焊接厚板如何控制應力變形

A. 10mm厚鋼箱梁用二保焊怎樣不變形

焊接變形的產生多數是由於焊接產生的熱量不對稱，導致的膨脹不一而發生的。防止焊接變形的方法措施一般如下：
1、 減小焊縫截面積，在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下，盡可能採取用較小的坡口尺寸（角度和間隙）。
2、 採用熱輸入較小的焊接方法。
3、 厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊。
4、 在滿足設計要求的情況下，縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可採用間斷焊接法。
5、 雙面均可焊接操作時，要採用雙面對稱坡口，並在多層焊時採用與構件中和軸對稱的焊接順序。
6、 T形接頭板厚較大時採用開坡口角對接焊縫。
7、 採用焊前反變形方法控制焊後的角變形。
8、 採用剛性夾具固定法控制焊後變形。
9、 採用構件的預留長度法補償焊縫縱向收縮變形。如：H形縱向焊縫每米可預留0.5~0.7毫米。
10、 對於長構件的扭曲。主要靠提高板材平整度和構件組裝精度，使坡口角度和間隙准確。電弧的指向或對中准確，以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。
11、 在焊縫較多的構件組焊或結構安裝時，要採取合理的焊接順序。
12、 焊接薄板時，採用水中焊接法。即在水中用保護氣體包圍熔池，並由氣體將附近的水完全排除，以保證焊接正常進行。採用此法，固熔池周圍的金屬及時被水冷卻，而將變形量控制到很小的程度（在焊接側的對面加循環冷卻液帶走焊接產生的熱量）。
13、 多段對稱的焊接，即焊一段，停一會，到對面焊，停一會。

B. 焊接反變形，100mm以上厚板焊接時怎樣加反變形

厚板焊接為了防止和消除焊後角變形，一般採用焊接反變形工藝，為了得到較平整的接頭，通過必要的工藝手段，使焊縫的正反兩面橫向收縮量趨於平衡，我們在施工中採用的焊接反變形工藝措施如下。
1·坡口加工
厚板對接坡口一般採用Y型坡口，坡度60度，板材拼接首先將板材兩端，用墊塊墊起成一定角度，墊起的角度應根據板材的厚度來確定，參考圖1。

2·反面焊縫的清根及焊接
待正面焊縫焊完後，反面用碳弧氣刨清根，其清根深度和寬度應視板材的厚度而定，一般情況下清根的深度應大於正面焊縫。由於反面焊縫在其焊接過程中，焊接熔池高溫對正面焊縫起到退火消除應力的作用，同時隨著反面焊縫的不斷成形，在冷卻的過程中其橫向收縮不斷加大，所產生的拉應力使正面焊縫的角變形逐漸變小，接頭趨於平整。
3·焊後的熱處理
由於施工中隨機因素的存在如焊接速度、環境溫度、材質、操作技能等，焊縫焊完後，將會不同程度地出現少數接頭平整度不盡理想，採用退火的辦法即可消除殘余變形。方法是沿角變形的背面一側焊縫中心各20-30mm范圍內用火焰加熱，溫度控制在600度左右。

C. 確保厚板焊接質量的常見措施和辦法有哪些

1 厚板焊接工藝
由於材料為低合金結構鋼，含有少量的合金元素，淬硬傾向大，焊接性差，焊縫中極易出現裂紋，因此厚板焊接是本工程的一大難題，為防止焊接缺陷的產生，除遵循上述「焊接通則」要求外，特製定如下工藝措施：
(1)焊接材料
①選擇強度、塑性、韌性相同的焊接材料，並且焊前要進行工藝評定試驗，合格後方可正式焊接，焊接材料選擇低氫型焊接材料。
②CO2氣體保護焊：選用葯芯焊絲E71T-1或ER50-6。
CO2氣體：CO2含量(V/V)不得低於99.9%，水蒸氣與乙醇總含量(m/m)不得高於0.005%，並不得檢出液態水。
③手工電弧焊時：選用焊條為E50型， 焊接材料烘乾溫度如下所示：
(2)焊前預熱
①為減少內應力，防止裂紋，改善焊縫性能，母材焊接前必須預熱。
②預熱最低溫度：

