焊接的主要方法大全11篇

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關鍵詞： 長輸管道；焊接方法；安裝施工；管道質量

長輸管道焊接方法對長輸管道制造質量至關重要，關系到其使用可靠性、運行安全性。合理的選擇焊接方法和應用相應的焊接技術是保證長輸管道焊接質量的關鍵。根據長輸管道現場焊接特點和要求， 闡述了長輸管道現場焊接中的焊接方法及其生產現場使用情況， 對主要焊接方法的應用前景進行了展望。

1 長輸管道現場施工條件對焊接要求

（1）流動性施工對焊接質量的影響。長輸管道施工中的作業點隨施工進度而不斷的發生變化， 所以對保證焊接質量相對增加了難度。（2）長輸管道現場施工地形、地貌對焊接質量有影響。長輸管道都會遇到多種地形、地貌， 其差異導致接管焊縫位置多樣化， 接口組對條件較差、焊縫間隙不易控制， 強制組對會產生較大約束應力等都對焊接質量有直接影響， 所以要因地制宜， 選擇不同的焊接方法來滿足工程需要。（3）氣候環境對焊接|量影響。風、雨、溫度、濕度等自然環境也對焊接質量產生一定影響。（4）全位置焊接工況條件較多， 施工場地狹窄，妨礙焊接操作的障礙物較多， 往往給施焊帶來不便。（5）機械化的焊接方法在現場適用性較差， 先進的焊接技術在現場應用的限制因素較多。

2 長輸管材現場焊接的要求

2.1 長輸管材材質對焊接方法的要求

目前長輸管道用鋼主要是碳鋼和低合金鋼。對于碳鋼管線的焊接可選焊接方法很多， 但對管線低合金鋼焊接方法選擇則要注意焊接熱能量的輸入。對于X70 及以下的管線鋼， 可選擇手工焊、半自動焊或全自動焊接， 而對于 X70 以上的管線鋼， 較多選擇手工焊或某些特殊的自動焊接方法， 因為目前還不能生產工藝性能和綜合力學性能較好的自保護焊絲。對于輸送高含硫、鹵離子的石油天然氣而采用雙相不銹鋼、INCONY 合金時， 精確控制焊接時的熱輸入量對焊接質量至關重要， 如對于 SFA2205 雙相不銹鋼， 如果不能保證鐵素體含量在 25%～50%間， 將不能保證管道的耐腐蝕要求。自動焊因其焊接線能量可以精確控制而使其成為這類鋼管成型的首要選擇。

2.2 管材規格對焊接技術的要求

對于大直徑薄壁管道（δ≤8 mm）采用全位置下向焊四層道即可完成焊接， 能夠充分體現其快速的優點， 并獲得高的焊接合格率。對于大直徑厚壁管道（δ>8 mm）采用下向焊需大量增加焊接層道時， 則可考慮下向與上向焊結合的復合型焊接工藝。小口徑薄壁管則可考慮采用氬弧焊打底， 手工焊填充、蓋面的方法。在條件受限制時（如野外作業、裝備水平、施工成本等）， 可采用焊條電弧焊方法。不銹鋼管應考慮其防腐蝕能力要求， 最好選用 TIG 焊或焊條電弧焊。

3 長輸管道焊接方法技術和應用

3.1 手工下向焊方法和應用

手工焊接方法克服了在野外較差自然條件下使用設備復雜、操作不便的不足， 被廣泛應用于長輸管道現場焊接尤其是大直徑薄壁長輸管道的焊接。目前普遍采用的手工焊接方法主要是手工焊條下向焊和手工鎢極氬弧焊。

3.1.1 焊條電弧焊下向焊方法和應用

目前焊條電弧焊下向焊方法已經成熟， 并廣泛應用于管道工程建設當中。焊條電弧焊下向焊方法主要有全纖維素型下向焊、混合型下向焊、復合型下向焊等三種類型。其焊接順序示意如圖 1 所示。（1）全纖維素型下向焊。全纖維素型下向焊是國內外普遍采用的一種焊接方法， 主要應用于鋼材為 X70 以下的薄壁大口徑管道的焊接。其焊接速度快， 根焊性能好， 焊縫射線探傷一次合格率高。在管道建設中有一些區域，如水網地帶環境， 自動、半自動焊接設備不能進入的區域。該方法焊接質量的保證關鍵在于打底焊時要求單面焊雙面成形， 仰焊位置時防止熔滴在重力作用下出現背面凹陷和鐵水粘連焊條。我國早期下向焊均采用全纖維素型電焊條。（2）混合型下向焊。混合型下向焊是指長輸管道現場組焊時， 采用纖維素型焊條打底焊、熱焊， 低氫型焊條填充、蓋面的手工下向焊方法。這種焊接方法主要用于鋼管材質級別較高的管道和氣候環境惡劣、輸送酸性氣體極高的含硫油氣介質管道的連接， 要求焊接接頭具有較好的低溫沖擊韌性的管道或者厚壁管道的焊接。通常的全纖維素型焊接方法難以達到管道接頭質量要求， 而低氫型焊條的抗冷裂紋和沖擊韌性較纖維素型焊條要好， 但其熔化速度較慢。為保證管道力學性能符合要求， 同時盡可能的提高焊接速度， 因而選擇混合型下向焊方法。在 1996 年建設的陜京輸氣管道中首次采用了該方法， 取得了良好的焊接效果。（3）復合型下向焊。復合型下向焊是指根焊層和熱焊層采用下向焊方法， 填充、蓋面焊采用向上焊方法。其主要應用于焊接壁厚較大的管道。與傳統的向上焊相比， 下向焊熱輸入低， 熔深較淺， 焊道較薄， 隨著鋼管壁厚的增加焊道層數也會迅速增加， 焊接時間和勞動強度將隨之加大， 單純的下向焊難以發揮其焊接速度快、效率高的特點。而打底焊、熱焊采用下向焊，填充焊與蓋面焊采用向上焊的復合型下向焊技術則可應用兩種焊接方法的優點， 獲得優質的管道焊縫質量。在氣體保護半自動下向焊技術未應用于管道建設之前， 大壁厚管道多采用復合型下向焊技術， 可大大提高生產效率。

3.2 半自動下向焊方法與應用

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【分類號】：TU758.11

一、鋼結構焊接過程中的常見問題

1.1 焊接縫隙尺寸不合要求

導致焊接縫隙不合尺寸的主要原有有焊接的電流過小或者是過大，或者是運條的角度和速度不當，以及構件的焊條邊緣切割不平等，這些都是產生焊接縫隙尺寸不合要求的主要原因。

1.2 氣孔

焊接表面氣孔主要是指由于焊接過程中熔池中的氣體沒有全部溢出，但是由于熔池已經凝固，在焊縫表面形成的孔洞。造成焊接表面出現氣孔的原因主要有以下幾點：焊接過程中沒有采取防風措施，導致熔池混入氣體；焊接過程中對于焊接材料的烘焙不當或是焊絲清理不干凈；熔池溫度不足導致凝固時間較短；采用氬弧焊時保護氣體流量控制不當，造成保護效果差。

1.3 裂紋

焊接開裂主要是指鋼結構在焊接完成之后在焊縫位置出現了開裂，造成焊縫開裂的原因主要是由于焊口冷卻過程中熱應力超過了材料強度造成的，開裂也是焊接工程施工中最為嚴重的質量缺陷問題[1]。造成焊接開裂的原因主要有以下幾方面：焊條材料質量不合格，含硫或是含磷超標；焊縫根部塑性不足，焊鋼的淬硬性強；熔池中存在低熔點的雜質，造成焊縫凝固后的塑性以及強度降低。導致裂紋除了焊條自身質量存在嚴重問題之外，還有定位點的準確選擇，如果構件上的定位點的設置比較少或者是測量過程中零件本身就存在著一些比較大的誤差，則會在組裝時發生難以組裝的狀況。另外對于那些本身厚度比較大的構件，如果沒有進行預熱的情況下再進行焊接也很容易發生開裂的情況。

1.4 夾渣

夾渣主要是指在焊接工程施工過程中藥皮或是其他雜質進入熔池，熔池凝固之后造成焊縫中夾雜雜物的現象。造成焊接夾渣問題主要是有以下幾方面原因：焊件清理不干凈或是焊層間藥皮清理不干凈導致施工過程中雜物進入熔池之中；焊接的角度、焊層厚度、焊接線能量以及焊接速度等控制不當，導致熔池中熔化的雜質未能及時浮出熔池凝固，造成夾渣問題的出現[2]。

1.5 局部發生的變形

發生局部變形首先是因為構件自身有問題，比如構件的剛性過小而容易導致收縮，另外是在進行加工操作的過程中所出現的人員操作問題。最后是因為應力集中釋放時布置的不夠均勻和焊接的放置不水平等一些所導致的焊接過程中的發生問題。

1.6 焊瘤

焊瘤是主要是因為產生了比較多的融化金屬流到了焊縫的周邊沒有溶化的母材之上的一種現象，焊流經常會有夾渣或者是未溶合的的狀況產生，一般在衡晗、仰焊和立焊中比較常見。焊瘤的產生主要是和操作的不熟練以及運條的方法不恰當有著一定關系，另外焊縫的間隙比較大也是導致焊瘤的重要原因[3]。

