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鋼結構制造中焊接變形的控制方法

焊接變形是焊件在焊接過程中不均勻加熱引起的，是鋼結構制造中所遇到的一個普遍問題。如何控制好焊接變形是鋼結構產品制造成功與否的關鍵之一，也是難點之一。有的工廠因為控制不好焊接變形而報廢整個產品，如行車梁、吊車梁、鋼平臺等，不僅造**力、物力的浪費，而且延誤工期，影響廠家聲譽。本文結合武船重工公司承建的鋼結構產品，針對不同的結構形式，介紹了控制焊接變形的工藝方案。

船舶甲板及上層建筑焊接變形的控制

如果船舶甲板及上層建筑焊接變形過大，則將直接影響船舶外觀質量，因此眾多船舶制造廠均下了很大工夫來克服焊接變形，提升產品的外觀質量，但是由于船舶甲板特別是上層建筑往往板厚較薄，結構較多，局部位置焊接熱輸入量較大，焊接應力使薄板容易產生失穩，因此很容易出現波浪變形。根據安慶70m躉船、400T浮吊船、雙10T浮吊船、30車/498客海上渡船的成功制造經驗，可以采用的工藝方案為：所有縱縫端口要求預先裝焊角鋼（點固焊）以加強鋼板的局部剛性，同時要求采用小線能量的CO2氣體保護焊進行焊接，焊接時要求焊工分散、分段退焊，縫口裝配質量應在規定范圍內，不允許出現大間隙的縫口。所有的圍壁板扶強材只能點固焊，當圍壁板與甲板、圍壁板與圍壁板間的角焊縫焊完后，再采用下行焊條（J426X）焊接扶強材與圍壁板間的角焊縫，所有角焊縫都要求嚴格執行設計要求，不允許隨意增大焊角尺寸及間斷焊間距和焊縫長度。這樣一般可以較好的控制焊接變形，局部有變形的可以稍稍進行火焰矯正即可達到設計要求和《鋼質內河船舶入級與建造規范》或《鋼質海船入級與建造規范》的要求。

鋼結構T形接頭焊接變形的控制

T形接頭最容易產生角變形，如何控制角變形是保證T形接頭制造精度的關鍵之一，由表可以得到一些反變形的參考數據。根據此數據，在武漢體育場和蕪湖體育場耳板焊接中（如圖1）大量采用反變形來控制耳板角變形，取得了良好的效果。

鋼箱梁橫隔板單元件制造焊接變形的控制

許多鋼箱梁橫隔板的加強肋只布置在一側，橫隔板一般比較薄，部分還有人孔加強圈，大量的焊縫在一側進行焊接，容易引起橫隔板的波浪變形和翹曲變形。以武漢江漢五橋為例，江漢五橋橫梁橫隔板為中空結構形式，中間過人孔采用薄板鑲邊。這種結構由于焊縫距離板邊太近，焊接時由于焊接應力產生的波浪變形很難控制，采用剛性固定可以很好地解決波浪變形。焊接前采用20號槽鋼焊成一個中空的框架剛性體，框架上表面要求平整，槽鋼槽口向外，以便于裝C形夾具。將裝配好的橫隔板置于槽鋼框架中間，橫隔板板邊落于槽鋼之上，采用C形夾固定，C形夾間距為300mm。當隔板四周固定完畢后，采用實芯焊絲CO2氣體保護焊進行焊接，同時安排二名焊工對稱施焊。為了防止電弧灼傷眼睛，中間以三夾板遮擋弧光。每名焊工采用分段退焊法施工，焊完一面后再焊另一面。經過這種方法焊接的橫隔板很少有超差的波浪變形。

壓力容器筒體制造焊接變形的控制

壓力容器筒體焊接時容易出現“桃子尖”和“桃子尾”的焊接變形，這將增加焊后重新輥圓的工序和制造難度。根據“反向變形，以變治變”的原則，按照焊接順序的不同可以采用不同的“壓頭”形式（反變形）和裝配形式來解決這個問題，有時可以達到焊后不用矯正的效果。

若坡口向筒內，先焊內側焊縫，外側清根后焊接，則按圖2裝焊；若坡口向筒外，先焊外側焊縫，內側清根后焊接，則按圖3裝焊。

壓力容器封頭制造焊接變形的控制

大型的壓力容器封頭無法進行整體鍛壓成型，往往采用“瓜瓣”拼焊的方式進行制造，這樣大大增加了焊接熱輸入量，增加了焊接變形，而往往這種大型的壓力容器封頭是很難進行矯正的，一旦出現了超差的焊接變形則只能報廢。2300m3LPG貯罐產品就有這種封頭，單個封頭直徑達7m多，由六個“瓜瓣”和一個頂圓拼成。為了防止焊接變形采用雙面坡口手工電弧焊雙面焊接，要求嚴格按施工工藝規定的焊接順序進行焊接，采用內弧圓模板隨時監測變形量，再根據變形情況調整焊接順序。采用雙數焊工分段對稱施焊，先在封頭外側焊2～3層，然后內側清根焊接，焊接順序同外側。一旦發現接頭處內凹或外凸，則立即改為內側施焊或外側施焊。當“瓜瓣”焊縫焊接完3～4層后焊接頂圓與“瓜瓣”間的焊縫，該焊縫只焊接1/2的填充量就停止，待“瓜瓣”焊接完后再焊接，反面焊縫翻身后清根焊接，封頭外形及焊接順序示意圖如圖4。

平板對接局部角變形的控制

平板對接在鋼結構制造廠中經常遇到，要獲得良好的效果可以采用以下幾種方式：

1.薄板拼接可以采用專用設備——壓力架，使用埋弧自動焊可以單面焊接雙面成型，而且鋼板平面度很好，效率也高。

2.厚板拼接可以采用雙面坡口雙面埋弧自動焊進行焊接，焊接時要求每焊2～3層后就翻身焊接反面焊縫。這在武漢自來水廠預埋件的焊接過程中應用效果良好，該預埋件為直徑2300mm，厚度70mm的圓板，中間一條對接縫，按上述工藝焊接后幾乎沒有角變形。

3.橋梁的面、底板對接由于不能翻身焊接，一般可以采用陶質襯墊單面焊雙面成型工藝，采用熱輸入量小的藥芯焊絲CO2氣體保護焊進行焊接，在焊縫的正面或反面用定位鋼板進行固定，以加強鋼板的局部剛性，定位鋼板按300～400mm的間距布置，定位鋼板與鋼板采用定位焊縫進行連接牢固。

對于板厚為8～14mm的鋼板也可以采用陶質襯墊埋弧自動焊單面焊雙面成型的工藝進行拼接，焊絲直徑采用4mm或5mm，陶質襯墊要求采用專用的埋弧焊陶質襯墊，焊接規范調節合適后，只需一道即可填滿焊縫坡口，而且鋼板幾乎沒有角變形.