③T型接頭應比對接接頭的預熱溫度高25-50℃。
④操作地點環境溫度低於常溫時(高於0℃)應提高預熱溫度為15-25℃。
⑤預熱方法
採用電加熱和火焰加熱兩種方式，火焰加熱僅用於個別部位且電加熱不宜施工之處，並應注意均勻加熱。電加熱預熱溫度由熱電儀自動控制，火焰加熱用測溫筆在離焊縫中心75mm的地方測溫，測溫點應選取加熱區的背面。
(3)工藝參數選擇
為提高過熱區的塑性、韌性，採取小線能量進行焊接。根據焊接工藝評定結果，選用科學合理的焊接工藝參數。
(4)焊接過程採取的措施
①由於後層對前層有消氫作用，並能改善前層焊縫和熱影響區的組織，採用多層多道焊，每一焊道完工後應將焊渣清除干凈並仔細檢查和清除缺陷後再進行下一層的焊接。
②每層焊縫始終端應相互錯開50mm左右。
③層間溫度必須保持與預熱溫度一致。
④每道焊縫一次施焊中途不可中斷。
⑤焊接過程中採用邊振邊焊技術或錘擊消除焊接應力。
在邊焊邊振過程中，可以延遲焊縫組織結晶，使焊縫中的H等有害雜質有更充足的時間逸出，從而降低焊縫金屬含氫量及雜質偏析，減少裂紋及層狀撕裂趨向；可使焊縫晶粒更加細化，提高焊接接頭塑性和韌性，從而大大提高焊接接頭的機械性能；焊縫金屬在振動狀態下結晶，可降低焊接應力，提高焊縫抗層狀撕裂及抗疲勞能力。
⑥焊接過程要注意每道焊縫的寬深比大於1.1。
(5)採取合理的焊接順序及坡口形式可降低焊縫內應力：
厚板接料盡量採取對稱的X型坡口，並且對稱焊接。
(6)後熱：
後熱不僅有利於氫的逸出，可在一定程度上降低殘余應力，適當改善焊縫的組織，降低淬硬性，因此焊後立即將焊縫加熱至200-250℃，並且保溫時間不得小於1小時。
(7)外觀質量控制：
焊縫加強高及過渡角的圓滑過渡可適當提高接頭的疲勞強度，因此：
①對焊縫內部質量在焊後24小時按規定進行無損檢測。
②對焊縫的外表面要進行磁粉探傷。
對焊縫外觀進行打磨處理，不得出現加強高過高、焊縫咬邊等缺陷。
(8)厚板焊接防止層狀撕裂的措施
板厚方向承受焊接拉應力的板材端頭伸出接頭焊縫區；

工藝措施：
採用氣體保護焊施焊，並匹配葯芯焊絲。
消氫處理：
消氫處理的加熱溫度應為200-250℃，保溫時間應依據工件板厚按每25mm板厚不小於0.5h、且總保溫時間不得小於1h確定。達到保溫時間後應緩冷至常溫。
消氫處理的加熱和保溫方法按上述方法中規定執行。
採用邊振動邊焊接工藝：
在邊焊邊振過程中，可以延遲焊縫組織結晶，使焊縫中的H等有害雜質有更充足的時間逸出，從而降低焊縫金屬焊量及雜質偏析，減少裂紋及層狀撕裂趨向；可使焊縫晶粒更加細化，提高焊接接頭塑性和韌性，從而大大提高焊接接頭的機械性能；焊縫金屬在振動狀態下結晶，可降低焊接應力，提高焊縫抗層狀撕裂及抗疲勞能力。
2 厚板焊接t8/5值及焊接規范控制
(1)厚板焊接存在的一個重要問題是焊接過程中，焊縫熱影響區由於冷卻速度較快，在結晶過程中最容易形成粗晶粒馬氏體組織，從而使焊接時鋼材變脆，產生冷裂紋的傾向增大。因此在厚板焊接過程中，一定要嚴格控制t8/5。即控制焊縫熱影響區尤其是焊縫熔合線處，從800℃冷卻到500℃的時間，即t8/5值。
(2)t8/5過於短暫時，焊縫熔合線處硬度過高，易出現淬硬裂紋；t8/5過長，則熔合線處的臨界轉變溫度會升高，降低沖擊韌性值，對低合金鋼，材質的組織發生變化。出現這兩種情況，皆直接影向焊接結頭的質量。
(3)對於手工電弧焊，焊接速度的控制：在工藝上規定不同直徑的焊條所焊接的長度，規定焊工按此執行，從而確保焊接速度，其它控制採用電焊機控制，從而達到控制焊接線能量的輸入，達到控制厚板焊接質量之目的。
3 厚板加熱方法
厚板焊接預熱，是工藝上必須採取的工藝措施，對於本工程鋼結構焊接施工採用電加熱板預加熱的方法。加熱時應力求均勻，預熱范圍為坡口兩側至少2t，且不小於100mm
寬，測溫點應在離電弧經過前的焊接點各方向不小於75mm處；預熱溫度宜在焊件反面測量。
經研究表明產生氫致裂紋要以下四項基本先決條件：
(1)敏感的微觀組織（硬度是敏感度的一個粗略的指標）
(2)適當的擴散氫含量
(3)合適的拘束度
(4)適宜的溫度
其中一項或幾項是處於支配地位的，但這四項條件都必須具備才會產生氫致裂紋。防止氫致裂紋的實用方法就是預熱，就是設法控制這些因素中的一項或幾項。
一般來說有兩種不同的方法來預估預熱溫度。根據大量的裂紋試驗，提出一種基於熱影響區臨界值，就可消除氫致裂紋的危險。被認可的臨界硬度可能是氫含量的函數。另一種預估預熱溫度的方法是基於控制氫。為弄清低溫時的冷卻速度即300℃~100℃之間的冷卻速度的作用，已經通過高約束度下坡口焊縫試驗確立了臨界冷卻速度，化學成份以及氫含量之間的關系。
通過上述的理論分析，經實踐試驗證明對於板厚不小於36mm的鋼板預熱溫度達到120℃即可，對於t=60~70mm的鋼板預熱溫度需達到150℃。
4 層間溫度控制
(1)厚板為防止出現裂紋採取加熱預熱後，在焊接過程中應注意的一個重要問題，就是焊縫層間溫度控制措施。如果層間溫度不控制，焊縫區域會出現多次熱應變，造成的殘余應力對焊縫質量不利，因此在焊接過程中，層間溫度必須嚴格控制。
(2)層間溫度一般控制在200℃～250℃之間。為了保持該溫度，厚板在焊接時，要求一次焊接連續作業完成。
(3)當構件較長（L>10米）時，在焊接過程中，厚板冷卻速度較快，因此在焊接過程中一直保持預加熱溫度，防止焊接後的急速冷卻造成的層間溫度的下降，焊接時還可採取焊後立即蓋上保溫板，防止焊接區域溫度過快冷卻。