二、鋼結構焊接中存在的問題的預防措施探討

2.1 對于焊縫的尺寸不符合要求的處理方法和預防措施

焊縫不符合要求在預防時最好是采取合適的破口形式或者是角度進行裝配的間隙，對于那些大型的重要的破口最好是使用機械加工的模式，同時要根據裝配車間的變化情況，對運條的速度和角度進行適當的調整。如果存在焊縫的尺寸比較小應該磨掉。在焊接施工中，鋼結構焊接破口角度以及鋼結構的裝配間隙應該嚴格按照施工圖紙來執行。在進行焊接施工作業之前應該將焊件的坡口打磨清理干凈，清理污物以及雜質[4]。

2.2 氣孔的處理措施和預防方法

在進行施焊的時候對于坡口兩側必須要清理干凈，另外要將焊條和焊劑依據規定進行保溫和烘烤，同時采取相應的防風措施。在焊接過程中應該注意控制焊接速度，并正確的掌握起弧、運條、息弧等操作技術。對于出現表面氣孔焊接缺陷問題，應該采取機械打磨清除缺陷以及補焊的措施進行處理。

2.3 對于裂紋的處理措施和預防方法

鋼結構在焊接過程中預防裂縫的發生首先就應該限制焊接材料中的一些有害物質的含量，特別是磷和硫的含量要嚴格的進行控制。另外對于焊劑和焊條在使用之前都需要依據要求進行充分的烘干，同時對于焊絲上面的水分和油污也要去除干凈。另外，為了避免焊接開裂問題的發生，在鋼結構焊接過程中應該嚴格遵守焊接規范，在施工過程中嚴格控制焊接工藝參數，合理的選擇焊接電壓以及焊接電流。在焊條的選擇上應該選擇正規廠家生產的焊條，確保焊接材料雜質少、干凈清潔，并做好施工前的烘焙。此外，采取小電流多層多道焊接的方式，也可以有效的控制焊縫裂紋的發生[5]。

2.4 夾渣的處理措施和預防方法

預防夾渣的產生時候要將焊層之間的熔渣進行必要的清理，在進行焊接的過程中適當的增強焊接的電流，有必要的時候可以縮短電弧，增加電弧所停留的時間。同時還要根據融化的情況來調整焊條的運條形式和角度來減少夾渣的產生。對于夾渣情況比較嚴重的焊接，可以選用氣弧刨刨掉，然后再重新的開展焊接。

2.5 局部變形的處理方法和預防措施

在進行設計的時候就要盡力保證加工構件的各個部分的焊縫布置均勻和剛度良好。另外要采取比較合理的焊接順序，最后，對于那些形狀不夠堆成的一些構件，應當逐步的進行矯正之后再進行必要的焊接組裝。對于已經產生了局部變形的工件，如果變形不太大，則可以使用火烤的方法進行矯正，但是如果變形的情況比較嚴重，則可以邊使用千斤頂邊烤的方法進行矯正。

2.6 焊瘤的處理措施和預防方法

預防焊瘤的過程中應當盡力的使用短弧焊接的方法，焊接過程中注意電流的控制，適當的加快焊流的速度以使得熔池的溫度不至于抬高，同時要依據不同的焊接部位來對熔池的太小做好控制。為了避免鋼結構焊接出現焊瘤、凸出、凹陷等缺陷問題，在鋼結構焊接工程施工中，應該嚴格控制對口間隙，控制在2～3mm內，對于對口間隙不均勻的焊口，應該用機械打磨等措施設法修整到規定要求[6]。此外，應該選擇合適的焊接線能量以及合適的焊接速度，控制熔池溫度在合適的范圍，避免熔池溫度過高。

三、結束語

焊接作為鋼結構連接的主要形式，也是鋼結構工程建設施工中最為重要的施工環節，提高鋼結構的施工質量水平，必須做好焊接施工環節的質量控制。由于鋼結構的焊接受材料、鋼結構造型以及施工現場環境等多方面因素的影響，因此在焊接施工過程中，應該對鋼結構焊接作業進行全面的分析，并強化焊接過程中的檢查管理，以提高焊接質量，控制焊接變形，避免鋼結構焊接缺陷問題的發生，提高鋼結構焊接的整體施工質量。

【參考文獻】

[1]唐銘擁. 淺談鋼結構焊接中存在的問題及處理方法[J]. 科技風，2013，（1）.

[2]楊德峰. 淺談鋼結構焊接變形的火焰矯正方法及焊接過程的規范問題[J]. 黑龍江科技信息，2012，（25）.

[3]畢俊晴. 淺談鋼結構焊接的相關問題與實踐[J]. 中國石油和化工標準與質量，2012，（8）.

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中圖分類號 TG4 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2015）145-0036-02

隨著科學技術的發展，焊接技術也已經發展的越來越普及。焊接技術在對其他材料進行加工的過程中，具備著節省原材料、擁有很好地封閉性、工序簡單等優點，而且還能夠制造出很多其它工藝技術不能完成的任務。但是，焊接也存在著一些問題，其中最主要的就是由于在焊接過程中出現溫度場而受熱應變形成的殘余應力。在日常調查中發現，焊接殘余應力會在很大程度上影響部件的承載力，所以，必須要想辦法消除焊接殘余應力，提高部件焊接精度的同時，還能增加部件的承載力。

1 焊接殘余應力產生的原因

1.1 塑性壓縮造成的縱向殘余應力

在焊接的過程中，由于溫度上的差距，焊縫及其周圍都會受到因熱膨脹和周圍溫度較低的金屬的拘束，從而產生壓縮塑性應變。當焊接完成之后，溫度驟減，母性材料就會制約著焊縫和近縫區域之間的收縮，這就在很大程度上導致了殘余應力的存在。并且殘余應力的范圍將會和高溫環境下造成的塑性范圍相一致，彈性拉伸區域和殘余拉應力也是相對應的。從這些都可以看出來，塑性壓縮就是造成焊接過程中縱向殘余應力的主要

原因。

1.2 塑性壓縮的應變導致的橫向殘余應力

塑性壓縮的應變，除了能夠說成是造成縱向殘余應力的主要原因，同時也能理解為造成橫向殘余應力的原因之一，但是造成橫向殘余應力的主要原因是母材的收縮。當對母材進行焊接時，母材會出現膨脹現象，并且當焊接縫的金屬材料逐漸形成固體時，膨脹中的母材必定會受到壓縮，這種塑性壓縮是橫向收縮中的重要的一部分，焊縫自身那一小部分收縮僅僅只占到橫向收縮的十分之一左右。主要的橫向收縮那部分存在于焊接縫沿著焊縫軸線進行切割后的中心區域，那才是拉應力中的橫向應力。

2 降低殘余應力的對策

2.1 科學、合理的編排焊接順序

這樣做的主要原因就是要使得焊接時盡可能的讓焊縫自由的收縮，減少更多的外界影響因素。在這種合理的順序下，首先就是要焊一處收縮量相對比較大的焊接縫，保證焊接縫在自身結構總體剛性相對較弱的情況下能夠自由的收縮，減少其他物質的限制。接下來就是焊接一處互相錯開、互不影響的焊接縫，最后就是焊接直通的焊接縫。上面說的只是一般簡單的焊接，如果遇到相對較麻煩的焊接，比如交叉焊縫接頭，那就要按照一定的順序來進行焊接。按照受力的大小進行先后焊接，受力比較大的先進行焊接，這樣合理的安排焊接順序，可以盡可能地避免各處焊縫受力不均的現象出現，確保了焊縫的科學、合理、有效的分布。

2.2 采用預熱緩冷法

采用該種方法主要就是為了減小焊接應力，因為在焊接過程中，焊件自身會形成較大的溫差，溫差越大，焊接的應力就會越大。采用預熱緩冷的方法，能夠一定程度上減小焊件的溫差，從而減小焊接的應力。采用這種方法，一般情況下都會在焊接之前將焊件放入火爐中進行加熱，在焊接的時候，要防止焊件迅速降溫，進而降低焊縫和焊件其他部位之間的溫差，讓兩者之間膨脹系數相差不大，降低焊件的應力。倘若不能夠將整個焊件進行預熱，也可以讓焊縫附近預熱，一樣不會影響該種方法的效果。但是，在預熱的過程中，一定要保證均勻預熱，溫度穩定上升。在焊接完成之后，如果焊接部位的溫度沒達到600℃，要將其加熱到那個溫度，在進行緩冷的步驟。

2.3 錘擊法

在經過試驗后的效果顯示，焊接后的焊件經過一定程度上的錘擊之后，焊縫附近殘余的應力會降低。在那些離焊縫比較遠的部位，經過錘擊后，殘余的應力依然存在。但是，如果沖擊能量不斷地增加，那么焊件的殘余應力會不斷地減小，這種減小到了一定的程度時，也會減緩殘余應力減小的速度。總之，錘擊法對于減小殘余應力是一種確實可行而且效果明顯的方法，值得推廣。

