不锈钢焊接管变形的控制措施

焊接变形是指焊接过程中不锈钢焊接管产生的变形。焊接变形的存在，会对焊接结构的制造和使用带来不利影响。如降低结构的承载能力，甚至导致结构开裂；影响结构的加工精度和尺寸稳定性等。因此，在焊接过程中，必须设法减小或消除焊接应力与变形。

一、焊接变形产生的原因

焊接过程中不均匀加热和冷却是产生变形的根本原因。现以平板对接焊缝为例说明焊接变形的形成，如图1所示。

焊接时，焊缝区被加热到很高的温度，离焊缝越远，温度越低。根据金属热胀冷缩的特性，不锈钢焊接管各区域温度不同将产生大小不等的纵向膨胀。如果各部位的金属能自由伸长而不受周围金属的阻碍，其变形如图1a中虚线所示。但平板是一个整体，这种伸长实际是不能实现的，而只能整体同时伸长，于是焊缝区高温金属伸长因受到两侧金属的阻碍而产生压应力，远离焊缝区的两侧金属则产生拉应力。当焊缝区的压应力超过金属的屈服点时，该区就产生了一定量的压缩塑性变形，压应力也消失了一部分。

冷却时，焊缝区加热时已产生了压缩塑性变形，冷却后应该较其它区域缩的更短些，如图1b中虚线所示。但平板是一个整体，这种缩短实际上也是不能实现的，只能按图中实线所示那样整体缩短。焊缝区金属收缩受到焊缝两侧金属的阻碍而产生了拉应力，在焊缝两侧金属内产生了压应力。拉应力和压应力处于互相平衡状态，并保留到室温，这种室温下被保留下来的焊接应力与变形，称为焊接残余应力与变形。

综上所述，平板对接的结果是，不锈钢焊接管比焊前缩短了△l；焊缝区产生了拉应力，其两侧金属则受压应力。

二、焊接变形的基本形式

当焊接残余应力超过材料的屈服点时，不锈钢焊接管就发生变形。常见焊接变形的基本形式如图2所示。

1. 收缩变形

构件焊接后因焊缝纵向（沿焊缝方向）和横向（垂直焊缝方向）收缩，而导致构件纵向和横向尺寸缩短，如图2a所示。

2. 角变形

它是由V形坡口对焊缝，截面形状上下不对称，焊后横向收缩不均匀而引起的，如图2b所示。

3. 弯曲

变形它是T形梁焊接时，由于焊缝布置不对称，焊缝纵向收缩引起的，如图2c所示。

4. 扭曲变形又称螺旋形变形，是由于焊接顺序或焊接方向不合理，或焊前结构装配不当引起的，如图2d所示。

5. 波浪变形

它是薄板焊接时，由于焊缝纵向收缩，使不锈钢焊接管丧失稳定性引起的，如图2e所示。

三、防止和减少变形的措施

不锈钢焊接管出现变形将影响使用，过大的变形量将是不锈钢焊接管报废，因此必须加以防止和消除。在实际生产中采取的主要措施有：1.加裕量法根据经验，不锈钢焊接管尺寸在下料时增加一定的裕量，以备焊缝收缩，特别是横向收缩。2.刚性固定法焊前将不锈钢焊接管固定在夹具上或经定位焊来限制其变形。但这种方法会产生较大焊接残余应力，所以只适用于塑性较好的低碳钢结构。3.反变形法预先估计其结构变形的方向和数量，焊前将不锈钢焊接管安放在与焊接变形方向相反的位置，以抵消焊后所产生的焊接变形。

4.选择合理的焊接次序施焊时，采用合理的焊接顺序，能有效地减少焊接变形。如构件的对称两侧都有焊缝，应该设法使两侧焊缝的收缩能互相抵消或减弱。例如图4所示X形坡口多层焊工件，图4a所示次序可以减小焊接变形；如果按图4b那样先把一面的坡口全部焊满，则工件已经产生较大的角变形、再翻转焊另一面时，因刚性已经很大，就无法纠正已产生的角变形了。工字梁与矩形梁四条焊缝的次序，应按图5所示那样进行，否则也要向先焊完的一侧产生大的弯曲变形。

四、焊接变形的矫正方法

由于种种原因，虽然焊接结构在焊接过程中采取了一些预防变形的措施，但焊后仍然会产生变形。为了确保结构形状尺寸的要求，就需要进行变形的矫正工作，生产中常用的矫正方法有两种。