D. 鋼結構焊接應力和變形如何控制

焊接應力的控制措施 構件製作和安裝企業往往優先考慮的是控制焊接變形，對焊接應力的控制較為忽視。但由於殘余應力對構件承受動力載荷、三向應力狀態和低溫下使用有非常不利的影響，因此對焊接殘余應力的控制也需要特別注意。控制焊接應力的目的是減低其峰值並使其均勻分布，控制措施可以從以下幾方面予以加強： ①盡量減小焊縫尺寸 ②減小焊接約束度 ③採取合理焊接順序 ④降低焊件剛度，創造自由收縮條件 ⑤錘擊法減小焊接殘余應力 3.2 焊接變形的控制措施 焊接變形直接影響構件、結構的安裝及使用，並引起附加內力或次應力降低結構承載力，故控制焊接變形很重要。控制焊接變形主要有以下措施： ①盡量減小焊縫截面積。在實際施焊中能達到無超標缺陷焊縫的前提下選擇工藝參數，盡可能採用較小的坡口尺寸。 ②對於屈服強度小於345MPA的鋼材採用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱和層間溫度；優先採用熱輸入較小的焊接方法。 ③對於對接接頭、T形接頭和十字接頭坡口焊接，在工件放置條件允許或易於翻身的情況下，宜採用雙面坡口對稱焊接；對於有對稱截面的構件，宜採用對稱於中和軸的順序焊接。 ④對於雙面非對稱坡口焊接，宜採用先焊接深坡口側部分焊縫，後焊淺坡口側焊縫，最後焊完深坡口側焊縫的順序。 ⑤在節點形式、焊縫布置、焊接順序確定情況下，宜優先採用熔化極氣體保護電弧焊或葯芯焊絲自動保護電弧焊等能量密度相對較高的焊接方法，並採用較小的熱輸入。 ⑥設計上要盡量減小焊縫的數量和尺寸；合理布置焊縫，除了要避免焊縫的密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件中和軸，並使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。
對於某些焊縫布置不對稱結構，應優先焊接焊縫少的一側；厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊接。 ⑧宜採用反變形法控制角變形。 ⑨對於一般構件可用定位焊固定同時限制變形；對於大型、厚度構件宜用剛性固定法增加結構焊接時剛性；對於大型結構件宜採用分部分組裝焊接，分別矯正後再進行總裝或連續施工方法。 ⑩採用合理的焊接順序也是防止焊接變形的有效措施。長焊縫可採用逆向分段焊接法；從中間向兩端分開焊接法；兩邊對稱施焊法（角接焊縫）；兩把焊槍同步、同方向、同參數的三同施工焊接（H型鋼、箱形構件主焊道）；大型梁腹板的現場總成對接焊採用從下向上施焊法達成上拱要求。