3 消除殘余應力的方法

3.1 熱處理的方法

這種方法對于焊件的性能有著至關重要的作用，它不僅可以消除殘余應力，還能夠改進焊接接頭的性能。熱處理方法就是在焊件還處在高溫條件下的時候，去降低屈服點和蠕變現象，從而實現去除殘余應力的一種方法。這種方法分為兩個步驟，首先就是總體熱處理，其次是局部熱處理。在總體熱處理的過程中，加熱的溫度和保溫時間和加熱以及冷卻速度都會影響到去除焊接殘余應力的效果。這幾個因素里面，最重要的也是最難以控制的就是保溫時間，因為它的計算受到很多因素的影響，而且知道時間也要通過人工去控制，這就造成了很大的不確定性和產生誤差的可能。一般情況下，一毫米厚就要一到兩分鐘，但是，時間又要被控制在30分鐘到3小時之間。在局部熱處理的過程中，一般只能降低殘余應力的峰值，而不能直接消除殘余應力。但是對于消除殘余應力的過程起到了無可替代的作用，所以局部熱處理還是需要的一個步驟。在采用熱處理的方法時，加熱的方法主要有電加熱和火加熱兩種，而且消除殘余應力的效果和加熱范圍的關系很大，所以一般需要大范圍的加熱才能達到較好的效果。

3.2 加載的方法

加載的方法，目的就是為了使得焊接縫周圍形成的壓縮塑性變形和焊縫周圍的拉伸塑性變形兩者形成抵消，從而讓應力保持松弛狀態。它主要就是采用各種方法，在部件上制造一定的拉伸應力，讓這個應力來完成與壓縮塑性變形產生的力進行抵消。在如何形成這種拉伸應力的方法上有兩種：第一就是機械拉伸的方法，第二則是溫差拉伸的方法。機械拉伸法就是對部件進行加載荷處理，讓焊縫區域形成塑性拉伸，這個塑性拉伸形成的力將會和已經存在的那個壓縮塑變應力達到抵消的作用，從而消除焊接過程中形成的殘余應力。溫差拉伸法，主要就是利用了受熱膨脹的原理，來達到消除殘余應力的方法。它的做法過程，顧名思義就是利用溫度差形成的力，讓焊縫兩側的金屬通過受熱膨脹后，往焊縫區進行拉伸，逐漸的形成拉伸應力，最后和那壓縮塑變應力進行抵消作用。這兩種拉伸方法都是采用抵消的原則，從而達到減小甚至消除殘余應力的目的。

4 結論

在每次焊接工作之前，一定要將原件的性質以及能承受的焊接條件進行深度的考察、研究，合理、科學的制定焊接技術的安排。通過已經考察好的東西，選擇合理、有效的焊接工藝程序，采取有效的措施，最終得到一個較好的焊接結果。在達到相關焊接質量條件的同時，也在不斷的提高焊接技術，對以后的焊接技術領域做好一步一步的鋪墊。

參考文獻

[1]汪建華，陸皓.預測焊接變形的殘余塑性應變有限元方法[J].上海交通大學學報，2010，31（4）：53-56.

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1導管架簡介

平臺由海底鋼樁來支撐，分為腿柱式、樁基式和群樁式。樁基式平臺的重要組成部分是導管架，是整個平臺的支撐部分。在陸地上通過鋼板的卷制，管件的組對焊接來形成框架結構。導管架根據支撐腿數不同分為1腿結構，3腿結構，4腿結構，6腿結構，8腿結構導管架。導管架還有立管，電纜護管靠船件等其他附件構成。導管架的建造方式主要是焊接[1]。

2導管架建造

2.1導管架建造的兩種方法

導管架建造分為立式建造和臥式建造。兩種方法的特點如下：

（1）立式建造方式特點：

①導管架建造完成后托運簡單方便；

②附件可在地面和導管平面組裝，可以減少尺寸誤差并且也可以預防高空作業危險；

③施工地點靈活，可以幾處同時作業。

（2）臥式建造方式特點：

①托運，下水安裝難度大。

②焊接操作簡單，吊裝方便，安裝精度高；

③施工作業集中。

不管采用哪種方式進行導管架建造，都要首先進行分體建造，之后再吊裝焊接安裝。

2.2導管架建造結構過程

3導管架焊接

3.1焊接概念

（1）焊接定義

國標對焊接的定義是：焊接是通過加熱或加壓、或兩者并用，并且用或不用填充金屬，使焊件間達到原子結合的一種加工方法。我們日常所見的焊接，實質是一種冶金過程，通過加熱使填充金屬和局部母材變為為一體。焊接過程中焊道液態金屬冷卻會使焊縫金屬產生收縮，這樣會使焊縫尺寸發生變化，因此會引起焊接結構件尺寸的變化[2]。

（2）鋼結構焊接作業中的變形

焊接鋼結構時，在焊道兩側溫度很高，材料在不均勻受熱狀態下出現的變形稱之為焊接變形[3]。變形將引起鋼結構件的外形變化。焊接變形的種類有縱向、橫向、彎曲、角、波浪和扭曲變形等多種形式[4]。導管架管件焊接變形一直是一個復雜的問題。破口形式、組對間隙、鋼板厚度和焊縫橫截面積是影響鋼結構焊接收縮的主要因素[5] [6]。由行業內相關標準確定的在焊接過程中材料變形計算公式匯總，如下所示：[7]。

由以上公式可以算出理論收縮變形量，為實際提供理論依據。

3.2導管架管件焊接

由施工流程圖可知，導管架按焊縫位置不同由卷管縱縫焊接、管件接長環縫焊接、TKY組對焊接、拉筋組對焊接，導管架焊接方式如下：

（1）導管架卷管縱縫焊接

導管架卷管縱縫焊接是控制的重點之一，占總焊接量的30%。導管架縱縫焊接常采用埋弧焊、氣體保護焊和藥心焊絲保護焊，焊接坡口的形式主要有單V或雙V。

（2）卷管接長環縫的焊接

導管架焊接質量控制的重中之重是環焊縫接長焊接，占到了焊接總量的50%。其焊接方法由卷管直徑，卷管壁厚，坡口角度等焊接方法決定。常用的焊接方法有埋弧焊，手工電弧焊和藥芯焊絲保護焊，

（3）TKY口組對焊接

TKY組對時有管徑相同，也有管徑不同的。單個管完成接長后，就要進行花片，水平片，立片的預制，這時就是TKY口的組對焊接。使用手工電弧焊進行打底焊接，氣體保護焊進行蓋面焊接。導管架整體尺寸變形的主要原因是由TKY組對焊接引起的。

4、導管架焊接變形與結構尺寸

只要焊接加工就一定會產生變形。從導管架建造流程我們可以看到，焊接是導管架建造的主要工藝，相應的焊接變形伴隨著各道工序存在，單片焊接，片焊接和整體焊接都會影響導管架尺寸，其建造流程有單件、片焊接，卷管縱縫、卷管接長環縫焊接、TKY接頭焊接等[8]。在導管架建造過程中主要考慮的是管件焊接對導管架整體尺寸的影響。

（1）卷管縱縫焊接與結構尺寸

有單V坡口焊縫橫向變形公式： ，雙V對接焊縫橫向收縮近似值及公式： ，可以得到焊縫橫向變形理論值y。

由導管架建造程序可知，要對導管架的管件周長、錯皮度及圓度進行控制，錯皮度和圓度在卷制鋼管的過程中己經得到了有效的控制，管件的周長主要由焊接橫向收縮變形引起的

（2）導管架環縫的焊接與結構尺寸

單V焊縫橫向變形公式為： ，雙V焊縫橫向變形公式為： ，可以得到焊縫橫向收縮變形的理論值y。

5、導管架焊接優化

焊接過程中的基本尺寸和要求規定的長度焊接公差都可以得到基本保證，但是隨著卷管的不斷接長，焊接時是我偏差將會不斷增大，這時按照TKY與卷管尺寸進行正常焊接，會導致對接環縫和TKY焊道的重疊，這將違背建造標準。

5、導管架焊接優化

焊接時第一個卷管環焊縫的焊接變形量為 ，第二個為 ，依次類推第 個為 ，第 處的累計變形就是 ，這樣累計變形 長度將會大于允許的公差，焊縫錯位的現象就會出現，最后會出現焊縫重疊情況。

5.1卷管接長焊接優化

方法如下：

（1）根據卷管壁厚和所開坡口計算橫向變形量為y；

（2）由橫向變形量y，焊接時每一段卷管都留出補償量Y，Y的大小通常為2mm到10mm。

（3）管件接長順序優化，每兩個管節接長為一節，再把兩個管節接長后看成一節，之后再按照兩個管節對接，直到接長完成。如果要進行管件的接長，按照如下方法進行：先將1、2接長，3、4接長；1、2接長的管段再與3、4接長的管段進行接長，依次焊接形成一個完整長度的管段。

5.2立式建造和臥式建造對施工的影響

為保證焊縫位置正確，所有管件接長采用雙節法，每兩段進行焊接，計算焊縫收縮量，并且預留出補償量，保證其焊接變形量和管件長度尺寸。以達到卷管環縫和TKY組對接口不會重疊。

使用傳統方法建造導管架： ，變形總量與經驗補償量差值不為零；使用雙節法建造導管架： ，變形總量與經驗補償量差值為零。

工期：單根管件長102m導管架，單根管長為3m，則由34節單節組成，有33道環焊縫。如果單節管件的焊接工期為T，則臥式工期為33T，立式工期為5T，立式導管架將節約工期為33T-5T=18T，假如焊接一個環焊縫時間為1天，則可以節約工期為18天。

6、結論

通過對焊接理論收縮量的計算分析，在此基礎上對焊接施工進行優化，有效的保證了導管架尺寸，以及焊縫位置，并且節約了工期，有效的控制了成本并提高了施工質量。

參考文獻：

[1]婁敏.海洋工程施工與安全[M] . 中國石油大學（華東）

[2]王國凡. 鋼結構焊接制造[M] . 北京：化學工業出版社，2004.

