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拼焊法兰焊接变形和控制

更新时间  2021-07-28 18:22 阅读
压力容器用法兰(JB/T470l,JB/1.4702)机加前 毛坯是由内外圆构成的圆环组成。在制造时为了节 约金属材料,当圆环直径超过600mm时圆环分成均 匀的四瓣下料,然后拼焊成整体。拼焊法兰的加工 工序为:划线——下料并开坡口——拼对法兰—— 按焊接要求拼缝——校正超差变形——无损检 测——消除应力热处理——机加工。在毛坯的拼焊 过程中,经常由于焊接工艺不准确或没有采用适当 的防变形措施而使得毛坯变成过大。过大的焊接变 形使得毛坯没有足够的机加工余量,从而使毛坯件 报废。因此,控制拼焊法兰焊接变形量十分重要。

(1)角变形:当拼接焊缝截面关于法兰厚度中 心线不对称或焊接工艺采用的不正确时,焊接焊缝 时焊缝区沿板材厚度方向 将产生不均匀的横向收缩从而引起回转变形是 角变形。产生角变形的原因是:焊缝的截面上面宽 下面窄,因而横向收缩量在焊缝厚度方向上不均匀。 上面收缩量大,下面收缩量小结果就形成了焊件的 平面偏移,两侧向上翘起一个角度,如图l所示。

焊接参数等能有效的控制焊接变形。

(2)法兰周长的变化:法兰拼接焊缝将引起法 兰的横向收缩,一般法兰由四瓣拼焊而成。若每条 焊缝收缩量为5勰,则法兰的周长将使法兰的直径减少6.4mm。

(3)扭曲变形:从文献中…我们知道用直通焊 焊接长条板对接焊缝,当焊缝较长时焊缝横向收缩 沿焊缝方向不均匀。先焊接的收缩小,后焊接收缩 大。对于圆环来说只有内外圆收缩量相等时,收缩 后才仍然是圆环。当内外圆收缩不一致时,收缩量 小的部分在焊接时压力的作用下将产生上饶。当由 内圆沿直径方向向外圆焊接时最后从外圆到内圆逐 渐上饶,而远离焊缝的地方基本上不变形,这样就形 成了扭曲变形,如图2所示。当由外圆向内圆焊接 时最后从内圆到外圆逐渐上饶,情况与图2相反。

通过前面对焊接变形原因的分析我们知道拼焊法兰焊接变形主要有以上3种,对于每种变形我们 应采取相应的措施控制。

角变形控制:角变形的控制主要可以采用以下 几种方法:

如加余量、剖口形 式、退焊

(1)坡口设计:焊缝尺寸直接关系到变形的大 小,一条焊缝焊缝金属量越多变形越大。我们知道 一条焊缝焊缝金属量双Y型比单U型、单Y型少, 双U型又比双Y型少。所以我们焊接较厚的板时, 采用对称双U型或者对称双Y型焊缝金属量少焊 接变形小。

(2)对称焊接:将法兰拼接成整体讲四条焊缝 点焊固定后,用车间天车悬挂,让两名焊工对法兰毛 坯两面同时焊接,由于焊接时关于中性线两侧的收 缩量基本一致,变形相互抵消最后角变形小。

(3)水平翻边焊接:拼焊的法兰较多时,由于车 间的天车数量有限,法兰采用悬挂对称焊接不太现 实。我们可以采用水平焊接,但是法兰两面不能同 时焊接,就产生了焊接先后的问题。需要先焊接一 面后焊接另一面。若焊接工艺参数相同,焊接第二 面产生的角变形不能完全抵消第一面的角变形,出 现了角变形。原因是先焊面焊缝已经形成,接头刚 度大大增加,后焊面所所引起的角变形必然减少,解 决的办法是两面分层交替焊【2】。具体的做法是:① 将拼焊法兰四瓣点焊成圆环后,水平放置;②对法兰 四条焊缝的一边焊接,焊接时由于是在一面焊接,这 时候会形成一定的角变形;③将法兰翻边对焊缝的 另一侧焊接,这时候将产生与工序②相反的角变形, 直到产生的角变形与②产生的相互抵消时翻边焊另 一侧。焊接过程中随时监控角变形。如此多次翻边 有利于控制角变形。

(4)焊接参数的选择:焊接变形随焊接电流和 电弧电压的增大而增大,随焊接焊接速度的增快而 减少。其中电弧电压的影响最明显。法兰的拼接焊 缝采用多层焊接,由相关资料我们可知道第一层焊 缝收缩量占总量的80%,所以,在满足焊透的情况 下,焊缝两面的第一层应采用较小的电压、合适的焊 接电流和较小的焊高(提高焊接速度的结果),这时 热量小,金属量少,变形小。

拼焊法兰的焊接变形有角变形、周长减小、扭曲 变形。采用合适的焊接工艺措施,如加余量、剖口形 式、退焊、焊接参数等能有效的控制焊接变形。