時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)力，收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而存在較大的焊接應(yīng)力，會產(chǎn)生很大的變形。整個(gè)底板若都這樣焊接或無次序地焊接，底板會產(chǎn)生更大的變形，定會導(dǎo)致底板大量的凸起變形，嚴(yán)重的甚至?xí)?bào)廢，造成重大的質(zhì)量事故。

　　2、所有焊縫均采用分段退焊法、由內(nèi)向外依次基本原理

　　(1)分段退焊基本原理 分段退焊的原理與間歇焊和減少焊接線能量的原理基本是一樣的，主要時(shí)縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差，從而減少變形;同時(shí)由于頭尾相接的焊接順序，前一段焊縫剛冷卻下來，后一段焊縫的熱量就會給前一段一部分，使其得到一次退火的機(jī)會，同時(shí)減小了前后的溫差，因而消除應(yīng)力、減少變形。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，底板的分段退焊，應(yīng)以一根焊條為一個(gè)循環(huán)，一根焊條約焊200mm，這樣要比500mm~600mm一個(gè)循環(huán)變形要小的多。這樣焊的缺點(diǎn)是接頭增加，降低美觀程度，但比變了形再去處理變形要合算的多(連續(xù)焊的接頭少且平滑)。

　　(2)由內(nèi)向外依次進(jìn)行的基本原理，應(yīng)先焊靠近中心的短縫，然后再依次焊外圍的短縫;長縫也是一樣。因?yàn)閮砂逑嗪?，焊縫會產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮，又因內(nèi)部是封閉部位，外部屬自由端(越往外越明顯)，由內(nèi)向外可使焊縫的橫、縱焊縫自由收縮;反之，若先焊外，自由端被固定，在焊內(nèi)部時(shí)，焊縫的橫、縱向收縮都會受到限制，因而產(chǎn)生較大應(yīng)力，從而產(chǎn)生較大變形。

　　3、底層壁板與外環(huán)板的角焊縫焊完后再焊內(nèi)外環(huán)板之間的對接焊縫

　　壁板位置是固定的，先焊底層壁板與外環(huán)板的角焊縫，使外環(huán)板自由收縮，再焊內(nèi)外環(huán)板之間的對接焊縫，可最大限度減小變形量。

　　4、由多名焊工均布對稱施焊的基本原理

　　在底板的焊接中也要由多名焊工均布對稱施焊，這樣可以防止由于不對稱受熱引起偏心力而引起變形，若對稱受熱，即使有應(yīng)力存在，也不會引起變形，且越往外越明顯，這是因?yàn)閮蓚?cè)的應(yīng)力相等而又有足夠的寬度，不會使中心板產(chǎn)生彎曲。

　　四、結(jié)論

　　工程實(shí)例告訴我們，薄板焊接的應(yīng)力和變形的控制必須綜合治理。此工藝經(jīng)實(shí)踐證明對薄板焊接的應(yīng)力和變形能有效地控制。但在工程的實(shí)際運(yùn)用中還應(yīng)根據(jù)具體情況，具體分析，以達(dá)到最好的效果。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1].陳祝年 焊接工程師手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 2002.1

　　[2].焊接手冊 第三卷，焊接結(jié)構(gòu)/中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會 2001.8

　　[3].翟洪旭 翟藝銘 翟潤雪 實(shí)用鉚工經(jīng)驗(yàn)與竅門精選 機(jī)械工業(yè)出版社 2005

　　[4].傅榮柏 焊接變形的控制技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006

　　薄板焊接技術(shù)論文篇二

　　大面積薄板焊接變形的控制

　　摘要 在大面積薄板焊接工程中.焊接變形量的大小是衡量該工程成功與否的重要標(biāo)志，也是工程質(zhì)量好環(huán)的關(guān)鍵，因此控制焊接變形是人們十分重視而致力于研究的課題。本文就煤氣柜底板焊接工程的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)闡述控制薄板焊接變形的一些行之有效的方法及一些初淺的見解，旨在類似工程中借鑒和參考。