[3]侯兆欣，何奮韜等. GB 50205-2001鋼結構工程施工質量驗收規范[S] . 北京：中國計劃出版社，2002.

[4]張啟文，夏志斌，黃友明等. GB 50017-2003 鋼結構設計規范[S] . 北京：中國計劃出版社，2003

[5]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊：焊接結構[M].北京：機械工業出版社，2008.1.

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前言

激光是輻射的受激發射光放大的簡稱，由于其獨有的高亮度、高方向性、高單色性、高相干性，自誕生以來，其在工業加工中的應用十分廣泛，成為未來制造系統共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高輻射強度的激光束，激光束經過光學系統聚焦后，其激光焦點的功率密度為104－107W／cm2，加工工件置于激光焦點附近進行加熱熔化，熔化現象能否產生和產生的強弱程度主要取決于激光作用材料表面的時間、功率密度和峰值功率。控制上述各參數就可利用激光進行各種不同的焊接加工，這種焊接工藝在未來工業事業中將會得到廣泛的應用與研究。激光焊接與傳統的焊接方法相比，激光焊接尚存在設備昂貴，一次性投資大，技術要求高的問題，使得激光焊接在我國的工業應用還相當有限，但激光焊接生產效率高和易實現自動控制的特點使其非常適于大規模生產線和柔性制造。其中，激光焊接在汽車制造領域中的許多成功應用已經凸現出激光焊接不同于傳統焊接方法的特點和優勢，也為許多大功率激光器制造商和激光焊接設備制造商提供了更為誘人的經濟效益前景。

1.激光焊接的一般特點

激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝，它與電子束等離子束和一般機械加工相比較，具有許多優點：激光束的激光焦點光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點、高強度的合金材料；激光焊接是無接觸加工，沒有工具損耗和工具調換等問題。激光束能量可調，移動速度可調，可以多種焊接加工；激光焊接自動化程度高，可以用計算機進行控制，焊接速度快，功效高，可方便的進行任何復雜形狀的焊接；激光焊接熱影響區小，材料變形小，無需后續工序處理；激光可通過玻璃焊接處于真空容器內的工件及處于復雜結構內部位置的工件；激光束易于導向、聚焦，實現各方向變換；激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴格的真空設備系統，操作方便；激光焊接生產效率高，加工質量穩定可靠，經濟效益和社會效益好。

2.激光焊接工藝與方法

2，1雙／多光束焊接。雙／多光束焊接的提出最初是為了獲得更大的熔深和更穩定的焊接過程和更好的焊縫成形質量，其基本方法是同時將兩臺或兩臺以上的激光器輸出的光束聚焦在同一位置，以提高總的激光能量。后來，隨著激光焊接技術應用范圍的擴大，為減小在厚板焊接，特別是鋁合金焊接時容易出現氣孔傾向，采用以前后排列或平行排列的兩束激光實施焊接，這樣可以適當提高焊接小孔的穩定性，減少焊接缺陷的產生幾率。

2.2激光－電弧復合焊。激光－電弧復合焊是近年激光焊接領域的研究熱點之一。該方法的提出是由于隨著工業生產對激光焊接的要求，激光焊接本身存在的間隙適應性差，即極小的激光聚焦光斑對焊前工件的加工裝配要求過高，此外，激光焊接作為一種以自熔性焊接為主的焊接方法，一般不采用填充金屬，因此在焊接一些高性能材料時對焊縫的成分和組織控制困難。而激光一電弧復合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小變形的優點，又具有間隙敏感性低、焊接適應性好的特點，是一種優質高效焊接方法。其特點在于：可降低工件裝配要求，間隙適應性好；有利于減小氣孔傾向；可以實現在較低激光功率下獲得更大的熔深和焊接速度，有利于降低成本；電弧對等離子體有稀釋作用，可減小對激光的屏蔽效應，同時激光對電弧有引導和聚焦作用，使焊接過程穩定性提高；利用電弧焊的填絲可改善焊縫成分和性能，對焊接特種材料或異種材料有重要意義：激光與電弧復合焊的方法包括兩種，即旁軸復合焊和同軸復合焊。旁軸激光電弧復合焊方法實現較為簡單，但最大缺點是熱源為非對稱性，焊接質量受焊接方向影響很大，難以用于曲線或三維焊接。而激光和電弧同軸的焊接方法則可以形成一種同軸對稱的復合熱源，大大提高焊接過程穩定性，并可方便地實現二維和三維焊接。

3.激光焊接過程監測與質量控制

激光焊接過程監測與質量控制一直是激光焊接領域研究和發展的一個重要內容，利用電感、電容、聲波、光電、視覺等各種傳感器，通過人工智能和計算機處理方法，針對不同的激光焊接過程和要求，實現諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫成形質量監測等，并通過反饋控制調節焊接工藝參數，從而實現高質量的自動化激光焊接過程。

3.1激光焊接過程監測。利用各種傳感器對激光焊接過程中產生的等離子體進行檢測是常用和有效的方法，如圖1所示。根據檢測信號的不同，激光焊接質量檢測主要包括以下幾種方式：光信號檢測，檢測對象為激光焊接過程中的等離子體（包括工件上方和小孔內部）光輻射和熔池光輻射等。從檢測裝置的安裝來看，主要包括與激光束同軸的直視檢測、側面檢測和背面檢測。使用的傳感器主要有光電二極管、光電池、CCD和高速攝像機，以及光譜分析儀等。聲音信號檢測，檢測對象主要為焊接過程中等離子體的聲振蕩和聲發射。等離子體電荷信號，檢測對象為焊接噴嘴和工件表面等離子體的電荷。利用光電傳感器檢測激光焊接過程中等離子體光輻射強度的變化是激光焊接過程監測與控制的重要方法之一。國內外研究工作表明，利用光電傳感器可以自動檢測出焊接過程中因激光功率、焊接速度、焦點位置、噴嘴至工件表面距離、對接間隙等工藝條件的波動引起的焊縫熔深和成形質量的變化，不僅可以診斷出諸如咬邊、燒穿、駝峰等焊縫成形缺陷，而且在一定工藝條件下還可以檢測焊縫內部質量，例如，氣孔傾向的嚴重程度。

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1、引言

焊接盒段裝配于后機身36～38框段的側邊，為支撐平尾的主要構件，在盒段內部布置了平尾舵機，因此該盒段承受著平尾的集中載荷和平尾舵機工作時產生的集中載荷。焊接盒段屬薄壁盒形件，外形尺寸較大、形面復雜、裝配協調性要求高，給盒段制造工藝帶來相當大的難度。由于結構復雜、焊縫多且較為復雜，焊接成形時變形較大，經常因焊接質量超差造成焊接盒段審理、報廢。因此，研究并討論防止焊接結構件變形的預防措施具有很重要的價值和意義。

2、焊接結構件變形分類

焊接結構件變形的原因有很多，包括母材的材質導致的變形、填充材料導致的變形、焊接方法不嫻熟或者方法不正確導致的變形、焊接參數（WPS文件參數）導致的變形[1]、焊接順序不正確導致的變形、還有冷卻時間及焊接過程中是否有約束等問題導致的焊接結構件變形等原因，但是這些原因歸根結底是由于焊接殘余應力造成的。

3、后邊條焊接盒段焊接變形的預防措施和手段

3.1完善和改進焊接盒段的結構

如果想要控制和預防焊接盒段的變形，首先就得在設計方面下功夫。結構設計合理，才能為下游制造打好基礎。做好設計的具體措施有：選擇合理的焊縫形式和大小合適的尺寸；若是遇到不必要的焊縫要盡量減少；為了避免焊縫太集中就必須合理安排焊縫的位置。

為了解決焊接盒段存在的問題，在原有的基礎上，對焊接盒段進行了結構優化設計，具體更改如下：

原結構焊接盒段焊縫數量達到70余條，而且部分焊縫位置、形式不是很合理，給焊接質量的控制帶來了一定的難度，改進后的焊縫數量減少到約50余條，取消了若干焊接通路差的焊縫，改進了若干焊縫位置和結構形式，極大的提高了焊接工藝性。

3.2收縮變形余量的預留

根據焊接收縮理論，得出計算值（焊接盒段四周施焊收縮量2mm/m，其他結構依此類推）和經驗值（參數的統計時根據同一部件數個產品焊接后或類比以往相似結構來統計參數），收縮余量是在工件下料及加工時預先考慮的問題，這是為了便于達到焊接工件所要求的形狀、尺寸等，在焊縫收縮的方向上預先留出收縮量，保證焊接后的構件滿足要求的尺寸。由于焊接盒段復雜，不能用平常的理論公式來計算，而是需要進行多個實際產品的焊接試驗來確定焊接的收縮量。

