鉆機焊接變形的控制與校正

張 健

（中原總機石油設備有限公司，河南 濮陽 457300）

概述

目前，我在總機廠石化分廠主要從事鉆機生產工作，生產中遇到許多因焊接變形而產生的難題，在結合相關資料與生產過程中的多次實踐，總結了一些關于怎樣控制焊接變形與校正的經驗。

一、鉆機焊接變形的原因、種類及危害

焊接時，由于工件是不均勻的局部加熱和冷卻，造成焊件的熱脹冷縮和組織變化先后不一致，從而導致了焊接應力的改變及工件變形的產生，工件變形是焊件自身降低其應力狀態的結果。主要有彎曲變形、角變形、波浪變形和扭曲變形，焊接變形不但影響結構尺寸的準確性和產品外形的美觀嚴重時還可能降低承載能力，甚至造成事故。

二、鉆機鋼結構焊接變形的控制方法

1 反變形法

用經驗和計算方法，估計焊后可能發生變形的大小和方向，焊前將工件作出的反變形量或將工件安放在與焊接變形方向相反的位置上。例如：在焊井架主段上的鋼架連接耳座時，可先將主段四角固定，在主段中部墊高10-20MM，然后在進行焊接。

2 鋼性固定法

焊前將工件各部分用夾具、剛性支撐、專用夾具或者定位點焊強制固定以防止和減少變形，剛性固定法只適用于工件塑性較好，結構剛度較小的結構，對于淬硬性較大的金屬不能使用，以免焊后斷裂。如焊50DB鉆機底座左右上座時，用10號槽鋼在左右上座上下隔1-2米處就固定一根拉筋后再焊接。

3 采用合理的結構

設計焊接結構時，在保證結構有足夠承載能力的情況下，采用盡量小的焊縫尺寸，數量、焊縫盡量對稱布置，焊縫分散避免集中。

4 焊接順序變換法

安排焊接順序時應盡可能考慮焊縫自由伸縮對稱截面，焊接次序要交替進行。如：井架主段焊接時，先焊主梁立焊，從中間向兩端順序焊接。

5 焊前預熱焊后處理

焊前對工件預熱可以減少焊件各部溫差，降低焊后冷卻速度，減少殘余應力，在允許的條件下，焊后進行去應力退火，或者用錘子對紅熱狀態下的焊縫進行均勻迅速的敲擊，均可有效地減少焊接變形。

6 增大焊接截面

焊前把一些小件焊件平放點在一起，然后再焊。

三、鉆機鋼結構焊接變形的矯正

焊接變形控制后還會出現變形，這時就要進行校正，分為冷矯正與火焰矯正。

（一）冷矯正：分為機械矯正與手工矯正。

1 機械矯正是用矯直機等機器矯正的方法，如焊接梁出現塌邊等變形就可用矯直機進行矯正。

2 手工矯正：在變形量小，工件小，塑性較好時可用手錘等工具進行矯正。

（二）火焰矯正：分為點狀加熱法、線狀加熱法、三角形加熱法。

火焰加熱矯正根據板厚、材質及加熱方法等不同情況，可分為低溫加熱矯正、中溫加熱矯正和高溫加熱矯正。其中：

低溫矯正 500-600C 適宜于板厚＜6mm，含碳量＞0.25%的碳素結構鋼和低合金高強度鋼的火焰矯正 冷卻方式：水。

中溫矯正 600-723℃ 適宜于板厚6-12mm，對于含碳量＞0.35%的碳素結構鋼和低合金高強度鋼加熱溫度要嚴格控制，測量儀器用測溫筆或其他測溫儀器測量，不超過723℃ 冷卻方式：空氣和水。

高溫矯正 723-850℃ 適宜于大厚板加熱，其中14-16mm加熱溫度750-800℃,大于20mm加熱溫度850℃。注意：含碳量＞0.35%的碳素結構鋼和低合金高強度鋼不可用高溫矯正。 冷卻方式：空氣。

井架的柱、鋼梁、斜撐的撓曲變形的矯正。

（1）在翼板上，垂直于縱長焊縫，作從中間向兩端的線狀加熱，即可矯正彎曲變形。為避免產生彎曲和扭曲變形，可采取低溫矯正或中溫矯正法，要兩條加熱帶同步進行。利用這種方法可有利于減少焊接內應力，但這種方法在縱向收縮的同時有較大的橫向收縮，較難控制掌握。

（2）翼板上作線狀加熱，在腹板上作小三角形加熱。

多年實際工作經驗表明，用這種方法來矯正井架柱、鋼梁、斜撐的彎曲變形，效果是顯著的，橫向線狀加熱寬度一般取20—90mm，板厚小時，加熱寬度要窄一些，加熱過程應由寬度中間向兩邊擴展。線狀加熱最好由兩人同時操作進行，再分別加熱小三角形區域，小三角形的寬度不應超過板厚的2倍，小三角形的底邊與對應的翼板上線狀加熱的寬度相等。加熱小三角形時從頂部開始，然后從中心向兩側擴展，一層層加熱直到小三角形的底邊為止。加熱腹板時溫度不能太高，否則容易造成凹陷變形，一旦出現這種情況便很難修復。

火焰矯正本著能用點狀加熱法不用線狀加熱法，能用線狀加熱法不用小三角形加熱法的原則，這樣可減少產生的內應力。不恰當的矯正方法產生的內應力與焊接內應力和負載應力相互迭加后，會使焊件的某一危險截面的應力超過允許應力值，從而導致承載安全系數的降低。當不得不采用火焰矯正時應注意以下幾點：

1 火焰矯正處烤火面積在一個截面上不得過大，要多選幾個截面；

2 烤火位置不得在主梁最大應力截面附近；

3 加熱溫度最好不超過700℃；

4 宜用點狀加熱方式，以改善加熱區的應力狀態。

結語

通過有效地預防和矯正的方法，使我們的鉆機外觀更加美觀，更加結實耐用，產生了更好的經濟回報，為我們今后的工作打下了堅實的基礎。也為機廠持續發展貢獻自己的力量。

[1]王紅兵，黃正東.鋼結構焊接變形的成因及矯正方法[J].建筑，2010（08）：52-54.