E. 厚板焊接容易變形產生裂紋，想焊接一部分後熱處理，之後再繼續焊接

鋁合金焊接的幾種先進工藝:攪拌摩擦焊、激光焊、激光- 電弧復合焊、電子束焊。針對於焊接性不好和曾認為不可焊接的合金提出了有效的解決方法,幾種工藝均具有優越性,並可對厚板鋁合金進行焊接。
關鍵詞: 鋁合金 攪拌摩擦焊 激光焊 激光- 電弧復合焊 電子束焊
1 鋁合金焊接的特點
鋁合金由於重量輕、比強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用於各種焊接結構產品中,採用鋁合金代替鋼板材料焊接,結構重量可減輕50 %以上。
鋁合金焊接有幾大難點:
①鋁合金焊接接頭軟化嚴重,強度系數低,這也是阻礙鋁合金應用的最大障礙;
②鋁合金錶面易產生難熔的氧化膜(Al2O3 其熔點為2060 ℃) ,這就需要採用大功率密度的焊接工藝;
③鋁合金焊接容易產生氣孔;
④鋁合金焊接易產生熱裂紋;
⑤線膨脹系數大,易產生焊接變形;
⑥鋁合金熱導率大(約為鋼的4 倍) ,相同焊接速度下,熱輸入要比焊接鋼材大2～4 倍。
因此,鋁合金的焊接要求採用能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。
2 鋁合金的先進焊接工藝
針對鋁合金焊接的難點,近些年來提出了幾種新工藝,在交通、航天、航空等行業得到了一定應用,幾種新工藝可以很好地解決鋁合金焊接的難點,焊後接頭性能良好,並可以對以前焊接性不好或不可焊的鋁合金進行焊接。
2. 1 鋁合金的攪拌摩擦焊接
攪拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英國焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固態塑性連接工藝[1～2 ] 。圖1為攪拌摩擦焊接示意圖[3 ] 。其工作原理是用一種特殊形式的攪拌頭插入工件待焊部位,通過攪拌頭高速旋轉與工件間的攪拌摩擦,摩擦產生熱使該部位金屬處於熱塑性狀態,並在攪拌頭的壓力作用下從其前端向後部塑性流動,從而使焊件壓焊在一起。圖2 為攪拌摩擦焊接過程[4 ] 。由於攪拌摩擦焊過程中不存在金屬的熔化,是一種固態連接過程,故焊接時不存在熔焊的各種缺陷,可以焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料,如鋁及高強鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復合材料焊接等。目前攪拌摩擦焊在鋁合金的焊接方面研究應用較多。已經成功地進行了攪拌摩擦焊接的鋁合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。國外已經.進入工業化生產階段,在挪威已經應用此技術焊接快艇上長為20 m 的結構件,美國洛克希德·馬丁航空航天公司用該項技術焊接了鋁合金儲存液氧的低溫容器火箭結構件。
鋁合金攪拌摩擦焊焊縫是經過塑性變形和動態再結晶而形成,焊縫區晶粒細化,無熔焊的樹枝晶,組織細密,熱影響區較熔化焊時窄,無合金元素燒損、裂紋和氣孔等缺陷,綜合性能良好。與傳統熔焊方法相比,它無飛濺、煙塵,不需要添加焊絲和保護氣體,接頭性能良好。由於是固相焊接工藝,加熱溫度低,焊接熱影響區顯微組織變化小,如亞穩定相基本保持不變,這對於熱處理強化鋁合金及沉澱強化鋁合金非常有利。焊後的殘余應力和變形非常小,對於薄板鋁合金焊後基本不變形。與普通摩擦焊相比,它可不受軸類零件的限制,可焊接直焊縫、角焊縫。傳統焊接工藝焊接鋁合金要求對表面進行去除氧化膜,並在48 h 內進行加工,而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可,並對裝配要求不高。並且攪拌摩擦焊比熔化焊節省能源、污染小。
攪拌摩擦焊鋁合金也存在一定的缺點:
①鋁合金攪拌摩擦焊接時速度低於熔化焊;
②焊件夾持要求高,焊接過程中對焊件要求加一定的壓力,反面要求有墊板;
③焊後端頭形成一個攪拌頭殘留的孔洞,一般需要補焊上或機械切除;
④攪拌頭適應性差,不同厚度鋁合金板材要求不同結構的攪拌頭,且攪拌頭磨損快;
⑤工藝還不成熟,目前限於結構簡單的構件,如平直的結構、圓形結構。攪拌摩擦焊工藝參數簡單,主要有攪拌頭的旋轉速度、攪拌頭的移動速度、對焊件的壓力及攪拌頭的尺寸等。
2.2 鋁合金的激光焊接
鋁及鋁合金激光焊接技術(Laser Welding) 是近十幾年來發展起來的一項新技術,與傳統焊接工藝相比,它具有功能強、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱影響區小、焊接變形小、速度高、易於工業自動化等優點,特別對熱處理鋁合金有較大的應用優勢。可提高加工速度並極大地降低熱輸入,從而可提高生產效率,改善焊接質量。在焊接高強度大厚度鋁合金時,傳統的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時形成大深度的匙孔,發生匙孔效應,則可以得到實現。
激光焊接鋁合金有以下優點:
①能量密度高,熱輸入低,熱變形量小,熔化區和熱影響區窄而熔深大;
②冷卻速度高而得到微細焊縫組織,接頭性能良好;
③與接觸焊相比,激光焊不用電極,所以減少了工時和成本;
④不需要電子束焊時的真空氣氛,且保護氣和壓力可選擇,被焊工件的形狀不受電磁影響,不產生X 射線;
⑤可對密閉透明物體內部金屬材料進行焊接;
⑥激光可用光導纖維進行遠距離的傳輸,從而使工藝適應性好,配合計算機和機械手,可實現焊接過程的自動化與精密控制。
現在應用的激光器主要是CO2 和YAG 激光器,CO2 激光器功率大,對於要求大功率的厚板焊接比較適合。但鋁合金錶面對CO2 激光束的吸收率比較小,在焊接過程中造成大量的能量損失。YAG激光一般功率比較小,鋁合金錶面對YAG激光束的吸收率相對CO2激光較大,可用光導纖維傳導,適應性強,工藝安排簡單等。
在焊接大厚度鋁合金時,傳統的焊接方法根本不可能單道焊透,而激光深熔焊時形成大深度的匙孔,發生匙孔效應,則可以得到實現。圖3 為激光焊接時的小孔形狀。圖4 為激光深熔焊示意圖[5 ] 。
鋁及鋁合金的激光焊接難點在於鋁及鋁合金對輻射能的吸收很弱,對CO2 激光束(波長為10. 6μm) 表面初始吸收率1. 7 %;對YAG激光束(波長為1. 06 μm)吸收率接近5 %。圖5 為不同金屬對激光的吸收率。比較復雜,高頻引弧時引起電極燒損和電弧擺動,起弧後穩定性不強,同時在電弧的高溫狀態下,電極迅速燒損。但激光與等離子弧復合可明顯提高熔深和焊接速度