3.3焊接方法必須合理

合理的焊接方法在焊接過程中是極其重要的，焊接采用的方法不同，產生的線能量也會有不同，如果選用線能量比較低的焊接方法的話，變形就可以得到有效的控制，還能減小焊接塑性壓縮區，目前我廠焊接盒段主要采用二種焊接方法焊接：二氧化碳氣體保護焊、手工氬弧焊。

當今先進焊接技術發展趨勢是焊接過程自動化與智能化技術，焊接自動化主要是指焊接生產過程的自動化，就是要用機械裝備來代替人進行焊接。其主要任務就是：通過先進的焊接工藝、材料和設備，將自動控制系統和焊接工裝夾具及其運動系統有機集成，實現高效率、高品質、低成本的焊接生產。

3.4焊接預熱、焊接后消應力熱的處理

焊接預熱使得焊縫周圍的母材溫度升高會降低焊縫金屬與周圍母材的溫差，如此一來，降低焊接收縮內應力將會減少焊接的變形程度，焊縫區溫度的不均勻將難免造成很高的內應力，而這樣的焊接內應力又會使得焊件在加工過程中產生變形甚至爆裂，若能在焊接焊接盒段之前適當的預熱零件，再對焊件加工處理，就可以減少焊件變形或爆裂事故的發生。

4、如何糾正后邊條焊接變形

后邊條焊接盒段的變形影響了整個飛機生產過程的進行，而若能將變形糾正過來，將會使得工作得以順利地進行，糾正焊接變形的方法主要有2種——機械糾正和火焰加熱糾正，他們實質上都是使得焊接結構件產生新的變形來抵消焊接變形。

4.1機械糾正方法

給構件施加來自外部的機械力，使得構件產生與原來的焊接變形的方向相反的塑性變形，以便于能夠抵消焊接變形，這樣的方法叫做機械糾正。而來自外部機械力的施加則可以通過錘擊、壓力機及碾壓等方法來實現，但這種方法只適合剛性較小且不太厚的板結構。工作人員在使用機械糾正的過程中一定要注意采用校直機進行，因為這種校直方法生產效率較高，但是工作人員必須具有豐富的工作經驗，否則就容易導致將構建表面弄出壓痕或焊縫區域出現裂紋等。

4.2火焰加熱的糾正方法

利用火焰加熱時產生的局部壓縮塑性變形使得構件較長的部分在冷卻過后縮短以抵消變形，這種方法叫火焰加熱糾正，不過這種方法一般主要適用于各種低碳鋼和大部分的低合金結構鋼，卻不適用于有晶間腐蝕傾向的不銹鋼和淬硬傾向較大的鋼，工作人員在進行火焰加熱過程中，也可以同時施加機械力，這樣可以有效地提高矯正效果，構件的結構特點和焊接變形的實際情況決定了是選擇點狀加熱、線狀加熱還是三角形加熱等方式。工作人員在操作過程中，應當嚴格控制火焰的溫度，溫度較低或較高都無法適度地進行調配和控制，溫度較低無法調整尺寸，溫度過高又會造成加熱區域硬度降低從而導致整體強度下降，因此操作的工作人員必須具有豐富的經驗，但是與機械糾正相比，火焰加熱糾正的效率較低但適用范圍較廣。

5、結語

關于對后邊條焊接變形的討論和改進研究對某型飛機的制造具有十分重要的意義和價值。根據理論結合實踐的指導方法，把理論計算結合到實際產品的實驗分析結果，由此再來制定出相應的工藝措施，這樣不但能保證質量問題，還能對生產效率和降低生產成本產生較大的影響。

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焊接鋼結構以其強度高，穩定性好，施工速度快等優點，逐步在建筑結構中占據主要地位，但是鋼結構焊接變形問題也日益突出，這不僅對鋼結構的尺寸精度與外形美觀、工程質量等造成了一定的影響，而且給焊后帶來大量復雜的矯正工作，因此控制鋼結構變形迫在眉睫。

一、鋼結構焊接變形的種類及產生原因

由于焊接結構的接頭形式、工藝、方式及焊縫位置等的不同，造成焊接變形

在外觀表現形式上各有不同，大概可分為以下幾種：

（一）縱向縮短和橫向縮短變形

這是由于鋼板對接后焊縫發生縱向收縮和橫向收縮所引起；同時對于工字形梁而言，不僅縱向焊縫能引起構件縱向縮短，橫向焊縫同樣能引起結構縱向縮短，而且起主要作用。

（二）扭曲變形

扭曲變形原因較多，裝配質量不好和配件擱置不當，以及焊接順序和焊接方向不合理都可能導致變形，但歸根到底還是焊縫的縱向或橫向縮短所引起。

（三）角變形

鋼板V型坡口對接焊后發生的角變形，是由于焊縫截面形狀上下不對稱，引起焊縫的橫向縮短上下不均勻。X型坡口的對接頭，當焊接順序不合理，造成正反兩條焊縫的橫向縮短不相等時，也會產生角變形。

（四）波浪變形

主要出現在薄板焊接結構中，產生原因是由于焊縫的縱向縮短對薄板邊緣造成的壓應力；另一種是由于焊縫橫向縮短所造成的角變形。

（五）錯邊變形

焊后兩焊接件在長度方向和厚度方向的錯位現象，稱為錯邊變形。主要是焊接過程中兩焊接件的受熱不均勻造成的。

二、控制焊接變形的措施

控制焊接變形的措施可歸結為設計方面、焊接操作方面的預防措施及焊接變形矯正措施。

（一）焊接節點構造設計

①控制焊縫的數量和大小。在鋼結構焊接節點構造設計時，應設法控制焊縫的數量和大小，盡可能減少焊接變形。

②根據焊接工藝選擇適合的焊縫坡口的形狀和尺寸。對焊縫坡口形成與大小合理的選擇應能夠確保鋼結構整體的承載能力充分。適當的坡口形狀和大小，可以通過減少截面積，進一步減少結構的焊接變形量。

③焊接節點的位置應處于構件截面的對稱處。結構中性軸焊接節點的位置應盡可能在構件截面的中性軸對稱位置，或盡量接近中性軸，同時應避免在高應力區。

（二）焊工操作要嚴格地遵守焊接規范

分析各種可能出現變形的原因，從而采取一些可行的防止和減少焊接變形的措施。

①錘擊焊縫法：此法主要適用于薄板的焊接。當薄板的焊縫及其熱影響區還沒有完全冷卻時，立即對該區域進行錘擊，對于厚板則用風槍敲擊。這種處理一方面消除和減少了焊接引起的角變形；另一方面由于敲擊對該區域有一定的延伸作用，減少內應力。這種敲擊當焊縫溫度越高時錘擊的效果越好。

②焊接工藝控制變形的方法

a、焊縫的正確施焊：正確的焊接方法常見有直通焊接法（即焊縫從一端直通焊到另一端）、分段法（將一段較長的焊縫從中心處分成數段，可同時施焊，也可逐段焊接）、對稱焊接法。直通法適用于焊縫，長度不超過250～300mm。分段法適用于等長度的焊縫（長度在250～1000mm）長度在l000mm以上的。對稱焊接適用于截面或焊縫布置對稱的結構件，對稱焊縫的變形有一部分互相抵消。

b、選擇合理的裝配焊接順序：這種方式就是使物件在焊接過程中，通過合理的裝配焊接順序，使焊接變形能夠互相抵消，從而達到降低變形的目的。如對于工字梁的焊接，可采用先拼焊再按規定順序施焊可大大降低焊接變形。

c、合理安排焊縫的位置：安排焊縫盡可能對稱于截面中性軸，或使焊縫接近中性軸，這樣對減少梁、柱類結構部位的撓曲變形有良好的效果。

③反變形。由于在冷卻過程中焊縫會產生收縮反應，減少了工件焊接后的尺寸，為了彌補熱脹冷縮帶來的變形，在大型構件焊接時常用反變形的方法。反變形方法是在進行焊接前使構件預先發生變形，使變形方向和焊接變形方向相反、變形量大小基本相等。

④剛性固定法：就是在沒有反變形情況下，將構件加以固定，來限制焊接變形，其構件固定可選用大型馬板點焊固定定位。

（三）焊后矯正焊接變形的方法

根據是否采用外界能量，將其劃分為機械與火焰矯正法。

①機械矯正法：利用外力，使構件產生與焊接變形方向相反的塑性變形，與二者相抵消，從而達到消除焊接變形的目的。這種矯正法適用于T型梁、工字梁和一些簡單的小結構，如機座等。

②火焰矯正法：即利用不均勻的加熱使結構獲得反向的變形來補償或抵消原來的焊接變形。火焰加熱的方式有三種：點狀加熱（即加熱區為D圓點）、線狀加熱（沿直線方向移動或在寬度方向上作橫向擺動）、三角形加熱（加熱區域為D三角形）。火焰矯正能消除很多機械矯正無法解決的變形，掌握火焰局部加熱引起的變形的規律是做好矯正的關鍵，決定火焰矯正效果主要是加熱的位置和加熱溫度。低碳鋼和普通低合金的焊接結構通常采用650～800℃的加熱溫度，一般不宜超過900℃。在利用火焰矯正的同時，為了提高矯正效果，也可在加熱過程中施加外力矯正，火焰矯正時，加熱點的冷卻有兩種方法：即自然冷卻和水冷卻，采用水火矯正法能使結構矯正收效快，并可以使矯正量大于自然冷卻的矯正量。如矯正大型箱型截面構件的扭曲。

