焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

董传亚

中国石油天然气管道第二工程有限公司

摘要：随着工业的发展，人们对不锈钢的应用也日益增多。在不锈钢生产过程中，采用的是焊接。在高温下，使得不锈钢部件在高温下会发生变形。目前国内的焊接工艺水平和装备水平均低于国外，且存在着较多的构件变形，这不仅会影响到构件的外形，而且也会影响到其工作性能。为了防止这种情况发生，必须要找出最好的解决方案。

关键词：不锈钢；焊接工艺；装备水平；焊接工艺

1.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

1.1焊接方法对不锈钢焊接变形的影响

通常来说，在重工业生产和人们的日常生活中，常用的焊接方式很少，比如电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护焊等。由于使用焊接方法的不同，在不锈钢的焊接过程中不同的焊接变形会产生不同的效果。在很多的焊接工序中，大多数的焊接作业都会导致不锈钢的焊缝温度升高，而随着温度的降低，不锈钢的焊缝也会发生一定的变形，比如在不锈钢的焊接中使用电弧焊接的时候，会发生横向的收缩。所以，在采用电弧焊进行不锈钢焊接时，必须按照不锈钢材料的总体性能和要求来进行操作，使之能够更科学、更合理地进行。另外，在焊接不同材质的不锈钢时，还得针对不同的生产要求，选用合适的焊接方法，使用的材料要有一定的厚度，不然的话，很可能会造成焊接时产生的金属变形。因此，在采用焊接技术进行不锈钢的焊接作业时，应以不锈钢的特性为基础，避免在焊接时产生变形。

1.2焊接顺序对不锈钢焊接质量的影响

焊接工艺是根据规范的工艺过程来进行的，不合理的工艺过程会对焊缝的变形产生很大的影响，其中最重要的是应力，不合理的焊接顺序会改变金属的内部结构，造成焊缝的变形。比如，在进行长焊缝的焊接时，采用分段焊接，如果不能对焊缝的顺序进行控制，将会造成焊缝的变形。这是由于改变了原来的焊接工艺，造成了不锈钢周边材料受到的应力的变化，而根据热胀冷缩的原理，会造成原材料的变形。

1.3焊接工装夹具对不锈钢焊接变形的影响

采用工装夹具是一种限制不锈钢变形的方法，它主要用于不锈钢薄板的厚度在10毫米以下，但超过12mm的薄板则需要进行焊接。

焊接工装的设计对不锈钢的焊接变形有很大的影响：第一，焊接位置的布置会直接影响到焊缝的质量。如果安装太大，会引起不锈钢中心位置的改变，从而引起应力的改变，从而引起焊缝的变形。二是装配件的安装也很重要，如果安装时安装位置不正确，或有微小的误差，都会造成焊接变形。比如，在对不锈钢夹具进行紧固时，由于夹持力过大，可能会使其受力不均，从而使不锈钢在焊接时由于外力作用而发生变形。当然，不同的焊接方式也会影响到焊缝的变形，在实际应用中，常常要针对不同的焊接工艺来选用合适的焊接工艺，从而对焊缝的变形有一定的影响。

2.预防不锈钢焊接变形的焊接工艺优化措施

2.1焊接前的控制

根据不锈钢元件的不同用途和要求，在进行有针对性的焊接作业时，要根据不锈钢零件的特殊功能要求，确定最佳的焊接方法，同时还要考虑到焊接过程中的某些变形，以便制定出合理的焊接顺序，并根据焊接工艺的要求，对其进行相应的应变处理。为了防止不锈钢焊接变形，还需要采取特殊的方法，可以根据不锈钢零件的不同，对其进行安装，并对可能产生的变形进行严格的控制，从而在焊接过程中，将焊接的方法、顺序、参数和控制方法都写在了一起，从而减少了焊接过程中的变形。