F. 厚板環縫應如何焊接防止應力過大產生的裂紋

採用多層多道焊，交叉焊接。建議短焊不要長焊勤交叉。希望能夠採納

G. 如何控制焊接應力和變形（一）

由於焊接產生的焊接殘余應力和殘余變形 ,嚴重影響著工程的質量、安裝進度和結構承載力 (即使用功能 ),急需採用合理的方法予以控制。 鋼結構的焊接過程實際上是在焊件局部區域加熱後又冷卻凝固的熱過程 ,但由於不均勻溫度場 ,導致焊件不均勻的膨脹和收縮,從而使焊件內部產生焊接應力而引起焊接變形。常見的焊接應力有 :1)縱向應力 ;2)橫向應力 ;3)厚度方向應力。常見的焊接變形有:1)縱向收縮變形 ;2)橫向收縮變形 ;3)角變形 ;4)彎曲變形 ;5)扭曲變形 ;6)波浪變形。針對這些不同種類的焊接變形和應力分布,追溯根源,具體進行研究控制。 1、焊接變形的控制措施 全面分析各因素對焊接變形的影響 ,掌握其影響規律 ,即可採取合理的控制措施。 1.1 焊縫截面積的影響 焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大 ,冷卻時收縮引起的塑性變形量越大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的 ,而且是起主要的影響，因此，在板厚相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。 1.2 焊接熱輸入的影響 一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區增大。 1.3 焊接方法的影響 多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建築鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣以外，埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中，ＣＯ2氣體保護焊最小。 1.4 接頭形式的影響 在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。 1)表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束，而且加熱只限於工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束 ,因此 ,變形相對較小。 2)Ｔ形角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。 3)對接接頭在單道 (層 )焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形較大。 雙面焊時情況有所不同，隨著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。 1.5 焊接層數的影響 1)橫向收縮：在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規律，第一層以後相當於無間隙對接焊，接近於蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規律相似，因此，收縮變形相對較小。 2)縱向收縮：多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成後都對下層焊縫形成約束 ，因此，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數越多，縱向變形越小。 在工程焊接實踐中 ,由於各種條件因素的綜合作用 ,焊接殘余變形的規律比較復雜，了解各因素單獨作用的影響便於對工程具體情況做具體的綜合分析。所以 ,了解焊接變形產生的原因和影響因素 ,則可以採取以下控制變形的措施： 1)減小焊縫截面積，在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下，盡可能採用較小的坡口尺寸 (角度和間隙 )。 2)對屈服強度 345ＭＰａ以下，淬硬性不強的鋼材採用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱、層間溫度；優先採用熱輸入較小的焊接方法 ,如ＣＯ2氣體保護焊。 3)厚板焊接盡可能採用多層焊代替單層焊。 4)在滿足設計要求情況下，縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可採用間斷焊接法。 5)雙面均可焊接操作時，要採用雙面對稱坡口，並在多層焊時採用與構件中和軸對稱的焊接順序。 6)Ｔ形接頭板厚較大時採用開坡口角對接焊縫。 7)採用焊前反變形方法控制焊後的角變形。 8)採用剛性夾具固定法控制焊後變形。 9)採用構件預留長度法補償焊縫縱向收縮變形，如Ｈ形縱向焊縫每米長可預留 0.5ｍｍ～ 0.7ｍｍ。 10)對於長構件的扭曲 ,主要靠提高板材平整度和構件組裝精度 ,使坡口角度和間隙准確 ,電弧的指向或對中准確，以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。 11)在焊縫眾多的構件組焊時或結構安裝時，要採取合理的焊接順序。 12)設計上要盡量減少焊縫的數量和尺寸，合理布置焊縫，除了要避免焊縫密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件的中和軸，並使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。

H. 焊接常見問題及處理方法

一、焊接中的局部變形的原因及預防措施

(一)產生原因

(1)加工件的剛性小或不均勻，焊後收縮，變性不一致。(2)加工件本身焊縫布置不均，導致收縮不均勻，焊縫多的部位收縮大、變形也大。(3)加工人員操作不當，未對稱分層、分段、間斷施焊，焊接電流、速度、方向不一致，造成加工件變形的不一致。(4)焊接時咬肉過大，引起焊接應力集中和過量變形。5)焊接放置不平，應力集中釋放時引起變形。

(二)預防措施

(1)設計時盡量使工件各部分剛度和焊縫均勻布置，對稱設置焊縫減少交叉和密集焊縫。(2)制定合理的焊接順序，以減少變形。如先焊主焊縫後焊次要焊縫，先焊對稱部位的焊縫後焊非對稱焊縫， 先焊收縮量大的焊縫後焊收縮量小的焊縫，先焊對接焊縫後焊角焊縫。(3)對尺寸大焊縫多的工件，採用分段、分層、間斷施焊，並控制電流、速度、方向一致。(4)手工焊接較長焊縫時， 應採用分段進行間斷焊接法， 由工件的中間向兩頭退焊，焊接時人員應對稱分散布置，避免由於熱量集中引起變形。(5)大型工件如形狀不對稱，應將小部件組焊矯正完變形後，在進行裝配焊接，以減少整體變形。(6)工件焊接時應經常翻動，使變形互相抵消。(7)對於焊後易產生角變形的零部件，應在焊前進行預變形處理，如鋼板v 形坡口對接，在焊接前應將介面適當墊高，這樣可使焊後變平。(8)通過外焊加固件增大工件的剛性來限制焊接變形，加固件的位置應設在收縮應力的反面。