三、幾種建筑鋼結構施工焊接變形的控制方法

在建筑鋼結構施工中，品種繁多，常見的建筑鋼結構焊接變形的控制措施主要有如下幾種：

（一）預制的小構件、預埋件的焊接變形

這類產品，一部分可采用焊后錘擊法矯正焊接變形，另一部分構件，剛性較大，或因結構原因，無法采用錘擊法矯正焊接變形，常采用火焰矯正法加以實現，在變形的反方向用火焰加熱，火焰背面跟蹤冷卻來矯正焊接變形。

（二）鋼屋架焊接變形的控制措施

鋼屋架主要是由角鋼拼焊形成，控制焊接變形主要是靠施工工藝措施來實現的。焊接變形主要有沿鋼架跨度方向的收縮變形和沿鋼屋架垂直面的撓曲變形引起的側彎。

（三）鋼架梁、吊車梁、鋼柱等

焊接工字型組成的大型鋼結構，焊接過程中在四條縱向長焊縫的影響下，容易出現翼緣板角變形，縱向收縮變形，撓曲變形，側彎等焊接變形。

①焊接工字梁翼緣角變形的控制：主要的控制方式有如下幾種：剛性固定法、反變形法、焊后火焰矯正法、焊后機械矯正法。

②焊接工字梁縱向收縮變形的控制：控制焊接工字梁縱向收縮變形的方式同控制鋼屋架收縮變形方式相同，也是采用預留焊縫收縮留量來實現，但收縮留量要通過計算實現。

③焊接工字梁撓曲變形的控制，一般應盡量采取工藝措施加以解決，如焊后仍存在撓曲變形，再采用焊后矯正法矯正處理。

（四）焊接工字梁側彎變形的控制

工字梁側彎的控制可采用與上述加熱區撓曲變形相同的工藝方式及相似的火焰矯正法加以控制，不同的是加熱區形狀應選擇翼緣板最大側彎處加熱，直到滿足要求為止。

三、結束語

建筑工程施工中，鋼結構焊接變形是無法絕對避免的，從提高工程質量的角度出發，要求我們要做到熟悉鋼結構焊接變形原因，并采取合理的焊接方法及相應矯正措施，使變形得到有效控制，從而達到提高工程質量的目的。

參考文獻：

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1.2大直徑平焊法蘭焊接變形大直徑平焊法蘭焊接變形主要有法蘭端面變形、法蘭直徑變形和與法蘭焊接的筒體的變形。大直徑平焊法蘭焊接變形的原因如下。大直徑平焊法蘭與筒體焊接時，由于法蘭直徑大，剛性差，焊道長，焊完一圈需要的時間長。在焊接過程中，焊縫熔合區受熱和冷卻速度以及焊縫間斷的冷卻時間間隔太長，造成整個焊縫區受熱不均勻，焊縫收縮變形也不均勻，由此產生了焊接變形。焊接采用單面連續焊時，法蘭焊接區周向受熱部分受到焊縫冷卻時環向收縮應力的作用，發生平面變形。同時由于焊縫的環向的焊接收縮量很大，也進一步將變形擴大，形成了不規則的橢圓現象，有內凹，也有外凸。法蘭斷面的扭轉力非常大，足以使筒體也產生相應的變形。本公司在2014年生產制造的一臺立式換熱容器，焊接完畢后進行了相關尺寸的測量，實測數據比標準要求超出了幾倍。

2控制焊接變形的措施及矯正方法分析

要防止和減少焊接的變形，克服在冷熱循環所造成的影響，則必須采取相應措施，主要的措施有設計措施和工藝措施。

2.1設計措施在設計上首先要選擇合理的焊縫形狀和尺寸。焊縫形狀即坡口的形狀，對于相同厚度的平板對接，開V形坡口焊縫的角變形明顯大于雙V形或雙U形坡口焊縫。對于能翻轉、有兩面施焊條件的結構，宜選用兩面對稱的坡口形式。在尺寸上，在保證結構有足夠的焊接性能的前提下，坡口角度應盡量采用較小的值。

2.2工藝措施控制焊接變形的工藝措施主要有熱平衡法、留余量法、散熱法等。熱平衡法主要用于某些焊縫不對稱布置的結構，這種結構焊接后往往會產生彎曲變形。施焊的同時在焊縫對稱的位置上采用氣體火焰同步加熱，只要加熱的工藝參數選擇適當就可以明顯減少完全變形的產生。留余量法就是在下料的時候將零件的尺寸比設計尺寸適當加大，以補償焊件的收縮，常用于與大尺寸封頭對接的不銹鋼筒體。散熱法是利用各種方法將施焊處的熱量迅速散走，減小受熱區的焊接變形。此方法經常用于管板的堆焊。在現場焊接作業當中，應綜合考慮各種變形，必要時采用組合的方法才能有效控制焊接變形。雖然有各種措施方法來控制焊接變形，但影響的因素太多，有的時候無法面面俱到，無法避免會出現各種變形。當殘余的變形超出技術要求時必須采取矯正的方法。常用的矯正方法有冷矯正法和熱矯正法。冷矯正分為手工矯正和機械矯正。手工矯正主要用于矯正薄板、薄壁殼體焊件和小型焊件的彎曲變形、角變形和波浪變形等。機械矯正主要是利用機械工具，如千斤頂，拉緊器，液壓機等通過機械壓力或拉力來矯正焊接變形。熱矯正是利用火焰局部加熱，使焊接產生反向變形，抵消焊接變形，但要注意加熱溫度，不能使材料的金相組織發生變化。

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電弧焊是一個不均勻的快速加熱和冷卻的過程，焊接過程中及焊后，焊接構件都將產生變形。構件的焊接變形源于構件或構件的接頭不均勻焊接受熱，在焊接過程中的熱變形受到了構件剛性條件的約束，出現了壓縮塑性變形，從而產生了焊接殘余變形。在冷箱鋼結構中，焊接變形主要表現為焊接后引起構件的撓曲變形、角變形、構件尺寸收縮以及冷箱面板凹凸不平。焊接變形直接影響大型構件的制作質量，因此焊接變形的控制技術也成為冷箱鋼結構加工的關鍵技術。

一、鋼結構焊接變形的種類

焊接變形是焊后殘存于結構中的變形，主要有以下幾種類型：

1.縱向收縮變形:構件焊后在焊縫方向發生收縮。

2.橫向收縮變形:構件焊后在垂直焊縫方向發生收縮。

3.彎曲變形:構件焊后發生撓曲,由焊縫縱向收縮引起和橫向收縮引起。

4.角變形:焊后構件的平面圍繞焊縫產生的角位移。

5.波浪邊形:焊后構件呈波浪形。

以上幾種類型的變形,在焊接結構生產中往往并不是單獨出現的,而是同時出現,互相影響的。焊接變形是焊接結構生產中經常出現的問題。焊接變形不但影響結構尺寸的準確和外形美觀,而且有可能降低結構的承載能力。焊接結構件上出現了變形,就需要花許多工時去矯正。

二、焊接變形的主要原因分析

1.焊縫在結構的位置原因，不同的焊縫位置在焊接完成后都會產生不同形態的變形，這主要是由破口角度、接頭形式等結構形態不同而引起的重力性變形。

2.結構剛性導致的變形,在受力相同的情況下，剛性較大的結構變形就小，而剛性弱則變形大，如較薄的鋼結構與小而重的結構進行焊接時，剛性小的薄片結構就容易變形。

3.焊接順序和裝配原因，一個同樣的焊接結構采用不同的床配方法和焊接順序都會對其變形產生一定的影響，如前面提到的剛性較弱的結構如在安裝和焊接順序上增加了對其的載荷就容易使之變形。

4.焊接材料的原因，焊接后由于熱脹冷縮的原因材料會在焊接后產生一定的變形，而焊接材料的線膨脹系數較大則會對焊接變形影響較大。如：不銹鋼和鋁材的焊接后變形的幾率要大于碳鋼材料，就是這個原因。

5.焊接采用方法的原因，在焊接過程中，焊接使得焊件受熱而溫度升高，金屬材料的導熱性會導致整個材料變熱，而焊件的體積越大則受熱變形的幾率也就越大，變形也就越嚴重。如:實踐中氣焊比手弧焊的變形大,而手弧焊比氣保護焊接的變形嚴重。

6.焊接規范執行原因，對焊機規范的執行也可以影響焊接的變形，如:變形隨著焊接電流的增加而增加，焊條直徑越大而變形增大。

三、焊接變形的控制方法

1.撓度變形控制

對于不對稱構件，焊接后構件的撓度變形控制極為關鍵，變形后的矯正也極為復雜，焊接控制不當會給構件制作帶來極大的困難。因此在制定焊接工藝前，應精確計算構件的中性軸位置，并根據焊縫相對于中性軸的位置及針對構件的尺寸，合理地分布焊縫的截面積并制定焊接順序，確保焊接撓度變形控制在公差范圍內，減少矯正工作量。構件焊接后引起撓度變形數值大小(Δ)與構件的長度(L)、構件慣性矩大小(Ι)、焊縫截面積(Α)大小及焊縫相對于中性軸的距離（DU）有關，計算公式為:

