低合金矩形管的材質(zhì)Q345鋼含有一定的合金元素，碳當(dāng)量值為0.39% ，具有一定的淬硬傾向，在大厚板和冷卻速度過(guò)快的情況下焊接，容易出現(xiàn)冷裂紋。此外，在大工藝參數(shù)焊接時(shí)，由于熱輸入過(guò)大，容易導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生熱裂紋或出現(xiàn)熱影響區(qū)熱應(yīng)變脆化問(wèn)題。從焊件結(jié)構(gòu)來(lái)看，矩形管長(zhǎng)度與截面比較大，屬細(xì)長(zhǎng)桿類，焊接過(guò)程中極易變形且變形情況復(fù)雜。因此，焊接變形控制成為難題。
為滿足強(qiáng)度需要，此低合金矩形管截面尺寸為300mm× 200mm，板厚3mm，設(shè)計(jì)要求扭曲及平行度等偏差≤1.2mm，制作技術(shù)難度較大。為此，通過(guò)調(diào)查研究，昀終確定利用板材對(duì)稱兩半折彎成槽形半殼，然后再采用CO2氣體保護(hù)焊焊接成形的制造工藝，如圖1所示。
2.Q345B方管焊接工藝
(1)開(kāi) V形坡口 對(duì)稱的兩根槽形半管用大型折彎?rùn)C(jī)壓制成形，按工藝要求加工對(duì)接焊坡口，預(yù)留間隙拼接。焊接接頭的設(shè)計(jì)在焊接工程中是較薄弱的環(huán)節(jié)。 坡口形式對(duì)控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量和焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量有著很重要的作用。坡口設(shè)計(jì)必須考慮母材的熔合比、施焊空間、焊接位置和綜合經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題。應(yīng)先按下式計(jì)算橫向收縮值 Δ B。
ΔB =5.1Aω/δ+1.27 d
式中 Aω——焊縫橫截面積， mm ; δ——板厚， mm ; d——焊縫根部間隙， mm。
找出 ΔB與 Aω的關(guān)系后，即可根據(jù)兩者關(guān)系列表分析，處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，昀后確定矩形管對(duì)接焊縫坡口形式 (見(jiàn)圖2)。
圖2
(2)控制焊接變形此矩形管由于其外形屬于細(xì)長(zhǎng)桿類，因此焊接變形極難控制。低合金方矩管焊接的主要變形有撓曲(正彎)、側(cè)彎、角變形及扭曲變形等。對(duì)于此矩形管而言，主要的變形是橫向收縮，使矩形斷面尺寸受到影響，每邊需縮進(jìn)預(yù)留間隙90%左右;焊縫橫向收縮后，豎板兩端向內(nèi)彎曲，使構(gòu)件形成腰鼓狀;由于焊縫斷面大，輸入熱量多，必然引起較大的縱向收縮，使構(gòu)件在長(zhǎng)度方向形成撓曲變形;對(duì)因不合理焊接造成的扭曲變形，矯正十分困難，有時(shí)不得不割開(kāi)重焊或整件報(bào)廢。
方矩型管從焊接變形理論可知，影響焊接變形大小的主要因素是:焊縫尺寸越大，熔敷金屬越多，變形越大;焊縫尺寸相等時(shí)，焊縫熱輸入越大，造成的變形也越大;焊接大長(zhǎng)焊縫時(shí)，分段比直通焊變形要小;焊縫布置不對(duì)稱或雖布置對(duì)稱但不對(duì)稱焊接，焊縫部位偏離越嚴(yán)重，變形越大;構(gòu)件剛性越小，變形越大。
焊接規(guī)范通過(guò)工藝試驗(yàn)和工藝分析，確定矩形管對(duì)接焊縫采用雙層 CO2氣體保護(hù)焊。焊接材料用 H08Mn2SiA， 1.2mm焊絲;保護(hù)氣體為純CO2氣體。第一層焊縫的焊接電流為200～250A，第二層為240～320A;電弧電壓為24～26V。工藝要求是:第一層焊縫必須焊透，保證背面成形良好;焊接電流、電弧電壓、送絲速度和焊接速度等可根據(jù)設(shè)備型號(hào)調(diào)節(jié)。
焊接順序?yàn)闇p少變形，矩形對(duì)接焊的焊接順序應(yīng)按以下原則:采取由中間向兩邊分層分段對(duì)稱跳焊，產(chǎn)生的焊接變形比直通焊小，有利于應(yīng)力的分散和釋放，避免在焊件中產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力。直通擺動(dòng)焊時(shí)，焊接開(kāi)始所形成的較窄的塑性變形區(qū)只出現(xiàn)一次，而且由于連續(xù)擺動(dòng)焊接，熱輸入量大，受熱面積大，被壓縮造成的塑性變形區(qū)域大，因而焊后收縮變形很大。分層分段跳焊時(shí)，每一層截面都很小，所需熱量就小，且每一層又分若干段進(jìn)行跳焊，每焊一段基本上都是在冷鋼板上重新建立一次溫度場(chǎng)，每次都出現(xiàn)一個(gè)較窄的塑性變形區(qū)，因而塑性變形區(qū)的平均寬度 (即橫向收縮的尺寸)要比相應(yīng)分層直通焊小，縱向收縮也小，比起直通連續(xù)一次填滿的擺動(dòng)焊接變形就更小。
根據(jù)上述分析，先由中間向兩端分段跳焊焊縫1第一層 (見(jiàn)圖1)，翻面由中間向兩端分段跳焊焊縫2第一層，焊縫2應(yīng)采用比焊縫1較大的焊接規(guī)范，以產(chǎn)生較大的反向力，使原變形得到矯正。接著再以同樣的方法焊接焊縫1第二層和焊縫2第二層。
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