焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響

鞏偉召 安繼釗

【摘 ?要】在不銹鋼焊接過程中，焊接工藝會嚴重影響不銹鋼焊接變形。為實現對不銹鋼焊接變形的科學預防和有效控制，要深入考察焊接工藝對不銹鋼焊接變形產生的具體影響和實際程度，并據此對焊接工藝操作方案進行科學制定，實現對焊接工藝的有效優化。本文簡述焊接變形的概念，淺析焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響，探究不銹鋼焊接變形的預防措施，以期為不銹鋼焊接提供借鑒。

【關鍵詞】焊接工藝;不銹鋼;焊接變形

引言

焊接是最為普遍且最具實用性的不銹鋼加工方式。在不銹鋼焊接過程中，受焊接工藝影響，不銹鋼在焊縫冷卻后極易產生各類變形。通常，不銹鋼焊接變形包括橫向收縮、縱向收縮和彎曲以及角變形等。焊接變形會嚴重影響不銹鋼加工的美觀性，還會破壞不銹鋼構件具備的各項性能。對此，有必要立足于不銹鋼焊接實踐，深入考察焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響，并積極探究有效措施對焊接工藝進行優化，實現對不銹鋼焊接變形的預防和控制。

1焊接變形概述

在焊接過程中，高溫環境影響焊接材料，使其發生熱膨脹，當溫度出現降低后，焊接材料立即收縮，在冷熱循環下，焊接材料將出現變形。通常，對焊接材料同一側實施持續焊接所形成的焊接變形相對于對焊接材料兩側實施交叉焊接形成的焊接變形要大。究其原因，在長時間內，焊接形成的冷熱循環對焊接材料同一側發生作用，即會增大其變形量。焊接熱量以及熱膨脹出現增加，均會導致焊接區域實際溫度加快上升，并降低焊接區域相應的熱導率以及柔韌性等性能。

2焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響

2.1焊接方法

當前，焊接工藝具有多種焊接方法，常用的包括焊條電弧焊、埋弧焊等。在不銹鋼焊接中，各類焊接方法會對其焊接變形產生各不相同的影響。有的焊接方法會造成不銹鋼構件產生局部過熱，等到焊縫冷卻，不銹鋼構件即產生焊接變形。例如，通過焊條電弧焊對不銹鋼進行焊接，即可能導致橫向收縮變形。要深入考察不銹鋼構件的具體結構和各項功能需求，有針對性地選擇焊接方法，確保其適用于不銹鋼構件，避免引發焊接變形。同時，對不銹鋼構件進行焊接，若其內部發生應力變化，將造成焊接變形。對此，要針對不銹鋼構件合理選擇焊接方法，對應力變化進行有效消除。

2.2焊接順序

焊接順序會嚴重影響不銹鋼相應的焊接變形。在不銹鋼焊接過程中，焊接順序不僅會對殘余應力分布造成影響，還會影響應力狀態。若對焊接順序進行改變，將在較大程度上改變殘余應力分布，并改變應力狀態。若采用不合理的焊接順序，將引發焊接變形。通常，對不銹鋼進行焊接，要對可能引發焊接變形的相應焊縫進行優先焊接，對于較長焊縫，要實施合理的分段焊接。要基于不銹鋼焊接的實際情況，對焊縫順序進行合理確定。對大型不銹鋼相關構件進行焊接，可能將固有的焊接順序打破，在對焊接順序進行確定時，要對焊接變形進行充分考慮。

2.3構件定位與固定

對不銹鋼進行焊接，其構件定位以及構件固定均會對焊接變形造成影響。在焊接工序中，定位環節占據著重要地位，其次則是固定環節。若這兩個環節產生了各項偏差，例如，未能嚴格遵循相關工藝方案和具體操作規程，對不銹鋼構件進行夾緊時，可能導致構件承受不均勻受力，外力因素對焊接造成影響，即引發焊接變形。另外，不銹鋼構件在焊接過程中存在定位偏差，焊接完成后，將影響不銹鋼構件的使用性能。焊接操作人員的技術水平、實踐經驗以及操作規范性等因素均會對構件定位與固定造成不良影響。

2.4焊接參數

在不銹鋼焊接過程中，影響焊接變形的焊接參數主要包括焊接電流以及焊接電弧、電壓等。以電弧焊為例，電弧形成于兩極電路，中間空氣受到迅速加熱，出現升溫，受空氣熱作用影響，將出現電離化。在上述機理下，焊接電流的實際大小對焊接溫度具有直接影響，陰極區實際溫度通常保持在2500℃到3500℃范圍之內，中間弧柱具有最高溫度，可超出5000℃，焊縫中心點通常保持大于2500℃的溫度。對不銹鋼構件進行焊接，對于越大構件，越要選用較大的焊接電流。為對構件局部的不均勻受熱進行有效控制，要對焊接電流實施嚴格控制，過小的焊接電流會對焊接質量造成不良影響，過大的焊接電流則會引發焊接變形。

