薄板焊接工藝及焊縫質(zhì)量控制

朱俊

摘 要：伴隨當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建設(shè)發(fā)展的速度進(jìn)一步加快，在鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的過(guò)程中，薄板焊接具有非常重要的意義，獲得了廣泛的應(yīng)用。在廠房參觀走廊平臺(tái)以及設(shè)備輔助平臺(tái)當(dāng)中都獲得了較好的運(yùn)用。在實(shí)際操作的過(guò)程中，很多產(chǎn)品需要重量輕巧又需要具有較好的質(zhì)量。在此過(guò)程中可以使用薄板材料達(dá)到需求，然而當(dāng)前我國(guó)在薄板焊接的過(guò)程中沒(méi)有廣泛的使用先進(jìn)的技術(shù)，在施工工藝方面較為陳舊，因此一定要重視合理的使用薄板焊接工藝，確保對(duì)焊接的質(zhì)量進(jìn)行最大程度的控制，尤其需要注意薄板在焊接過(guò)程中的形變，本文重點(diǎn)對(duì)薄板焊接工藝和焊縫質(zhì)量控制進(jìn)行分析研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：薄板；焊接工藝；焊縫；質(zhì)量控制；措施

1 焊接過(guò)程中產(chǎn)生變形的原因

在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，2毫米厚的鋼板應(yīng)用非常廣泛，是一種典型的薄板，在進(jìn)行焊接施工的時(shí)候主要使用的是電弧焊接設(shè)備。電弧焊接設(shè)備在使用的過(guò)程中，控制系統(tǒng)為微機(jī)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能夠有效的通過(guò)計(jì)算機(jī)控制焊接的速度、焊接的電流等。與此同時(shí)，還可以與實(shí)際工藝參數(shù)相結(jié)合，進(jìn)行一定的修改，并且將相關(guān)的參數(shù)設(shè)置到存儲(chǔ)系統(tǒng)當(dāng)中。在薄板焊接的過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生表面缺陷或者焊接變形的問(wèn)題，究其原因主要由于薄板在焊接的過(guò)程中具有較高的參數(shù)要求。在實(shí)際焊接的時(shí)候，如果某一參數(shù)出現(xiàn)變化可能會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)程中出現(xiàn)較大的變化，由于焊接參數(shù)的變化范圍不同以及外界因素的影響而造成焊接工藝無(wú)法符合要求，在焊接的過(guò)程中出現(xiàn)一定的形變，這種形變?cè)诔霈F(xiàn)的過(guò)程中是多種多樣的，常見(jiàn)的有縱向收縮形變、橫向收縮形變以及彎曲形變、扭曲形變等。

2 薄板焊接工藝方法

依照理論分析以及現(xiàn)場(chǎng)制作的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在制作薄板鋼結(jié)構(gòu)的過(guò)程中需要在焊接之前通過(guò)加筋板來(lái)固定焊件，接著再進(jìn)行焊接操作。這樣可以讓焊件的剛性大幅度提高，減少焊接過(guò)程中出現(xiàn)的變形量，確保整個(gè)裝配過(guò)程中的幾何精度。在進(jìn)行焊接操作前需要對(duì)裝配尺寸進(jìn)行檢查，相關(guān)技術(shù)員需要做好焊接技術(shù)交底的工作，通過(guò)一些小直徑焊條進(jìn)行焊接的過(guò)程中，一定要做好定位焊，讓焊接的高度提高。在一定程度上，讓焊接過(guò)程中的變形量減少。在焊接之前，操作人員一定要加強(qiáng)對(duì)焊條型號(hào)、固定裝置的檢查，并且及時(shí)清理雜物。

和普通焊接工藝類(lèi)似，薄板鋼焊接工藝需要確保執(zhí)行的力度，首先需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行有效的了解，重視焊接時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制工作，依照焊接的具體要求進(jìn)行操作：

