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拼焊法蘭焊接變形和控制
更新時(shí)間??2021-07-28 18:22 閱讀
壓力容器用法蘭(JB／T470l，JB／1．4702)機(jī)加前 毛坯是由內(nèi)外圓構(gòu)成的圓環(huán)組成。在制造時(shí)為了節(jié) 約金屬材料，當(dāng)圓環(huán)直徑超過600mm時(shí)圓環(huán)分成均 勻的四瓣下料，然后拼焊成整體。拼焊法蘭的加工 工序?yàn)椋簞澗€——下料并開坡口——拼對(duì)法蘭—— 按焊接要求拼縫——校正超差變形——無損檢 測——消除應(yīng)力熱處理——機(jī)加工。在毛坯的拼焊 過程中，經(jīng)常由于焊接工藝不準(zhǔn)確或沒有采用適當(dāng) 的防變形措施而使得毛坯變成過大。過大的焊接變 形使得毛坯沒有足夠的機(jī)加工余量，從而使毛坯件 報(bào)廢。因此，控制拼焊法蘭焊接變形量十分重要。
(1)角變形：當(dāng)拼接焊縫截面關(guān)于法蘭厚度中 心線不對(duì)稱或焊接工藝采用的不正確時(shí)，焊接焊縫 時(shí)焊縫區(qū)沿板材厚度方向 將產(chǎn)生不均勻的橫向收縮從而引起回轉(zhuǎn)變形是 角變形。產(chǎn)生角變形的原因是：焊縫的截面上面寬 下面窄，因而橫向收縮量在焊縫厚度方向上不均勻。 上面收縮量大，下面收縮量小結(jié)果就形成了焊件的 平面偏移，兩側(cè)向上翹起一個(gè)角度，如圖l所示。
(2)法蘭周長的變化：法蘭拼接焊縫將引起法 蘭的橫向收縮，一般法蘭由四瓣拼焊而成。若每條 焊縫收縮量為5勰，則法蘭的周長將使法蘭的直徑減少6．4mm。
(3)扭曲變形：從文獻(xiàn)中…我們知道用直通焊 焊接長條板對(duì)接焊縫，當(dāng)焊縫較長時(shí)焊縫橫向收縮 沿焊縫方向不均勻。先焊接的收縮小，后焊接收縮 大。對(duì)于圓環(huán)來說只有內(nèi)外圓收縮量相等時(shí)，收縮 后才仍然是圓環(huán)。當(dāng)內(nèi)外圓收縮不一致時(shí)，收縮量 小的部分在焊接時(shí)壓力的作用下將產(chǎn)生上饒。當(dāng)由 內(nèi)圓沿直徑方向向外圓焊接時(shí)最后從外圓到內(nèi)圓逐 漸上饒，而遠(yuǎn)離焊縫的地方基本上不變形，這樣就形 成了扭曲變形，如圖2所示。當(dāng)由外圓向內(nèi)圓焊接 時(shí)最后從內(nèi)圓到外圓逐漸上饒，情況與圖2相反。
通過前面對(duì)焊接變形原因的分析我們知道拼焊法蘭焊接變形主要有以上3種，對(duì)于每種變形我們 應(yīng)采取相應(yīng)的措施控制。
角變形控制：角變形的控制主要可以采用以下 幾種方法：
(1)坡口設(shè)計(jì)：焊縫尺寸直接關(guān)系到變形的大 小，一條焊縫焊縫金屬量越多變形越大。我們知道 一條焊縫焊縫金屬量雙Y型比單U型、單Y型少， 雙U型又比雙Y型少。所以我們焊接較厚的板時(shí)， 采用對(duì)稱雙U型或者對(duì)稱雙Y型焊縫金屬量少焊 接變形小。
(2)對(duì)稱焊接：將法蘭拼接成整體講四條焊縫 點(diǎn)焊固定后，用車間天車懸掛，讓兩名焊工對(duì)法蘭毛 坯兩面同時(shí)焊接，由于焊接時(shí)關(guān)于中性線兩側(cè)的收 縮量基本一致，變形相互抵消最后角變形小。
(3)水平翻邊焊接：拼焊的法蘭較多時(shí)，由于車 間的天車數(shù)量有限，法蘭采用懸掛對(duì)稱焊接不太現(xiàn) 實(shí)。我們可以采用水平焊接，但是法蘭兩面不能同 時(shí)焊接，就產(chǎn)生了焊接先后的問題。需要先焊接一 面后焊接另一面。若焊接工藝參數(shù)相同，焊接第二 面產(chǎn)生的角變形不能完全抵消第一面的角變形，出 現(xiàn)了角變形。原因是先焊面焊縫已經(jīng)形成，接頭剛 度大大增加，后焊面所所引起的角變形必然減少，解 決的辦法是兩面分層交替焊【2】。具體的做法是：① 將拼焊法蘭四瓣點(diǎn)焊成圓環(huán)后，水平放置；②對(duì)法蘭 四條焊縫的一邊焊接，焊接時(shí)由于是在一面焊接，這 時(shí)候會(huì)形成一定的角變形；③將法蘭翻邊對(duì)焊縫的 另一側(cè)焊接，這時(shí)候?qū)a(chǎn)生與工序②相反的角變形， 直到產(chǎn)生的角變形與②產(chǎn)生的相互抵消時(shí)翻邊焊另 一側(cè)。焊接過程中隨時(shí)監(jiān)控角變形。如此多次翻邊 有利于控制角變形。