(三)處理方法

對已變形的工件，如變形不大，可採用火烤矯正。如變形較大，採用邊烤邊用千斤頂頂的方法矯正。

二 鋼結構焊接裂紋的原因及預防措施

(一)熱裂紋

熱裂紋是指高溫下所產生的裂紋， 又稱高溫裂紋或結晶裂紋，通常產生在焊縫內部，有時也可能出現在熱影響區，表現形式有：縱向裂紋、橫向裂紋、根部裂紋弧坑裂紋和熱影響區裂紋。其產生原因是由於焊接熔池在結晶過程中存在著偏析現象，低熔點共晶和雜質在結晶過程中以液態間層形式存在從而形成偏析，凝固以後強度也較低，當焊接應力足夠大時，就會將液態間層或剛凝固不久的固態金屬拉開形成裂紋。此外， 如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質，當焊接拉應力足夠大時，也會被拉開。總之，熱裂紋的產生是冶金因素和力學因素共同作用的結果。針對其產生原因，其預防措施如下：

(1)限制母材及焊接材料(包括焊條、焊絲、焊劑和保護氣體)中易偏析元素和有害雜質的含量，特別應控制硫、磷的含量和降低含碳 ，一般用於焊接的鋼材中硫的含量不應大於0.04 5% ，磷的含量不應大於0．055% ；另外鋼材含碳量越離，焊接性能越差，一般焊縫中碳的含量控制在0.10% 以下時，熱裂紋敏感性可大大降低。(2)調整焊縫金屬的化學成分，改善焊縫組織，細化焊縫品粒，以提高其塑性，減少或分散偏析程度，控制低熔點共品的有害影響。(3)採用鹼性焊條或焊劑，以降低焊縫中的雜質含攝，改善結晶時的偏析程度。(4)適當提高焊縫的形狀系數，採用多層多道焊接方法， 避免中心線偏析，可防止中心線裂紋。(5)採用合理的焊接順序和方向，採用較小的焊接線能超，整體預熱和錘擊法，收弧時填滿弧坑等工藝措施。

(二) 冷裂紋

冷裂紋一般是指焊縫在冷卻過程中溫度降到馬氏體轉變溫度范圍內(300— 200℃以下)產生的，可以在焊接後立即出現，也可以在焊接以後的較長時間才發生， 故也稱為延遲裂紋。其形成的基本條件有3個：焊接接頭形成淬硬組織；擴散氫的存在和濃集；存在著較大的焊接拉伸應力。其預防措施主要有：

(1)選擇合理的焊接規范和線能 ，改善焊縫及熱影響區組織狀態， 如焊前預熱、控制層問溫度、焊後緩冷或後熱等以加快氫分子逸出。(2)採用鹼性焊條或焊劑，以降低焊縫中的擴散氧含量。(3)焊條和焊劑在使用前應嚴格按照規定的要求進行烘乾(低氫焊條300℃ ～3 50℃保溫lh；酸性焊條l 00℃ ～l50℃保溫lh；焊劑200℃～250。C保溫2h)，認真清理坡口和焊絲，太除油污、水分和銹斑等臟物，以減少氫的來源。(4)焊後及時進行熱處理．一是進行退火處理，以消除內應力，使淬火組織回火，改善其韌性；二：是進行消氫處理， 使氫從焊接接頭中充分逸出。(5)提高鋼材質量，減少鋼材中的層狀夾雜物。(6)採取可降低焊接應力的各種工藝措施。

三、鋼結構焊接檢驗中的相關問題

(一)焊縫等級、檢驗等級、評定

等級的區別與聯系要求進行內部質量探傷的焊縫，按質量等級分一級和二級，稱一級焊縫和二級焊縫，此即為焊縫等級。檢驗等級系指檢驗檢測達到的精度，即檢測儀器與檢測方法結合而得到的檢測結果的精確程度。超聲波探傷採用G B ／T ll 34 5 l 9 89標准按檢測等級由低到高分為A、B、C三個級別，射線探傷採用GB／T 3 3 2 3一l 9 8 7標准按檢測等級由低到高分為A、A B、B三個級別，它們分別規定了手工超聲波探傷的檢測方法、探測面、檢測范圍和允許缺陷當量(dB值)以及射線探傷所要達到的靈敏度(透照厚度與像質計的關系)。

評定級別是指探傷人員在檢出缺陷後依據標准對缺陷測量進而確定的焊縫內部質量級別。具體來說，超聲波探傷指對波高在測長線與判廢線之間(Ⅱ區)缺陷測長後，依標准GB／Tl1345 l989表6進行缺陷定級；射線探傷是指測量底片上缺陷指示長度和大小，依標准GB ／T3 3 2 3一l987表6．表7、表9、表l0並綜合評級(見該標准l 6．1～l 6．4)，這一條是每一個探傷人員必須熟練掌握的。