首先對(duì)短焊縫區(qū)域進(jìn)行焊接，再對(duì)長(zhǎng)焊縫區(qū)域進(jìn)行焊接。焊接的過(guò)程中，通過(guò)間斷焊接的模式進(jìn)行分段退焊，并且從內(nèi)部向外部進(jìn)行焊接。

安排多名焊工進(jìn)行均勻施焊，同時(shí)進(jìn)行操作，與此同時(shí)一定要保證對(duì)稱(chēng)施焊，這樣可以避免因?yàn)椴粚?duì)稱(chēng)受熱而產(chǎn)生的應(yīng)力集中等問(wèn)題對(duì)薄板產(chǎn)生影響，導(dǎo)致板子出現(xiàn)起鼓、變形，對(duì)稱(chēng)受熱的過(guò)程中，由于應(yīng)力之間可以抵消，在受熱均勻的條件下，不會(huì)造成板子出現(xiàn)明顯的形變。

需要指導(dǎo)焊工通過(guò)半自動(dòng)切割機(jī)與用氣保焊的方式相結(jié)合進(jìn)行操作，因?yàn)楸“寰哂休^大的面積，而且平面度較好的條件下，通過(guò)自動(dòng)焊接小車(chē)進(jìn)行焊接，可以進(jìn)一步保證焊接過(guò)程中的外形，讓焊接的質(zhì)量提高，確保焊縫的大小符合要求。

3 薄板焊接質(zhì)量控制方法

3.1 選擇合理的焊接工藝

在焊接的過(guò)程中一定要對(duì)焊接工藝進(jìn)行合理的選擇，這樣可以讓焊接的質(zhì)量大幅度的提高，不斷的對(duì)薄板焊接的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)和摸索，可以發(fā)現(xiàn)通過(guò)熔敷力較高的技術(shù)可以讓焊縫的焊接質(zhì)量大幅度提高。與此同時(shí)，還需要對(duì)焊道進(jìn)行控制，另外通過(guò)一些較小的熱輸入焊條，能夠有效的避免焊接的過(guò)程中出現(xiàn)形變，由于薄板焊接的時(shí)候縱向繞曲形變?cè)趯?duì)焊接熱輸入較為敏感，在熱輸入比較大的條件下，可能會(huì)造成薄板焊接的時(shí)候出現(xiàn)一定的形變，無(wú)法達(dá)到裝配的要求。

3.2 合理使用點(diǎn)固焊

在焊接工藝當(dāng)中點(diǎn)固焊也是非常常見(jiàn)的一種焊接方式，由于點(diǎn)固焊不單單可以確保焊接間隙，另外也可以保證焊接過(guò)程中薄板具有一定的抗變形能力，然而在薄板焊接的過(guò)程中一定要對(duì)點(diǎn)固焊的焊點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行考慮，并且保證焊點(diǎn)之間的距離，如果焊點(diǎn)之間的尺寸過(guò)小，可能會(huì)造成焊接的時(shí)候出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂等情況，無(wú)法達(dá)到實(shí)際使用的需要。如果點(diǎn)焊尺寸過(guò)大，會(huì)造成焊道背面無(wú)法充分焊透，對(duì)接口的完整性產(chǎn)生較大的影響，在薄板焊接的過(guò)程中一定要注意對(duì)點(diǎn)固焊尺寸進(jìn)行控制，依照焊接工件的具體要求，合理的進(jìn)行焊接方式的選擇。

