焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析

发表时间：2020-07-07T08:34:52.651Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年6期 作者： 王楠楠 刘广成

[导读] 不锈钢材料由于其耐腐蚀性能而非常适用于工业生产和个人生活。不锈钢材料的加工部分更常用焊接工艺。焊接工艺一方面成本较低，另一方面可靠性较高。不锈钢焊接作业中，热区域的焊接由热熔化结晶，焊接作业完成。但是不锈钢在这个过程中容易变形，需要分析和消除。王楠楠 刘广成

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摘要：不锈钢材料由于其耐腐蚀性能而非常适用于工业生产和个人生活。不锈钢材料的加工部分更常用焊接工艺。焊接工艺一方面成本较低，另一方面可靠性较高。不锈钢焊接作业中，热区域的焊接由热熔化结晶，焊接作业完成。但是不锈钢在这个过程中容易变形，需要分析和消除。

关键词：焊接工艺；不锈钢；焊接变形；影响；要点 引言

不锈钢由于其良好的高温抗氧化性、热稳定性、易加工成形和优良的抗腐蚀性，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。薄壁类零件产品因重量轻、节省材料、结构紧凑等特点在航空领域，被大量采用。为保证焊接强度，不锈钢薄壁类零件经常采用氩弧焊焊接成形，但采用该焊接方法焊接时焊接变形大，影响后续的装配使用，严重的会造成报废，目前虽然可通过焊后校形的方式减小变形，但该方式对焊缝结构造成损伤，有可能降低结构的承载能力，严重的会引起事故。因此研究和掌握不锈钢薄壁类零件氩弧焊焊接变形的影响因素和规律对控制焊接变形具有十分重要的意义。 1焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响分析 1.1焊接方法

目前，可以通过多种方法完成焊接，而以埋弧焊为最常用的焊接方法。在不锈钢焊接中，不同焊接方法对焊接变形产生的影响存在一定的差异。有些焊接方法会使不锈钢构件发生温度变化，而随着温度的不断下降就会产生焊接变形。例如，使用电弧焊进行操作时，温度下降后焊接部位经常可以看到横向收缩。因此，在使用电弧焊进行操作时，需要全面了解不锈钢材料的功能和需求，才能提升焊接操作的准确性。另外，在焊接不同的不锈钢材料时，需要结合制造工艺，选择合理的焊接工艺进行焊接，同时需要保证所有焊接材料质量符合实际要求，从根本上减少不锈钢材料的焊接变形。综上所述，应用焊接工艺进行焊接操作时，需要以不锈钢材料的特点为焊接基础，提高焊接效果，减少变形问题。 1.2焊接顺序

不锈钢焊接操作环节，即便选取了适合于不锈钢材料特点的焊接工艺，如在焊接操作中在焊接顺序的安排上存在偏差，也有很大可能导致不锈钢出现焊接变形问题。在日常生活中对不锈钢进行焊接时，因焊接顺序而引起的焊接变形问题时有发生。焊接顺序对不锈钢焊接变形产生的影响主要体现在对不锈钢构件部位上，一方面焊接顺序如不正确，可以对不锈钢构件的应力分布产生影响，另一方面焊接前后如颠倒，或在焊接步骤上存在多焊少焊现象，会改变不锈钢构件的应力表现，进而导致不锈钢焊接变形。在焊接顺序的把握上一定要遵循焊接规范，根据焊接依据确定焊接顺序。 1.3焊接参数

在进行不锈钢焊接时，焊接参数会对不锈钢焊接变形产生严重影响。其中，焊接电流和焊接电压等是其非常重要的参数。当电流发生变化时，焊接温度会逐渐升高，印象不锈钢构件的焊接；如果参数设置不合理，将会使不锈钢构件温度与实际温度要求出现偏差，导致产生不锈钢焊接变形问题。

2预防不锈钢焊接变形的焊接工艺优化措施 2.1严格控制焊接过程

焊接过程控制主要是设定准确的焊接参数，合理应用焊接方法，以正确的顺序开展焊接。随焊碾压法在不锈钢焊接中应用次数较少，但是可以有效预防焊接变形。随焊跟踪激冷法可有效减少应力，降低焊接变形几率。随焊两侧加热法可以使应力在不同方向上均匀分布，使应力变化可以控制在合理的范围内，有效减少焊接产生的残余应力。不同焊接方法存在一定的差异，需要尽量应用线性能量较低的焊接

