不锈钢焊管焊接应力与变形控制措施

在社会相关企业各种金属产品大力发展的背景下，一些技术改造及检修制作等项目开始频繁使用大量不锈钢，而对不锈钢质量及使用寿命具有直接影响的主要因素就是焊接应力和变形，所以需控制焊接应力和变形。

具体焊接不锈钢时，通常都需要先在不锈钢焊管局部进行加热处理，之后再进行冷却凝固，而这一环节一旦存在不均匀的热输入情况，就会因结构及制造、材料等存在的内外拘束度而给周围金属运动造成影响，随之不锈钢焊管不均匀膨胀和收缩问题就会随之产生，内部焊接应力和变形问题就会出现。横向及纵向、厚度方向等应力为常见焊接应力，而横向及纵向等收缩变形为常见焊接变形，具体焊接不锈钢环节，必须要注重应力及变形的控制，如此才能为产品质量提供保障。

一、焊接应力和变形产生的原因

（一）不锈钢焊管不均匀受热

属于局部加热过程的不锈钢焊管焊接，通常会存在温度分布不均情况，如具体焊接加热过程，焊缝和附近区域的加热情况会出现融化或与熔点相接近的状态，但是对于一些远离焊缝的区域来说，则不具备较高温度。与此同时，在焊接过程一旦加热区金属受周围母材金属拘束作用影响，自由热胀冷缩就会难以实现，最终在加热过程就会有压缩塑性变形发生；而在冷却的情况下，通过收缩就会有焊接变形问题产生，如果难以进行自由收缩，焊接应力就会出现。不锈钢焊管不具备较大拘束度时，在冷却过程自由收缩能够顺利实现，此时会出现较大焊接变形和较小焊接应力现象，反之则会出现较小焊接变形和较大焊接应力情况，所以焊接过程不锈钢焊管上各点不具备一致的受热膨胀和冷却收缩，致使复杂焊接应力及变形出现。

（二）焊缝金属的收缩

金属焊接过程，在金属处于冷却状态时，液态金属会逐渐向固态方面进行转化，所以会收缩体积，但因焊缝金属密切联系着母材，所以自由收缩很难实现，导致焊后整个不锈钢焊管变形情况随之引发，尤其是对于不锈钢来说，因不锈钢具备较大的线膨胀系数，所以也会产生较大变形，同时在焊缝中也会有残余应力出现。金属焊缝过程，一般先结晶部分通常都会对后结晶部分收缩进行阻止，而这一过程也会有焊接应力和变形问题。

（三）不锈钢焊管刚性及拘束

这两种因素也会严重影响焊接应力和变形，不锈钢焊管变形抵抗力就是刚性，而周围物体对不锈钢焊管变形的约束就是拘束，受不锈钢焊管刚性因素影响，加之周围拘束较大的情况下，就会出现较小焊接变形和较大焊接应力情况，而不锈钢焊管受自身因素影响较小且具备较小周围拘束的情况下，较大的焊接变形和较小焊接应力情况会出现。

二、焊接应力控制措施

（一）注意焊接拘束度

焊接焊缝时，尽可能以较小拘束度为主，同时焊接装配过程的强扭强对行为也应避免；控制变形过程，尽可能避免使用刚性固定法，主要原因在于此种方式会导致焊接拘束度增加。在不锈钢焊管有对接焊缝和角焊缝存在的情况下，需先选择对接焊缝进行焊接，原因在于对接焊缝具有较大的收缩量。除此之外，还应对错开短焊缝进行焊接，之后针对直通长焊缝进行焊接；对接长焊缝焊接的过程中，选择中央到两端的焊接方法进行应用；在面对大型焊接结构时，需由中间逐渐焊向四周，使收缩能够由中间向外依次开展，避免出现较大的焊接应力。

（二）合理的焊接顺序

以构件形状和焊缝布置为主要依据，先对具有较大收缩量的焊缝进行焊接，之后较小收缩量焊缝的焊接即可开展；焊接过程，还应对具有较大拘束度且难以自由收缩的焊缝进行先焊，而较小拘束度且能够自由收缩的焊缝应后焊。工字钢存在肋板的情况下，如果先在盖板及腹板方面进行先焊，之后针对肋板和腹板进行后焊，此时受角恢复横向收缩因素影响，会致使盖板和腹板间有较大应力产生；而如果以中间逐格及并两边对称焊接的顺序进行焊接，就能够确保不锈钢焊管自由收缩得以良好实现，此时就会大幅度减少焊接应力。

（三）应用锤击法

该种方法能使焊接残余应力有效减小，应用此种方法控制焊接应力时，在完成每层焊道焊接工作的情况下，应选择圆头敲渣小锤等进行应用，对焊缝金属进行均匀敲击，确保不锈钢焊管有塑性延伸变形产生，对焊缝冷却后所承担的局部压应力进行抵消，保障焊接残余应力得以有效减少，一些实践研究表明，针对第一层焊缝金属进行敲击的情况下，几乎可以消除全部应力。在具体锤击过程，需保障使用适度的力，避免因过大力量而导致焊接件裂纹问题产生。

三、焊接变形控制措施

（一）预先矫平法

矫平下料后的组队钢板，具体矫正钢板的过程，可在钢板矫正机上开展，针对一些经过多对交错布置轴辊的钢板来说，会有多次反复弯曲现象发生，此时会形成一致的各层纤维程度，所以能确保矫正目的得以良好实现。大锤矫正过程，需将矫平衬垫加到钢板表面，避免因矫正导致局部变形问题产生。

（二）焊接前制作临时夹具

将主梁断面进行加紧操作的情况下，能使主梁结构拘束度有效增加，借此即可确保焊接主梁过程受纵向横缝收缩而导致的横向不一致角变形、扭曲变形等问题得以有效避免，如此一来就能够实现焊接变形的有效控制效果。

（三）合理装配焊接顺序

选择先点焊装配及后焊接顺序焊接主梁，能促进梁结构刚性的大幅度提高，保障变形有效减少。在焊接构件具备对称截面形状和焊接布置的情况下，可选择对称焊接施工方式进行应用；而在存在不对称焊缝分布现象的情况下，应先焊接焊缝少的一侧，在焊接1m以上长度的长焊缝时，分段退焊及分段跳焊等方式都可应用，使焊接变形有效减小的同时，也能促进焊接应力的降低。

结束语：

焊接不锈钢时，不可避免就会出现焊接应力及变形问题，受这一因素影响，就会大幅度降低焊缝力学性能，最终导致裂纹及脆性断裂等随之产生，同时在出现焊接变形问题的情况下，也会降低焊接结构外观质量，影响装配精度及结构承载力。面对此种情况，要想为焊接质量提供保障，就必须控制焊接应力和变形。