　　關(guān)鍵詞大面積薄板 焊接變形 控制

　　中圖分類號：P755.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

　　如何控制焊接應(yīng)力和變形到最小是大面積薄板焊接中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。控制大面積薄板焊接工程的焊接變形不能單一行事，而應(yīng)綜合治理。試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，焊接工程中的焊接變形和焊后殘余應(yīng)力并不是兩種孤立的現(xiàn)象。兩者之間的聯(lián)系是有機(jī)的，它們同時(shí)存在于同一焊件，相輔相成而又相互制約。大面積薄板焊接焊縫形式主要為對接和搭接。但這兩種焊縫形式產(chǎn)生的變形基本一樣，會產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮外，如圖1、2所示，還會產(chǎn)生失穩(wěn)翹曲變形如圖三所示，即常見的薄板焊接后產(chǎn)生的鼓包、波浪等。

　　圖1焊接橫向收縮圖2焊接縱向收縮

　　圖3焊接失穩(wěn)翹曲變形

　　在實(shí)際工程中要想獲得最佳的理想狀態(tài)。使三種方式的應(yīng)力和變形合理分布在該結(jié)構(gòu)中，使之相互制約、相互控制，正負(fù)壓力保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)下。這一指導(dǎo)是控制大面積薄板焊接工程中焊接變形的有效途徑。本文以工程中常見的曼型煤氣柜的底板焊接為例進(jìn)行分析。

　　1. 以唐山不銹鋼10 萬m³稀油密封干式煤氣柜的底板焊接為例

　　此煤氣柜底板面積為1586.27m²，焊縫總長為1561米。底板由中心板和內(nèi)、外環(huán)板組成。中心板和內(nèi)環(huán)板為δ=5mm厚鋼板組成，外環(huán)板為δ=8mm鋼板組成。鋼板材質(zhì)均為Q235B。底板的結(jié)構(gòu)形式如圖4所示。

　　圖4罐底板焊接布置圖

　　2.技術(shù)難點(diǎn)

　　面積大，板比較薄，內(nèi)外環(huán)板厚度不一致，為厚板與薄板對接，規(guī)范要求底板的平面度不大于D/500，且不大于60mm。這就要求在施工時(shí)根據(jù)理論與施工經(jīng)驗(yàn)來制定嚴(yán)格的施工工藝，稍不注意就會使產(chǎn)生較大的凸起，給后續(xù)施工帶來很大的麻煩。重新修理難度較大，同時(shí)會使生產(chǎn)成本大大地增加。而此問題的產(chǎn)生原因歸根到底就是由于焊接工程中由于對焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的機(jī)理不了解，不能合理地安排施工工藝而導(dǎo)致的結(jié)果。因此，合理的施工工藝安排，是在掌握其產(chǎn)生機(jī)理原理分析的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，也就是理論與實(shí)踐要相結(jié)合。

　　3.焊接工藝及剖析

　　3.1分析焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的機(jī)理、影響因素及其內(nèi)在聯(lián)系