(二)超標缺陷處理與復探、擴探GB 50205 鋼結構工程施工質量驗收規范》只規定了檢測方法．檢測比例和合格級別， 對於缺陷的處理沒有明確要求。

參照JG l 8 l 建築鋼結構焊接技術規程》和其他行業焊接檢驗標准規范的要求，對十檢出的缺陷可作如下處理：(1)檢測出的不允許缺陷必須返修，返修後按同種檢測方法檢測合格後方認為該焊縫合格。(2)對要求抽查檢驗的焊縫，發現不允許缺陷後，應在被檢測區域兩端整條焊縫長度的各l 0%且不小於00inin(長度允許時)的區域擴檢。a)若在擴檢區域未發現超標缺陷，應認為該焊縫合格。b)若在擴檢區域發現超標缺陷，則該條焊縫全檢。(3)對於現場安裝要求抽查檢驗的焊縫，發現不允許缺陷後，按下述原則擴檢；a)增加該類型同一焊工焊接的兩條焊縫檢測，若此兩條擴檢焊縫未發現超標缺陷，應認為該批焊縫合格。b)若此兩條擴檢焊縫發現超標缺陷， 則每一條含超標缺陷的焊縫按卜述原則再各抽檢兩條焊縫。C)若再次抽檢的焊縫未發現超標缺陷，應認為該批焊縫合格。d)若再次抽檢的焊縫仍發現有超標缺陷， 則該焊工焊接的該類型焊縫全檢。同時，可協商適當增加其餘焊縫檢測比例。

I. 焊接變形的矯正方法

焊接變形
鋼構件在未受荷載前，由於施焊電弧高溫引起的變形為焊接變形。包括縮短、角度改變、彎曲變形等。

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影響
​焊接變形對結構安裝精度有很大影響，過大的變形將顯著降低結構的承載能力;

原因
對所有熔化式焊接，在焊縫及其熱影響區都存在較大的殘余應力，殘余應力的存在會導致焊接構件的變形、開裂並降低其承載力;同時，在焊縫的焊趾部位還存在凹坑、余高、咬邊造成的應力集中;而焊趾處的熔渣缺陷、微裂紋又形成了裂紋的提前萌生源。由於受殘余拉應力、應力集中和裂紋萌生源的影響，焊接接頭的疲勞壽命大大降低。

焊接變形
殘余應力都集中在焊縫附近，當焊接殘余應力與承載的工作應力疊加，其數值超過材料的屈服極限時，工件就會在焊縫附近產生焊接變形，斷裂等現象。研究殘余應力的影響不僅考慮其數值的大小，而殘余應力的方向也是重要因素，用盲孔法殘余應力檢測儀可以對焊接殘余應力值的大小和方向進行測量。在分析殘余應力的影響時，即使焊接構件的殘余應力值遠遠低於其材料的屈服極限，但如果存在嚴重的應力集中，那麼焊接構件在其運輸和使用過程中也會因殘余應力的釋放而發生永久性的塑性變形。

防止方法
通過消除焊縫及其熱影響區殘余應力，解決應力集中的問題，可以達到防止焊接變形的目的。

消除殘余應力的方法很多，如自然時效、熱時效、振動時效等，但自然時效周期太長，已不適合現在市場經濟的快速要求;熱時效不僅消耗大量的能源、佔用場地和較大的設備資金投入，而且消除殘余應力的效果也因爐況的不同有很大的差異，其對殘余應力的消除率一般在40~80%之間;振動時效雖然使用方便，但其應力消除率一般在30~50%。豪克能消除應力是最徹底消除焊接應力的方法，它不僅使殘余應力的消除率達到80~100%，而且還能產生理想的壓應力，這對焊接構件的抗疲勞性能和抗應力腐蝕性能也大有益處。

豪克能消除焊接應力，防止焊接變形的原理是利用大功率的豪克能推動沖擊工具以每秒二萬次以上的頻率沖擊金屬物體表面，由於豪克能的高頻、高效和聚焦下的大能量，使金屬表層產生較大的壓縮塑性變形;同時豪克能沖擊波改變了原有的應力場，產生一定數值的壓應力，並使被沖擊部位得以強化，防止焊接變形和焊縫開裂。

振動時效防止焊接變形的原理:振動時效是利用工件的共振，給工件施加附加交變應力或變形，當附加交變應力與殘余應力疊加，通過材料內摩擦吸收能量，達到或超過材料的某一閥值時，工件發生微觀或宏觀粘彈塑性力學變化，從而降低和均化工件內部的殘余應力，並使其尺寸精度達到穩定。

減小方法
減小變形的主要方法有，(1)選擇合理的焊接順序;(2)盡可能用對稱焊縫(如工字形截面);(3)採用反變形法

焊接過程中控制變形的主要措施:

1、採用反變形

2、採用小錘錘擊中間焊道

3、採用合理的焊接順序

4、利用工卡具剛性固定

5、分析回彈常數。

矯正
焊接變形的矯正

機械矯正
1、機械矯正法

採用壓力機、矯正機或手工捶擊等機械方法產生新的塑性變形, 以使原開縮短的部分得以延伸, 達到矯正變形的目的。其中多輥平板機適用於薄板拼焊件的矯正。利用窄輪碾壓焊縫及其兩側使之延伸來消除變形, 用於焊縫比較規范的薄殼結構。機械矯正法對塑性差的高強鋼應慎用。