方式进行焊接，同时需要严格控制焊接各项参数，从根本上规避焊接变形。实际操作过程中，需要准确划分焊接组件。部分焊接需要在组焊后，从而使组件精度更加准确。通过不同的焊接方法可以有效降低残余应力，逐渐减少焊接变形问题。 2.2做好不锈钢焊接前的准备工作

不锈钢焊接之前需要做好以下准备:首先，结合不锈钢构件的一般功能要求，事先确定焊接变形的潜在问题，然后确定合适的焊接顺序，动态监控和调整焊接变形。第二，科学采用控制方法防止不锈钢零件焊接前变形。更有效的方法是逆变形法、刚性、固定组合法、预应力应变法等。在熔接不锈钢型式之前，根据零件的造型设计和大小等因素预先预测熔接变形的大小。此方法称为反变形。变形方法的应用要求准确测量不锈钢部件，特别是在大型不锈钢部件中，在确定焊缝变形可能性和近似零件后，根据测量结果确定变形方向的相反方向。对于刚性固定部件，不锈钢零部件通过综合稳定措施固定，以降低焊缝变形的可能性。这种方法需要准备某些机器。该预应力方法在避免不锈钢构件变形时最为明显，不锈钢构件的残馀应力通过加热200~400°c减小。 2.3合理控制焊接热影响区

在实际针对厚壁不锈钢管道进行施工作业的过程，首先必须要充分利用多点定位对称施焊方法，对直径约80mm的不锈钢管道进行焊接的过程中，可以充分利用两点定位方法进行，对直径80-200mm的不锈钢管道可以利用三点定位组织方法，直径超过200mm的可以利用４点定位组队方法。在整个焊接施：t过程中必须保证采取对称焊接方法，这样才能有效抵消热影响区对焊接变形的影响。其次，还必须要针对层间温度进行严格控制，针对不同焊接层类要合理地应用间断焊接的方法，保证再实施下一步焊接施工之前，必须要将坡口内的温度严格控制在200-600t这样才能将厚壁不锈钢管道焊接施工过程中焊接热影响区对焊接变形的影响控制在最低。 2.4针对焊接变形进行及时矫正

在完成焊接作业后倘若发现构件存在焊接变形问题，还需采取一定工艺进行矫正。例如倘若在不锈钢构件的局部产生热变形，则应针对变形区域进行加热处理，借助压缩性塑性变形抵消热变形，实现有效矫正。同时还可以采用整体加热法，待构件温度到达一定数值后进行整体构件的再锻造，然而该方法对于大型不锈钢构件则不具有良好的适用性，还需配合火焰加热法进行改进，并强化焊前、焊中控制，最大限度降低焊接变形程度。 2.5退火消除焊接变形法

焊接残余应力是产生焊接变形的主要因素。因此，可以使用退火消除法处理焊接变形。在此过程中，需要根据预测结果对出现相反焊接变形的待焊件实施点焊，当点焊结束后再进行连接。通过该操作可以有效抵抗焊接变形问题，但是残余应力始终存在。没有任何约束后，焊接变形还会发生。将构件放入退火炉，对其加热，当火炉温度与室内温度基本相同时，残余应力也会随之消失，此时即使没有约束也不会出现焊接变形。使用此方法时，需要科学分析和研究构件组织和强度等性能。另外，需要严格控制退火温度，使不锈钢物理性能可以彻底被激发，有效消除残余应力。 3结束语

总之，焊接变形是不锈钢焊接中的一种常见问题，诸如焊接方法、流程顺序、工艺参数、构件定位等工艺因素都有可能是引发焊接变形的主要诱因。基于此，务必要在不锈钢焊接过程中强化工艺技术把控，围绕焊前、焊中、焊后三个阶段控制焊接变形，实现焊件变形量的最小化，进一步提升不锈钢焊接水平。 参考文献

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