　　如下圖5所示，給出了引起焊接應(yīng)力和變形的主要因素及其內(nèi)在聯(lián)系。

　　圖5 引起焊接應(yīng)力于變形的主要因素及其內(nèi)在聯(lián)系

　　由圖可看出，焊接時(shí)局部不均勻的熱輸入是產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的決定因素。而熱輸入是通過材料因素、制造因素和結(jié)構(gòu)因素所構(gòu)成的內(nèi)拘束度和外拘束度而影響熱源周圍的金屬運(yùn)動，最終形成焊接應(yīng)力的變形。從圖可以看出，材料因素主要為材料特性、熱物理常數(shù)及力學(xué)性能(熱膨脹系數(shù)α=f(t)，彈性模量E=f(T)，屈服強(qiáng)度σs= f(T)，σs(T)=0的溫度，Tk或稱“力學(xué)熔化溫度”以及相變等)，在焊接溫度場中，這些特性呈現(xiàn)出決定熱源周圍金屬運(yùn)動的內(nèi)拘束度。制造因素(工藝措施、夾持狀態(tài))和結(jié)構(gòu)因素(構(gòu)件形狀、厚度及剛性等)則更多地影響著熱源金屬的外拘束度。隨焊接熱過程而變化的內(nèi)應(yīng)力場和構(gòu)件變形，稱為焊接瞬態(tài)應(yīng)力與變化。而焊后，在室溫條件下殘留于構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力場和宏觀變化，稱為焊接殘余應(yīng)力與焊接殘余變形。

　　由于焊接應(yīng)力和變形問題的復(fù)雜性，在工程實(shí)踐中往往采用試驗(yàn)測試與理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法來掌握其規(guī)律，以期能達(dá)到預(yù)測控制和調(diào)整焊接應(yīng)力與變形的目的。

　　3.2工藝措施及剖析

　　根據(jù)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析結(jié)果，不管哪種形式的底板，在焊接工藝上采取的工藝措施大致相同，其主要措施有：

　?、?先焊短焊縫，后焊長焊縫，采取分段退焊，由內(nèi)向外依次進(jìn)行。

　　② 中心板和內(nèi)環(huán)板之間的焊縫，可由數(shù)名焊工均布對稱施焊，并可同時(shí)進(jìn)行。

　?、?外環(huán)板之間的搭接焊縫暫時(shí)不焊，留待第一帶壁板和內(nèi)外環(huán)板角焊縫施焊完畢后在進(jìn)行焊接。

　　其防焊接應(yīng)力與變形的主要原理要點(diǎn)是：

　?、?焊接后自由收縮

　?、?減少焊接區(qū)與整體結(jié)構(gòu)之間的溫差

　?、?使焊接應(yīng)力盡量減少并均勻布置

　　3.3工藝措施的具體剖析

　　以圖1為例分析：

　?、?先焊短焊縫后焊長焊縫的基本原理，如圖中的中心板3、4、5短縫，將其由內(nèi)向外焊接為一體，可自由收縮為一整體長條。同理，焊完所有短縫，所有中心板都成為焊接后得到自由收縮、基本無應(yīng)力的若干長條。然后再將各長條由內(nèi)向外連接起來，也屬于在自由收縮狀態(tài)下成型，這樣焊接應(yīng)力很小，變形也很小。

　　反之，若先焊長縫A、B，則將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四板皆固定在A、B兩長縫上，然后再去焊3、4、5短縫，三段縫必收縮，收縮時(shí)卻受到A、B長縫的限制而不能自由收縮，熱脹時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)力，收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而存在較大的焊接應(yīng)力，會產(chǎn)生很大的變形。整個(gè)底板若都這樣焊接或無次序地焊接，底板會產(chǎn)生更大的變形，定會導(dǎo)致底板大量的凸起變形，嚴(yán)重的甚至?xí)?bào)廢，造成重大的質(zhì)量事故。

　?、?所有焊縫均采用分段退焊法、由內(nèi)向外依次基本原理

　　a、分段退焊基本原理分段退焊的原理與間歇焊和減少焊接線能量的原理基本是一樣的，主要是縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差，從而減少變形;同時(shí)由于頭尾相接的焊接順序，前一段焊縫剛冷卻下來，后一段焊縫的熱量就會給前一段一部分，使其得到一次退火的機(jī)會，同時(shí)減小了前后的溫差，因而消除應(yīng)力、減少變形。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，底板的分段退焊，應(yīng)以一根焊條為一個(gè)循環(huán)，一根焊條約焊200mm，這樣要比500mm~600mm一個(gè)循環(huán)變形要小的多。這樣焊的缺點(diǎn)是接頭增加，降低美觀程度，但比變了形再去處理變形要合算的多(連續(xù)焊的接頭少且平滑)。