(4)焊接參數(shù)的選擇：焊接變形隨焊接電流和 電弧電壓的增大而增大，隨焊接焊接速度的增快而 減少。其中電弧電壓的影響最明顯。法蘭的拼接焊 縫采用多層焊接，由相關(guān)資料我們可知道第一層焊 縫收縮量占總量的80％，所以，在滿足焊透的情況 下，焊縫兩面的第一層應(yīng)采用較小的電壓、合適的焊 接電流和較小的焊高(提高焊接速度的結(jié)果)，這時(shí) 熱量小，金屬量少，變形小。
拼焊法蘭的焊接變形有角變形、周長減小、扭曲 變形。采用合適的焊接工藝措施，如加余量、剖口形 式、退焊、焊接參數(shù)等能有效的控制焊接變形。
(1)角變形：當(dāng)拼接焊縫截面關(guān)于法蘭厚度中 心線不對(duì)稱或焊接工藝采用的不正確時(shí)，焊接焊縫 時(shí)焊縫區(qū)沿板材厚度方向 將產(chǎn)生不均勻的橫向收縮從而引起回轉(zhuǎn)變形是 角變形。產(chǎn)生角變形的原因是：焊縫的截面上面寬 下面窄，因而橫向收縮量在焊縫厚度方向上不均勻。 上面收縮量大，下面收縮量小結(jié)果就形成了焊件的 平面偏移，兩側(cè)向上翹起一個(gè)角度，如圖l所示。
(2)法蘭周長的變化：法蘭拼接焊縫將引起法 蘭的橫向收縮，一般法蘭由四瓣拼焊而成。若每條 焊縫收縮量為5勰，則法蘭的周長將使法蘭的直徑減少6．4mm。
(3)扭曲變形：從文獻(xiàn)中…我們知道用直通焊 焊接長條板對(duì)接焊縫，當(dāng)焊縫較長時(shí)焊縫橫向收縮 沿焊縫方向不均勻。先焊接的收縮小，后焊接收縮 大。對(duì)于圓環(huán)來說只有內(nèi)外圓收縮量相等時(shí)，收縮 后才仍然是圓環(huán)。當(dāng)內(nèi)外圓收縮不一致時(shí)，收縮量 小的部分在焊接時(shí)壓力的作用下將產(chǎn)生上饒。當(dāng)由 內(nèi)圓沿直徑方向向外圓焊接時(shí)最后從外圓到內(nèi)圓逐 漸上饒，而遠(yuǎn)離焊縫的地方基本上不變形，這樣就形 成了扭曲變形，如圖2所示。當(dāng)由外圓向內(nèi)圓焊接 時(shí)最后從內(nèi)圓到外圓逐漸上饒，情況與圖2相反。
通過前面對(duì)焊接變形原因的分析我們知道拼焊法蘭焊接變形主要有以上3種，對(duì)于每種變形我們 應(yīng)采取相應(yīng)的措施控制。
角變形控制：角變形的控制主要可以采用以下 幾種方法：
(1)坡口設(shè)計(jì)：焊縫尺寸直接關(guān)系到變形的大 小，一條焊縫焊縫金屬量越多變形越大。我們知道 一條焊縫焊縫金屬量雙Y型比單U型、單Y型少， 雙U型又比雙Y型少。所以我們焊接較厚的板時(shí)， 采用對(duì)稱雙U型或者對(duì)稱雙Y型焊縫金屬量少焊 接變形小。
(2)對(duì)稱焊接：將法蘭拼接成整體講四條焊縫 點(diǎn)焊固定后，用車間天車懸掛，讓兩名焊工對(duì)法蘭毛 坯兩面同時(shí)焊接，由于焊接時(shí)關(guān)于中性線兩側(cè)的收 縮量基本一致，變形相互抵消最后角變形小。
(3)水平翻邊焊接：拼焊的法蘭較多時(shí)，由于車 間的天車數(shù)量有限，法蘭采用懸掛對(duì)稱焊接不太現(xiàn) 實(shí)。我們可以采用水平焊接，但是法蘭兩面不能同 時(shí)焊接，就產(chǎn)生了焊接先后的問題。需要先焊接一 面后焊接另一面。若焊接工藝參數(shù)相同，焊接第二 面產(chǎn)生的角變形不能完全抵消第一面的角變形，出 現(xiàn)了角變形。原因是先焊面焊縫已經(jīng)形成，接頭剛 度大大增加，后焊面所所引起的角變形必然減少，解 決的辦法是兩面分層交替焊【2】。具體的做法是：① 將拼焊法蘭四瓣點(diǎn)焊成圓環(huán)后，水平放置；②對(duì)法蘭 四條焊縫的一邊焊接，焊接時(shí)由于是在一面焊接，這 時(shí)候會(huì)形成一定的角變形；③將法蘭翻邊對(duì)焊縫的 另一側(cè)焊接，這時(shí)候?qū)a(chǎn)生與工序②相反的角變形， 直到產(chǎn)生的角變形與②產(chǎn)生的相互抵消時(shí)翻邊焊另 一側(cè)。焊接過程中隨時(shí)監(jiān)控角變形。如此多次翻邊 有利于控制角變形。
(4)焊接參數(shù)的選擇：焊接變形隨焊接電流和 電弧電壓的增大而增大，隨焊接焊接速度的增快而 減少。其中電弧電壓的影響最明顯。法蘭的拼接焊 縫采用多層焊接，由相關(guān)資料我們可知道第一層焊 縫收縮量占總量的80％，所以，在滿足焊透的情況 下，焊縫兩面的第一層應(yīng)采用較小的電壓、合適的焊 接電流和較小的焊高(提高焊接速度的結(jié)果)，這時(shí) 熱量小，金屬量少，變形小。
拼焊法蘭的焊接變形有角變形、周長減小、扭曲 變形。采用合適的焊接工藝措施，如加余量、剖口形 式、退焊、焊接參數(shù)等能有效的控制焊接變形。