2.2焊接过程的控制

在此工艺中，对不锈钢进行焊接，是造成不锈钢焊缝变形的惟一原因，在确定了焊接前的控制因素后，进行实际的焊接作业，可以有效地减少焊缝的变形。但在实际焊接中，仍需严格控制，可采用跟踪激冷、沿焊两侧加热、碾压等方法进行焊接，这样可以有效地控制焊缝的变形，一旦发现与实际不符，应立即采取措施，以保证焊接工作的顺利进行。此外还要对工作人员进行严格的监管，防止工作人员出现不符合规定的情况，这样可以防止在焊接的时候出现不合格的情况。

2.3做好焊后矫正工作

在焊接结束后，要对焊接后的产品进行技术调整，以确保产品的质量，特别是一些不锈钢在焊接的时候会发生变形，通过局部加热来减少塑性变形，从而达到控制变形的目的。当然，在实际应用中，常用一种整体式加热方法，即对不锈钢进行整体加热，然后进行锻造。总之，在不锈钢焊接过程中，焊后校正是控制焊缝变形的一个关键步骤。

2.4对厚度偏差进行严格的控制

在严格控制厚度偏差时，DN150-300mm的管口可以采用角向磨光机进行手工研磨。同时还能制造出用于DN150以下管卡的专用管卡、夹具。对于DN超过150mm和300mm以下的管子，可以使用专用的对角器进行加工，将放置在管道上的坐垫固定或连接起来，使用卡钳进行定位时，最好不要与管子进行焊接。

预热是一种有效的预防裂缝的方法，同时也可以提高连接的性能。但是，预热会导致工作环境的恶化，使得生产过程变得更加复杂，同时，预热温度过高也会导致连接的韧性下降。所以，在焊接之前，必须考虑到材料的组成（当量）、板厚、结构形状、刚度和环境温度来确定。通常的焊接温度为10~176摄氏度。在焊道上要采取窄焊法，禁止横向摆弧和大电流慢速堆焊，在返修过程中，尽量减少内部应力，防止裂缝和分层，应选用低热输入，且层间温度不宜大于60℃。

2.5对口前处理

在进行对接前，测量管道的厚度会更大，如果有偏差，就可以将厚度均匀地排列在一起，尽量减少焊缝的厚度。在设计时，应尽量确保管子的周向倾角，使之达到最小，最小，通常为1~2mm，以减少金属的充填。

由于不锈钢自身的热膨胀系数大，因此在焊接时会产生很大的应力。为了防止这种情况，必须在焊接时严格采用定位焊。在小于或等于+89毫米的情况下，可以使用双点定位方法。

2.6施焊处理

在正式焊接时，必须把管子分为4个1/4的圆周，然后均匀的焊接。对于直径大于或等于219毫米的管子，在焊接时最好采用对称焊，两个操作员在焊接时的速度要一致。另外，反变形是一种比较实际的焊接工艺，所以在使用这种方法时，必须要严格控制焊接电流和焊接速度，以保证焊接的能量。在不锈钢管材的焊接中，应严格控制焊层之间的温度，保证在100℃以内。

2.7质量检验

为了有效地控制不锈钢管材的焊接变形，必须对其进行质量检查。具体的检查要根据图纸和相关的规范进行，而焊接材料和焊接工艺也要严格执行。管线安装的线径和中心线的偏差不得超过±3mm/m，安装接头长度不得超过±10mm。角径和中线的误差不得超过每米±2.5mm/m。

结束语

焊接变形是影响不锈钢零件性能的一个重要因素，但由于目前的工艺水平尚不足以消除这种现象，因此在目前的生产实践中，仍是一个较为常见的问题。因此，应加强对不锈钢焊接过程的控制，以降低这种情况。只有对影响因素进行充分的控制，才能确保该问题得到有效的解决。为了保证焊接工艺的每一步，都要对工艺进行严格的控制，从而选出最合适的工艺来进行变形控制。

参考文献

[1]张兴品.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析及控制措施[J].中国设备工程,2021(5):2.

[2]吴飞虎,张鹏飞.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析[J].中国金属通报,2020.

[3]周燕阳,周丕勇.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响及对策分析[J].科技创新与应用,2020(23):2.

[4]马继超.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析[J].城市建设理论研究(电子版),2015.

[5]邵元金,闫君,杨玉超.焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响[J].焊接技术,2015(4):2.