Δ=0.005 X Α X DU X L2/ Ι

2.角變形的控制

在焊接結構中，T形接頭無論是角焊縫、部分熔透坡口焊縫和熔透坡口焊縫，焊接后均不可避免引起翼板的角變形。對于一般的H形構件的變形可以采用翼緣矯正機進行機械矯正，方便快捷，是一種較好的角變形矯正方法。T形接頭焊接后引起翼板叫變形數值大小(Δ)與構件的寬度(B)、翼板厚度(T)、焊縫尺寸(S)有關，計算公式為:

Δ=0.2 X B X S1.3/ T2mm

根據公式可以指定出T行接頭焊接后翼板伸出段的叫變形數值，再根據數值采取不同的方法進行工藝控制，以減少矯正次數和矯正工作量。

3.橫向收縮變形的控制

焊接收縮變形對鋼結構的影響主要表現為焊縫沿長度方向的收縮和沿焊縫橫向收縮，造成的后果是構件縮短和構件截面尺寸減少。構件的長度尺寸一般通過在下料時加放一定的加工余量后再進行構件最后尺寸定長的辦法來解決，而構件截面尺寸的保證必須在零件下料之前通過對構件焊縫橫向收縮量的估算進行確定，構件裝配時預制的橫向收縮值的大小直接決定焊接后構件的截面尺寸。因此，橫向收縮變形是大型鋼結構制作時關鍵控制的變形。全熔透對接或T行接頭橫向收縮變形計算公式為:

Δ=0.1 X A / t mm

四、焊接變形的火焰矯正

在生產過程中普遍應用的矯正方法，主要有機械矯正、火焰矯正和綜合矯正。火焰矯正方法簡便,比較機動,因此在生產上廣泛應用。焊接變形經常采用以下三種火焰矯正方法：(1)線狀加熱法；(2)點狀加熱法；(3)三角形加熱法。下面介紹解決不同部位的施工方法。

1.翼緣板的角變形

矯正H型鋼柱、梁、撐角變形。在翼緣板上面（對準焊縫外）縱向線狀加熱（加熱溫度控制在650度以下），注意加熱范圍不超過兩焊腳所控制的范圍，所以不用水冷卻。線狀加熱時要注意：(1)不應在同一位置反復加熱；(2)加熱過程中不要進行澆水。這兩點是火焰矯正一般原則。

2.柱、梁、撐的上拱與下撓及彎曲

(1)在翼緣板上，對著縱長焊縫，由中間向兩端作線狀加熱，即可矯正彎曲變形。為避免產生彎曲和扭曲變形，兩條加熱帶要同步進行。可采取低溫矯正或中溫矯正法。這種方法有利于減少焊接內應力，但這種方法在縱向收縮的同時有較大的橫向收縮，較難掌握。

(2)翼緣板上作線狀加熱，在腹板上作三角形加熱。用這種方法矯正柱、梁、撐的彎曲變形，效果顯著，橫向線狀加熱寬度一般取20—90mm，板厚小時，加熱寬度要窄一些，加熱過程應由寬度中間向兩邊擴展。線狀加熱最好由兩人同時操作進行，再分別加熱三角形三角形的寬度不應超過板厚的2倍，三角形的底與對應的翼板上線狀加熱寬度相等。加熱三角形從頂部開始，然后從中心向兩側擴展，一層層加熱直到三角形的底為止。加熱腹板時溫度不能太高，否則造成凹陷變形，很難修復(以上三角形加熱方法同樣適用于構件的旁彎矯正,加熱時應采用中溫矯正，澆水要少)。

3.柱、梁、撐腹板的波浪變形

矯正波浪變形首先要找出凸起的波峰，用圓點加熱法配合手錘矯正。加熱圓點的直徑一般為50～90mm，當鋼板厚度或波浪形面積較大時直徑也應放大，可按d＝(4δ＋10)mm(d為加熱點直徑；δ為板厚)計算得出值加熱。烤嘴從波峰起作螺旋形移動，采用中溫矯正。當溫度達到600～700度時，將手錘放在加熱區邊緣處，再用大錘擊手錘，使加熱區金屬受擠壓，冷卻收縮后被拉平。矯正時應避免產生過大的收縮應力。矯完一個圓點后再進行加熱第二個波峰點，方法同上。為加快冷卻速度，可對Q235鋼材進行加水冷卻。這種矯正方法屬于點狀加熱法，加熱點的分布可呈梅花形或鏈式密點形。注意溫度不要超過750度。

五、結語

在鋼結構制造加工中，定量地對構件焊接后的撓曲變形、角變形和橫向收縮變形進行計算和分析是非常必要和重要的，這樣可以采取相應的控制措施和焊接工藝措施，從而有效降低和減少焊接變形，提高構件的加工效率并保證加工尺寸精度。

參考文獻：

[1]徐初雄.焊接技術問答[M].械工業出版社,2004

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前言

隨著時代的發展，壓力容器產品涉及航天、電力、化工、醫藥等諸多行業，其質量是否合格、是否安全可靠運行直接影響著我國工業的發展與人民的生活水平，壓力容器廣泛應用于電力、石油化工、制藥、煤炭等行業。提高其焊接質量和機械自動化水平對壓力容器乃至整個焊接行業都具有十分重要的意義。Jens KlastrupKristensen認為焊接領域影響著自動化技術、材料科學、環境、無損檢測、機械與腐蝕等多門學科。而焊接自動化技術是焊接領域的一個重要分支,對實現焊接自動控制具有重要意義。對于壓力容器,焊接自動化技術主要分為硬件和軟件兩方面。硬件主要指壓力容器自動焊接設備和方法;軟件主要指計算機技術、電子技術、自動控制技術以及信息技術等進入壓力容器焊接領域而形成的焊接控制技術、人工智能技術及專家系統等。

1硬件方面

1.1自動焊接設備

在壓力容器的焊接生產過程中往往涉及到多種自動焊接設備,如電渣焊機、埋弧焊機、氣體保護焊機(CO2焊機和氬弧焊機等)、等離子焊機等。我國壓力容器焊接自動化技術起始于20世紀五、六十年代,到目前為止取得了很大的成就。近年來,國產自動和半自動焊機已占焊機總量的20.55%,MIG/MAG焊機年增長63.12%,TIG焊機年增長19.24%,埋弧焊機年增長135.36%。逆變焊機作為一種新技術和新工藝,具有優良的焊接性能和電氣性能,適用于各種不同的弧焊方法和壓力容器多位置焊接。美國、日本逆變焊接的應用程度已達到30%,而我國的逆變焊機已經發展到第三代產品,在國內壓力容器行業的應用前景是十分樂觀的。如東方鍋爐廠、海擎重工機械有限公司、蘭州石油化工機械廠等已將TIG、CO2逆變焊機等用于鍋爐、壓力容器的全位置焊接。在20世紀90年代初,國內已研制出多頭埋弧自動焊和多頭MAG自動專用焊機,目前國內已有十多家單位使用國產模式水冷壁專用焊機。現代焊接機器人尤其是弧焊機器人作為典型的程序控制柔性焊接系統,具有效率高、質量穩定等優點,在壓力容器焊接領域受到高度重視。柔性焊接機器人隨著其價格不斷降低將在我國推廣應用,成為焊接設備的微機自動化控制技術的一個發展方向。除此之外,一些工藝設備的改進,如液壓封頭筒體對裝設備、萬向焊接轉臺、小直徑筒體縱縫環縫自動焊裝置等,在很大程度上也提高了壓力容器焊接自動化程度。

1.2自動化焊接方法

埋弧自動焊是目前壓力容器焊接的主要工藝方法,應用于封頭拼板焊縫、筒節縱環焊縫等,使焊接過程的自動化和機械化成為現實。但目前國內埋弧自動焊的控制系統大多仍采用簡單的模擬電路,整體性能有待進一步提高。堆焊技術主要用于厚壁壓力容器的焊接,其中帶極埋弧堆焊由于母材熔深淺且較均勻,對工件表面質量要求低,成為國內外壓力容器內壁堆焊的主要方法。最近研制出的高速帶極堆焊法,與帶極埋弧堆焊相比,堆焊層邊界晶粒細小,雜質含量低,是一種經濟性較好的堆焊方法。窄間隙焊接技術對于厚壁壓力容器可進行全位置焊接,易于實現焊接過程的自動化。目前,該技術實現了焊前預置參數、自動穩定焊接電壓、電流和速度,并且具有高度和橫向自動跟蹤系統,實現焊縫的自動焊接。氣體保護焊具有電弧熱量集中,熔池小,結晶快及焊接過程無熔渣等優點,主要用于全位置和薄板焊接,有利于實現焊接過程的機械化和自動化。CO2焊是一種高效率焊接方法,我國石油天然氣第七建設公司從美國引進了球罐藥芯焊絲全位置自動焊接技術,焊接熔敷效率高、速度快,改善了焊接條件。TIG焊接技術主要用于對焊縫密封性能和力學性能要求高的壓力容器,能對熔深體積和形狀進行精確的控制,可較好實現壓力容器的全位置焊接。激光自動焊接技術由于具有極高的能量密度,其HAZ區極小的特點,能焊接幾乎所有的金屬,可以進行全位置焊接,已向厚壁壓力容器焊接發展,但由于價格昂貴且設備笨重,在壓力容器的應用前景有待觀察。