3不銹鋼焊接變形的預防措施

3.1加強焊前控制

可通過如下方法加強焊前控制：一，預防變形法。在實施焊接前，深入考察不銹鋼構件的實際大小和具體形狀，據此合理預測焊接變形，通常要對不銹鋼構件實施嚴格測量和合理評估，基于預測變形的具體結果，對焊接變形進行有效控制。在實施焊接前，將預測的焊接變形具體結果作為依據，對構件變形的可能方向實施相反調整，有效抵消焊后變形。二，預拉伸法。該法是充分預熱構件，將構件存在的殘余應力有效消除，通常在200℃到400℃范圍內，對預熱溫度進行控制，能消除殘余應力的50%到90%，該法能取得顯著效果。三，剛性固定組裝法。該法是全方位對焊接構件進行固定，實現對焊接變形的有效預防，通常要對特定胎具進行使用。

3.2對焊接過程進行嚴格控制

對焊接過程進行嚴格控制，要對規范的焊接參數及相關方法進行合理應用，并正確按照焊接的具體順序，對如下方法進行合理運用：一，隨焊碾壓。該法涉及較為復雜的操作設備，在不銹鋼焊接中應用較少，但該法能有效改善焊接變形的預防效果。二，隨焊跟蹤激冷。該法能實現對殘余應力的有效減小，并實現對焊接變形發生概率的大幅度降低。三，隨焊兩側加熱。該法能均勻分布橫向、縱向以及剪切應變，控制應變力變化趨于平緩，并有效減少焊接產生的殘余應力。各類焊接方法相應的線能量存在較大差異，要盡量對具有低線能量的焊接方式進行運用，并對焊接規范各項參數實施合理控制，有效對焊接相應的塑性壓縮區實際面積進行減少，有效避免產生焊接變形。在實際焊接中，要合理對焊接部件以及相關組件進行劃分，實施組焊，再進行部分焊接，實現對組件精度的有效提升。通過上述焊接方法，實現對殘余應力的有效降低，進而實現對焊接變形的有效減少。

3.3焊后矯正

若不銹鋼焊接產生焊接變形，需對之實施矯正。例如，不銹鋼局部出現熱變形，在焊接結束后，要加熱構件局部變形區域，使該區域形成壓縮性塑性變形，在一定程度上對焊接變形進行抵消。通常，采用火焰加熱的方式，具有較強的便捷性，廣泛應用于對焊接變形的有效矯正。另外，整體加熱法也能用于對焊接變形進行矯正。該法是對整體構件進行加熱，當溫度達到一定程度后，再鍛造整體構件。但是，該法對大型不銹鋼構件產生的焊接變形缺乏適用性，且存在較多應用限制。從整體上來看，焊接完成后，再對焊接變形進行矯正會對不銹鋼構件造成一定損害。因此，要慎重選擇矯正焊接變形的具體方法，并注重對焊接變形實施焊前控制和焊接過程控制，盡量避免焊接結束后再對焊接變形進行矯正。

3.4退火消除焊接變形法

焊接變形產生的根源在于焊接殘余應力的存在。對此，可采用退火消除焊接變形法對焊接變形進行處理。將待焊構件與剛性體夾持，或對預測出現相反焊接變形的待焊件實施點焊，在此基礎上進行焊接。通過上述操作產生的相互約束可對焊接變形進行有效抵制，但難以消除殘余應力。將約束拆除后，即產生焊接變形。在退火爐中，將構件放入，實施墊平加熱和保溫處理，伴隨退火爐溫度實施緩慢冷卻，直到與室溫相同，即能消除殘余應力，此時將約束解除后，即不會產生焊接變形。采用該法對殘余應力進行消除，要對構件的顯微組織、沖擊韌性以及抗拉強度等性能進行綜合考慮。另外，要對退火溫度進行科學選擇，促進不銹鋼具備的物理性能實現大幅度提高，并將殘余應力有效消除。

4結語

綜上所述，焊接工藝對不銹鋼焊接變形的影響主要體現為焊接方法、焊接順序、構件定位與固定、焊接參數等對焊接變形的影響。在對不銹鋼進行焊接的過程中，要通過加強焊前控制、對焊接過程進行嚴格控制、焊后矯正等措施，對焊接變形進行有效預防。

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