　　b、由內(nèi)向外依次進(jìn)行的基本原理 如圖中的短縫3、4、5，應(yīng)先焊4縫，然后再焊3或5縫;長縫A、B，應(yīng)先焊A后焊B。因?yàn)閮砂逑嗪?，焊縫會產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮，又因內(nèi)部是封閉部位，外部屬自由端(越往外越明顯)，由內(nèi)向外可使焊縫的橫、縱焊縫自由收縮;反之，若先焊外，自由端被固定，在焊內(nèi)部時(shí)，焊縫的橫、縱向收縮都會受到限制，因而產(chǎn)生較大應(yīng)力，從而產(chǎn)生較大變形。

　?、?先焊內(nèi)外環(huán)板的搭接焊縫，再焊接第一帶側(cè)板與外環(huán)板的角焊縫，最后后再焊外環(huán)板之間的對接焊縫

　　在討論此焊接順序原理之前，請看一個(gè)受熱變形的實(shí)例，如圖6所示。

　　圖6氣割周邊受熱形成的中凸變形

　　在一張δ=5mm厚的原平板上割下一個(gè)φ300mm的圓板，割完后便出現(xiàn)中凸變形，這是因?yàn)檫吘壥軣岷笫湛s，相對中部伸長，即常說的中部松邊緣緊。根據(jù)此例可以相應(yīng)的分析：焊縫有4條，如圖4所示，第一條是所示內(nèi)環(huán)板與外環(huán)板的環(huán)焊縫C縫;第二條是外環(huán)板之間的對接焊縫D縫;第三條是外環(huán)板與側(cè)板的內(nèi)側(cè)角焊縫E;第四條是外環(huán)板欲側(cè)板的外側(cè)角焊縫F。若先焊E、F縫，再焊C、D縫，這四條焊縫所產(chǎn)生的收縮量全部疊加在整個(gè)底板的邊緣上，引起底板的中凸變形。

　　正確的焊接順序：

　　先焊環(huán)焊縫C，讓其自由收縮。

　　再焊接E任意一條焊縫，使其對外環(huán)板產(chǎn)生約束。

　　焊接D焊縫，因?yàn)镃和E或F焊縫已對其產(chǎn)生了外部約束，對整個(gè)底板的影響很小。

　　最后焊接F焊縫。此時(shí)的焊接約束已全部形成，該焊縫對底板的影響微乎其微了。

　　此步為焊接自由收縮和利用約束度進(jìn)行焊接的綜合運(yùn)用。

　?、?由多名焊工均布對稱施焊的基本原理

　　在探討此原理之前，請看圖七，由于不對稱受熱而引起變形，長條板不對稱受熱而引起變形。在底板的焊接中也要由多名焊工均布對稱施焊，這樣可以防止由于不對稱受熱引起偏心力而引起變形，若對稱受熱，即使有應(yīng)力存在，也不會引起變形，且越往外越明顯，這是因?yàn)閮蓚?cè)的應(yīng)力相等而又有足夠的寬度，不會使中心板產(chǎn)生彎曲。

　　圖7 鋼板不對稱受熱產(chǎn)生的變形

　　4.結(jié) 語

　　工程實(shí)踐告訴我們，大面積薄板焊接的應(yīng)力和變形的控制必須綜合治理。此工藝經(jīng)實(shí)踐證明對薄板焊接的應(yīng)力和變形能有效地控制。但在工程實(shí)際的運(yùn)用中還應(yīng)具體問題具體分析，不斷地進(jìn)行修改，以達(dá)到最優(yōu)的效果。

　　參考文獻(xiàn)

　　陳祝年 焊接工程師手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 2002.1

　　焊接手冊 第三卷，焊接結(jié)構(gòu)/中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會2001.8

　　翟洪旭 翟藝銘 翟潤雪實(shí)用鉚工經(jīng)驗(yàn)與竅門精選機(jī)械工業(yè)出版社 2005

　　傅榮柏 焊接變形的控制技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版社2006