3.3 焊接工藝控制

依照實(shí)踐過(guò)程中的相關(guān)要求，發(fā)現(xiàn)在焊接的時(shí)候可以通過(guò)一些特殊的方法對(duì)焊接工藝進(jìn)行控制，比如說(shuō)溫差法、減少焊接熱輸入法等，都可以大幅度的降低焊接過(guò)程中的溫度，讓形變量減少。盡管這種方式在一定程度上可以讓殘余應(yīng)力降低，控制形變。然而無(wú)法完全將形變消除，想要將焊接過(guò)程中出現(xiàn)的形變問(wèn)題有效的消除，需要將薄板壁構(gòu)件焊接過(guò)程的影響因素進(jìn)行分析，在此過(guò)程中想要避免薄板平面，需要讓薄板工件的瞬態(tài)面外失不穩(wěn)形變等情況得到控制。在日常操作的時(shí)候，可以利用不同程度的溫度差異讓薄板邊緣的受力情況降低，確保溫差拉伸效應(yīng)，就算有應(yīng)力形變問(wèn)題，也能夠在焊接的時(shí)候?qū)崟r(shí)的進(jìn)行控制和調(diào)整，保證焊接的過(guò)程中焊薄板的平直狀態(tài)不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)變形的問(wèn)題。

3.4 加強(qiáng)焊縫控制

3.4.1 具體控制措施

在焊接的過(guò)程中一定要與實(shí)際情況相結(jié)合，合理的進(jìn)行焊條的選擇，保證焊條的形狀尺寸符合要求，在達(dá)到焊接要求的條件下盡量確保焊條具有較大的承載能力，盡量使用一些較小的焊縫尺寸，主要是由于這樣可以讓焊縫的填充量減少。如此一來(lái)，既可以確保質(zhì)量，又不會(huì)出現(xiàn)較大的形變，還可以做到省時(shí)省料具有一定美觀的效果，與此同時(shí)還能夠還需要使用一些折彎?rùn)C(jī)來(lái)對(duì)薄板進(jìn)行折邊處理，在確保折彎角度的條件下，盡量使用機(jī)械折彎。在進(jìn)行操作的過(guò)程中，使用機(jī)械折彎能夠讓焊縫的數(shù)量減少，科學(xué)合理的對(duì)焊縫的位置進(jìn)行安排，保證焊縫在中心軸兩側(cè)的位置，這樣在焊接的時(shí)候可以相互抵消產(chǎn)生的形變。

3.4.2 做好無(wú)損檢測(cè)工作

焊接屬于一種物理冶金操作，雖然當(dāng)前的焊接技術(shù)越來(lái)越成熟，但是很多內(nèi)外部因素都會(huì)影響焊接的結(jié)果，具體的影響因素在于殘余應(yīng)力，焊接工藝技術(shù)等。附近的焊接環(huán)境、溫度也會(huì)對(duì)最終的焊接成果產(chǎn)生影響，為了將焊接缺陷及時(shí)找出檢測(cè)人員一定要及時(shí)的對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，了解出現(xiàn)了一些焊接缺陷，對(duì)焊接工作進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

（1）外觀檢測(cè)

外觀檢測(cè)主要使用的是一些機(jī)器設(shè)備、目視、光、電等方式來(lái)檢查事件的表面缺陷，比如說(shuō)是否出現(xiàn)毛刺、是否產(chǎn)生顏色不均等問(wèn)題，或者出現(xiàn)表面凹陷等。傳統(tǒng)外觀檢測(cè)的過(guò)程中，主要使用的是目視法，這種方式不需要使用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備在操作的過(guò)程中成本較低，而且具有較高的工作效率，可以通過(guò)人體的視力和工作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，有機(jī)的檢查局部結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)。在檢測(cè)的過(guò)程中快速的了解出現(xiàn)了缺陷，比較適合用于一些目視可見(jiàn)的表面缺陷，而無(wú)法準(zhǔn)確的判斷細(xì)微的內(nèi)部缺陷和表面缺陷。在長(zhǎng)期通過(guò)目視法進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致人員出現(xiàn)疲勞，對(duì)檢測(cè)的效率和結(jié)果產(chǎn)生影響。