火焰矯正
2、火焰矯正法

利用火焰加熱時產生的局部壓縮塑性變形, 使較長的金屬在冷卻後縮短來消除變形。本法簡單, 機動靈活, 適用面廣。在使用時應控制溫度和加熱位置。對低碳鋼和普通低合金鋼常採用600~800℃的加熱溫度。由於需再次加熱, 對合金鋼等慎用。

焊接變形分類
焊接變形可分為面內變形和面外變形。焊接變形的面內變形可分為焊縫縱向收縮變形、橫向收縮變形和焊縫回轉變形，面外變形可分為角變形、彎曲變形、扭曲變形、失穩波浪變形。

J. 處理焊接變形有幾種方法

對於一般焊接構件的變形是用不著矯正的，只有焊後產生的變形超出技術要求時，才要對其進行矯正；焊接變形產生的原因主要是焊接接頭的收縮造成的；矯正的實質是製造出一個新的變形來抵消原來已發生的變形；矯正的方法主要是機械法和加熱法。
機械矯正法
1，手錘鍛（敲）打：利用鐵錘手工敲打變形焊接工件，為防止敲壞工件，一般要墊鐵（最好是軟金屬材料），這是最簡單的矯正方法。
2，對於薄型焊件，可採用輾壓設備，如擀平機等，對焊縫及周圍進行輾壓，達到矯正目的；沒有設備也可以根據實際情況利用現場的大貨車，鏟車等重車進行輪壓。
3，對於簡單，中小型焊接構件，可利用千斤頂（液壓的，螺桿的均可）進行矯正。
4，對於剛度大，強度大的焊接件，可用壓機（油壓機，水壓機，氣壓機）進行矯正。
5，對於型材可用專門的矯正設備（如輥壓機等）進行矯正。
加熱矯正法
6，加熱矯正法的熱源主要是火焰加熱，決定加熱矯正效果主要因素為:加熱位置，加熱溫度和加熱區形狀；其中成敗的關鍵是加熱位置的正確選擇，一般簡構件憑經驗判斷；對於復雜構件要反復測試才能找到最佳加熱位置。加熱溫度的判斷，一般目測，也可用市售的測溫儀（計）進行測量，加熱溫度一般不超過800℃（櫻紅色）。
7，點狀加熱：就是在金屬表面集中一個點加熱，圓點直徑約10-20mm，點距在50-150mm,常加熱完一個點後，立即用軟錘敲擊加熱點，薄板敲打時背應加墊鐵，並加水冷卻（濕抹布擦拭也可），主要適合薄板的波浪形變形的矯正。
8，條狀加熱：在工件表面加熱成條狀帶，帶寬及帶密度根據變形量決定，適用於厚板，變形量大，剛性大的結構（如粱，柱等）。
9，三角形加熱（楔形加熱）：加熱區成三角形，三角形底邊收縮量大於頂端收縮量，適用於剛度大，變形大的構件，比如彎曲變形。
10，點狀加熱，條狀加熱和三角形加熱能夠有機，靈活運用，對於矯正工作起到事半功倍的效果。
11，整體加熱：適用於數量大，焊件小的情況下，考慮採用整體加熱，給以機械矯正（趁熱打鐵）緩冷，這對於淬火性較強的材料很實用。
其它熱源加熱矯正
12，對於表面沒有要求的焊件可採用焊條電弧焊，熔化極氣保焊等在需要加熱的部位施焊，進而矯正。
13，對於表面有要求的構件可採用鎢極氬弧焊對需要加熱的部位進行不添絲施焊（母材不熔化）的方式進行矯正。
14，感應加熱矯正，適合焊件較小而數量較大工件，這種方法生產效率高。
15，遠紅外加熱矯正，適合大型復雜的構件和野外作業使用。
焊接變形矯正時注意事項
16，焊接性好的材料一般都能採用加熱法矯正，比如：低碳鋼，塑性好的不銹鋼，強度較低的低合金鋼（14MnNb,Q345,Q390,Q420,14MnVTiXt,10MnpNb等）。
17，火焰矯正時採用水急冷，一般要等紅色退去後再澆水，對於有淬火傾向或剛性很大構件不宜使用。
18，加熱火焰一般中性焰，如果加熱深度有要求時，可用氧化焰。
19，加熱矯正時要考慮到下道工序的要求，若下道工序是熱加工（焊接、熱切割），可在加熱矯正過程中作出後序所需的反變形量。
20，加熱法可以用來矯正變形，使構建平直，反過來也可以把平直的構件彎曲成形。
21，火焰加熱的燃料有多種：乙炔、丙烷、液化氣、天燃氣、汽油、煤油等；設備有氧焊槍、噴燈等。
22，對於大件、復雜構件，往往需要雙人或多人同時加熱才行！
23，為提高矯正效率，有必要製作一些專用多頭火焰噴火工具，以達到加熱均勻，並提高矯正質量。望採納，謝謝！