2軟件方面

2.1焊接控制技術

近年來焊接自動控制技術在壓力容器行業得到了很大的發展。焊縫跟蹤是焊接自動化控制系統的一個重要組成部分,對實現壓力容器生產過程的焊接自動化意義深遠。目前應用的焊縫跟蹤系統主要包括接觸式和非接觸式兩種類型。接觸靠模式跟蹤系統通過橫向跟蹤、縱向跟蹤和微調系統保持導電嘴和焊縫之間距離不變,實現環縫焊接自動化,但有時會因坡口及焊縫的加工裝配不均勻而影響傳感器的測量精度。非接觸式跟蹤系統與其它學科聯系緊密,目前國內外學者對此進行了不同程度的研究。非接觸式超聲波跟蹤傳感用到埋弧焊機上進行對焊縫坡口檢測的焊縫跟蹤,能滿足壓力容器制造的需要,在低成本焊接自動化具有較好的應用前景。基于CCD視覺焊縫跟蹤系統可以用于埋弧焊、等離子弧焊等多種焊接方法和設備中,但鑒于焊接過程的應用環境惡劣,傳感器要受到弧光、高溫、煙塵等的干擾,使傳感器的精度、抗干擾性能和靈敏度受到不同程度影響。雖然迄今為止已研究出多種自動跟蹤方法,但大多數還處于試驗階段。隨著計算機信息技術的發展和新型傳感方式的研究,焊縫跟蹤技術將會在壓力容器行業得到廣泛應用,進一步提高壓力容器焊接過程的自動化和智能化程度。

2.2人工智能技術及專家系統

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中圖分類號：[TU279.7+6]文獻標識碼： A 文章編號：

引言：在西氣東輸項目實施的過程中，天然氣高壓管道在輸氣路線大規模的建設。此類高壓輸送管道是一項現場焊接安裝工程，主要采用手工下向焊焊接工藝，而該工藝在我國之前的天然氣管道鋪設中尚未大規模采用，因此有必要對該項技術的應用進行相關探討。

下向焊焊接工藝概述

1.1下向焊焊接工藝的特點

它是一種手工電弧焊焊接工藝方法，主要用于壓力鋼管的焊接，其焊接方法是：在管道水平放置固定不變的情況下，焊接熱源從頂部中心開始向下焊接，一直到底部中心。

1）優點：

該工藝采用向下焊專用焊條，該類焊條用獨特的藥皮配方設計，與傳統的向上焊焊條相比，具有電弧吹力大，焊接時熔深大，打底焊時可以單面焊雙面成型、焊條熔化速度快、熔敷效率高等優點，超聲波探傷、射線拍片合格率高。相對于自動焊又克服了在野外較差的自然條件下使用設備復雜、操作不便的不足。

2）缺點：

焊條價格較高;向下焊時熔深較淺，焊道間打磨工作量增加。隨著管道壁厚的增加焊道層數迅速增加，焊接時間延長和勞動強度加大。

1.2下向焊焊接工藝適用范圍

該方法適用于低合金高強度鋼的薄壁大直徑管道。在野外作業時，在達到一定質量要求的前提下，比手工電弧焊速度快，也比手工氫弧焊抗環境影響能力強。

在長輸管道建設中的發展和應用

下向焊焊接工藝在長輸管道建設中不斷發展，得到了廣泛的應用，現己成為一門較為成熟的工藝。60年代后期，該工藝主要使用纖維素焊條，但是當用于大直徑、厚壁管的焊接時，其焊接速度反而比不上向上焊，因此下向焊焊接方法也在不斷發展和完善，出現了以下幾種工藝。

2.1混合型手工下向焊焊接工藝

根據前述對焊接材料的分析，低氫型焊條由于焊縫金屬中含氫量和含氧量較低，在相同條件下，其韌性較纖維素焊條好，但速度慢，由此產生了混合型手工下向焊焊接工藝。該工藝是采用纖維素型焊條根焊、熱焊和低氫型焊條填充焊、蓋面焊的焊接方法，可充分發揮兩種焊條的優點，適用于鋼級較高的管道焊接。在國際管道建設上使用較多，美國、加拿大、荷蘭及瑞典等國家在80年代后期的長輸管道手工焊中廣泛采用;在我國也有應用實例。可以預見，隨著管道工程對管材提出更高的要求，高強度、高韌性的大口徑鋼管應用日益廣泛，混合型下向焊焊接方法會逐步成為長輸管道現場焊接的主要方法。

2.2復合型下向焊焊接技術

復合型下向焊是指對根層與熱焊層采用下向焊、對填充層與蓋面層采用向上焊的焊接方法，它主要用于壁厚較大的管道。如前所述，壁厚較大的管道，采用下向焊焊接方法，焊接層數多，反而不能發揮其焊接速度快的優勢，因此考慮采用復合型的焊接方法，可發揮兩種工藝的優點。

2.3下向焊焊接技術中的不同工藝在我國的應用

1993年建成投產的達連河一哈爾濱煤氣管道是我國第一根采用低氫下向焊技術的管道干線工程，管徑為630x7一720x7，材質為A3F鋼，全長247.45km，最大工作壓力為21.6MPa。陜京輸

氣管道工程，線路工程用鋼管管材為APISLX60級，管徑660mm，壁厚7.1一14.3mm；沿途環境比較惡劣，要求焊接接頭具有較高的低溫沖擊韌性，通常的全纖維素焊接工藝難以滿足該要求，經過綜合性能比較、實驗和焊接工藝評定，采用混合型手工下向焊焊接工藝，獲得了成功。蘇州工業園區輸水管道工程，該工程所用的鋼管規格為D1400，壁厚14mm。若采用單一的下向焊方法，一道焊口需要7一8層，而采用復合型下向焊方法，只需4一5層，這樣，根層與熱焊層采用下向焊，可加快焊接速度，而填充層與蓋面層采用向上焊的焊接方法，可減少層數，由此一道焊口可節約焊接時間約30mm，可降低焊工的勞動強度，提高工作效率。因此該工程即采用了該項工藝。

3.下向焊焊接工藝在天然氣管道建設應用過程中應注意的問題

3.1采用合理的焊接工藝

輸氣管道宜采用低氫型向下焊條，通過上述分析可以看到這樣從焊條上很好地保證了焊接質量，但降低了焊接速度，提高了工程造價。因此建議應根據所選用的管材、壁厚、現場施工條件等因素，進行綜合比較，采用合理的焊接工藝。

3.2應用下向焊工藝，關鍵在于選用工藝性能滿足要求的焊接材料

下向焊技術使用的電焊條主要為纖維素型和堿性低氫型兩大類。纖維素型電焊條主要特點是藥皮發氣較早且多，浸潤性好，根焊成形好，過渡圓滑，同時，其對口間隙小，焊接速度快，效率高的優勢也很突出，焊縫氣孔也較少見。

堿性低氫型下向焊電焊條目前國內還沒有生產，國際上應用較為普遍。該焊條焊縫金屬中含氫量和含氧量較低，在相同條件下，其抗冷裂性和韌性均較纖維素焊條好，并且焊縫金屬具有良好的綜合力學性能。但是低氫型焊條的電弧吹力不及纖維素焊條大，焊接操作不便，焊接速度慢，電焊條端頭必須有引弧劑，出氣孔的兒率還是較高；若停弧，剩下的電焊條無法使用，對焊接設備和操作水平要求較高。

3.3焊接順序

管道下向焊宜采用流水作業，小直徑時，每層由兩名焊工同時自頂部開焊，較大直徑時，一名焊工自管頂開焊，另一名焊工自3時位置處開焊，直徑≥N700時，推薦由三名焊工同時焊接， 以縮短根焊時間，保證層間溫度，另外從不同位置開焊，能有效保證對口間隙不會變化。

3.4焊前預熱

對焊接區域進行預熱有利于打底焊時不粘條，焊接電流穩定，坡口兩側熔合良好。應依據所選用鋼材等級和工藝評定規定，決定是否需要預熱。如果要預熱，可采用在管接頭坡口兩側100mm范圍內進行火焰預熱的方法，溫度為100~200℃，應均勻上升，要對溫度進行測量控制。

3.5管道組對

宜選用內對口器，可實現根焊道一次完成。

3.6焊接設備

全位置下向焊對焊接設備有嚴格要求，所用的電焊機應引弧容易，燃燒穩定;焊接時飛濺小，不粘條，焊縫成形美觀，體積小，重量輕，以適應野外施工的要求。

結語

加強對下向焊焊接技術的探討，有助于提高該項技術在天然氣管道建設中的運用水平，從而在管道建設中獲取最佳的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

曾樂：現代焊接技術.上海技術出版社，1992

陳學武等：長輸管道向下焊焊接工藝，焊接，1999（10）