（2）射線探傷

在五大常規(guī)檢測(cè)當(dāng)中，射線探傷是非常常用的一種方法，主要是通過(guò)射線將物體穿透獲得的一些射線的變化情況來(lái)了解物體內(nèi)部的物質(zhì)分布情況和內(nèi)部缺陷。在使用的操作的過(guò)程中，主要使用強(qiáng)度均勻的射線對(duì)物體進(jìn)行照射，如果物體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)差異或者缺陷。那么缺陷部位會(huì)對(duì)射線在物體內(nèi)部的光線強(qiáng)弱和行進(jìn)方向產(chǎn)生影響，造成不同部位透射的射線強(qiáng)度不同，通過(guò)這樣的方法可以對(duì)物體內(nèi)部缺陷的位置以及性質(zhì)進(jìn)行了解。

（3）超聲檢測(cè)

超聲檢測(cè)也是非常常用的一種無(wú)損檢測(cè)的手段，主要是利用超聲波在接觸被檢測(cè)物體出現(xiàn)的透射、反射和散射回來(lái)聲波的變化情況來(lái)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行判斷和研究。在使用的過(guò)程中具體的工作原理是依照超聲波傳播過(guò)程中的具體特點(diǎn)進(jìn)行缺陷的分析，超聲波在發(fā)出后會(huì)在試件當(dāng)中進(jìn)行傳播，在此過(guò)程中會(huì)和材料當(dāng)中的組織結(jié)構(gòu)以及出現(xiàn)的一些缺陷進(jìn)行相互作用，這樣就會(huì)導(dǎo)致超聲波在被檢測(cè)物體介質(zhì)中產(chǎn)生一定的變化，比如說(shuō)傳播方向和特征發(fā)生改變，只要分析和研究被改變的聲波，就可以判斷是否產(chǎn)生了一定的缺陷，這種檢測(cè)技術(shù)具有較好的檢測(cè)效果，可以檢測(cè)各種不同類(lèi)型的試件。

（4）磁粉探傷技術(shù)

通過(guò)磁粉探傷無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探傷，主要是使用一些具有磁鐵性質(zhì)的材料，這些材料具有一定的磁化性能、另外磁粉的物理性質(zhì)較為特殊。在磁場(chǎng)當(dāng)中，這些磁鐵性質(zhì)的材料會(huì)由于磁化的作用而出現(xiàn)一定的影響，材料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一些磁感應(yīng)的情況，與此同時(shí)，磁力線的密度也會(huì)出現(xiàn)一定的增加。如果焊縫的位置產(chǎn)生缺陷，就有可能造成磁力線在位置方面出現(xiàn)一定的變化，某些磁力線會(huì)被寄出鋼結(jié)構(gòu)，這樣就有可能導(dǎo)致露磁問(wèn)題的出現(xiàn)。如果磁場(chǎng)當(dāng)中有磁粉，磁力線會(huì)對(duì)磁粉產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致焊縫缺陷位置產(chǎn)生磁粉堆積的情況，方便檢測(cè)人員對(duì)焊縫的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

（5）紅外線成像類(lèi)型的技術(shù)紅外線成像技術(shù)是當(dāng)前進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)研究過(guò)程中產(chǎn)生的一種最技術(shù)，可以通過(guò)紅外攝像機(jī)設(shè)備對(duì)電子輻射信號(hào)進(jìn)行獲取，并且對(duì)獲取的信號(hào)進(jìn)行分析和處理，了解出現(xiàn)的缺陷，在使用的過(guò)程中具有較好的效果。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，從薄板焊接工藝的角度進(jìn)行分析，無(wú)論是在宏觀方面分析焊縫成型，還是在微觀方面分析焊縫力學(xué)性能，都需要符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)要求，只有如此才能進(jìn)行后續(xù)的焊接操作。只有如此，才可以有效地防止薄板焊接的過(guò)程中由于沒(méi)有合理的操作產(chǎn)生問(wèn)題。

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（作者單位：上海振華重工（股份）有限公司長(zhǎng)興分公司）