薄壁不銹鋼管焊接工藝及焊后變形原因是什么

 大家知道，薄壁不銹鋼管的焊接比普通鋼管要困難得多，焊接特點和鋼也不一樣。這是由薄壁不銹鋼管本身的一些特性所決定的。例如從熔點來看，鋁為657℃，鋁合金約600～650℃，比鋼的熔點（達1500℃）為低，似乎可以用小熱源來焊接薄壁不銹鋼管，但實際上由于鋁的比熱比鋼約大兩倍，導熱性約大三倍，即升高同樣的溫度需要的熱量較多，而散失熱量較快，所以熔化時幾乎還是需要與熔點約達1500℃的鋼一樣多的熱量，而且需要用熱量集中的熱源。鋁極易氧化產生難熔的三氧化二鋁薄膜，它的熔點高達2050℃，焊接時所供給的熱能不易使它熔化掉，常包覆著填充金屬的熔滴和熔池金屬而妨礙熔合，或在焊縫中產生夾雜物，從而破壞金屬的連續性和均勻性，降低機械性能及耐蝕性。薄壁不銹鋼管焊接時受到熱膨脹的影響比鋼大得多，其線膨脹系數約為鋼的兩倍，故易產生嚴重的變形或在剛性結構中產生較大的內應力，甚至引起裂紋。薄壁不銹鋼管高溫強度很低，例如純鋁在370℃左右時的強度不超過1公斤/平方毫米，常不能在高溫下支持住熔化金屬的重量而破壞焊縫的成型，故常需采用墊板或夾具。薄壁不銹鋼管在熔化時無顏色變化，焊工難于判斷是否熔化，使焊接操作較難掌握。鋁合金中的低沸點元素，如鎂、鋅、錳等在焊接時會發生蒸發，降低其含量或需采取預防措施等。在煉油化工部門中，較為普遍焊接的薄壁不銹鋼管主要有純鋁和屬于熱處理不能強化的鋁錳、鋁鎂等形變鋁合金，以下我們討論純鋁和這些合金的一般焊接工藝，包括氣焊、碳極電弧焊、鎢極氬弧焊和熔化電極氬弧焊等。

 薄壁不銹鋼管焊后產生波浪變形，其原因是由于不銹鋼鋼板較薄其剛性小，焊接以后隨著焊縫的冷卻，由于焊縫及其鄰近焊縫區的金屬收縮，產生縱向和橫向收縮應力。薄壁不銹鋼管本身又沒有足夠的剛度來抵抗這些應力。另外，薄壁不銹鋼管結構如果角焊縫很多，焊接規范過大，焊接順序也不合理，角變形引起的橫向收縮也會產生波浪變形。如圖為薄壁結構由于角焊縫引起的橫向收縮而產生的角變形，這些加強材平行引起的角變形連貫起來便會形成波浪變形。

 影響薄壁不銹鋼管焊后產生變形的因素很多，它與結構設計的合理性、焊接規范、焊接次序、裝配質量、焊縫尺寸大小和結構形狀等因素有關。但所有產生變形的原因都是由結構內部存在的應力和焊接應力造成的。除在焊接過程中采取有效的工藝措施外，考慮到結構的應力主要是結構在裝配時發生的，由于板面不平會造成裝配初應力，在裝配前應做好鋼板的滾平工作。裝配薄壁不銹鋼管時不應強制，注意裝配時板縫的平順、間隙均勻。吊運時應注意采用工具和方法得當，避免產生吊運變形。