鉆機(jī)焊接變形的控制與校正

張 健

（中原總機(jī)石油設(shè)備有限公司，河南 濮陽 457300）

概述

目前，我在總機(jī)廠石化分廠主要從事鉆機(jī)生產(chǎn)工作，生產(chǎn)中遇到許多因焊接變形而產(chǎn)生的難題，在結(jié)合相關(guān)資料與生產(chǎn)過程中的多次實(shí)踐，總結(jié)了一些關(guān)于怎樣控制焊接變形與校正的經(jīng)驗(yàn)。

一、鉆機(jī)焊接變形的原因、種類及危害

焊接時(shí)，由于工件是不均勻的局部加熱和冷卻，造成焊件的熱脹冷縮和組織變化先后不一致，從而導(dǎo)致了焊接應(yīng)力的改變及工件變形的產(chǎn)生，工件變形是焊件自身降低其應(yīng)力狀態(tài)的結(jié)果。主要有彎曲變形、角變形、波浪變形和扭曲變形，焊接變形不但影響結(jié)構(gòu)尺寸的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品外形的美觀嚴(yán)重時(shí)還可能降低承載能力，甚至造成事故。

二、鉆機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制方法

1 反變形法

用經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算方法，估計(jì)焊后可能發(fā)生變形的大小和方向，焊前將工件作出的反變形量或?qū)⒐ぜ卜旁谂c焊接變形方向相反的位置上。例如：在焊井架主段上的鋼架連接耳座時(shí)，可先將主段四角固定，在主段中部墊高10-20MM，然后在進(jìn)行焊接。

2 鋼性固定法

焊前將工件各部分用夾具、剛性支撐、專用夾具或者定位點(diǎn)焊強(qiáng)制固定以防止和減少變形，剛性固定法只適用于工件塑性較好，結(jié)構(gòu)剛度較小的結(jié)構(gòu)，對于淬硬性較大的金屬不能使用，以免焊后斷裂。如焊50DB鉆機(jī)底座左右上座時(shí)，用10號槽鋼在左右上座上下隔1-2米處就固定一根拉筋后再焊接。

3 采用合理的結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，在保證結(jié)構(gòu)有足夠承載能力的情況下，采用盡量小的焊縫尺寸，數(shù)量、焊縫盡量對稱布置，焊縫分散避免集中。

4 焊接順序變換法

安排焊接順序時(shí)應(yīng)盡可能考慮焊縫自由伸縮對稱截面，焊接次序要交替進(jìn)行。如：井架主段焊接時(shí)，先焊主梁立焊，從中間向兩端順序焊接。

5 焊前預(yù)熱焊后處理

焊前對工件預(yù)熱可以減少焊件各部溫差，降低焊后冷卻速度，減少殘余應(yīng)力，在允許的條件下，焊后進(jìn)行去應(yīng)力退火，或者用錘子對紅熱狀態(tài)下的焊縫進(jìn)行均勻迅速的敲擊，均可有效地減少焊接變形。

6 增大焊接截面

焊前把一些小件焊件平放點(diǎn)在一起，然后再焊。

三、鉆機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的矯正

焊接變形控制后還會出現(xiàn)變形，這時(shí)就要進(jìn)行校正，分為冷矯正與火焰矯正。

（一）冷矯正：分為機(jī)械矯正與手工矯正。

1 機(jī)械矯正是用矯直機(jī)等機(jī)器矯正的方法，如焊接梁出現(xiàn)塌邊等變形就可用矯直機(jī)進(jìn)行矯正。

2 手工矯正：在變形量小，工件小，塑性較好時(shí)可用手錘等工具進(jìn)行矯正。

（二）火焰矯正：分為點(diǎn)狀加熱法、線狀加熱法、三角形加熱法。

火焰加熱矯正根據(jù)板厚、材質(zhì)及加熱方法等不同情況，可分為低溫加熱矯正、中溫加熱矯正和高溫加熱矯正。其中：

低溫矯正 500-600C 適宜于板厚＜6mm，含碳量＞0.25%的碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼的火焰矯正 冷卻方式：水。

中溫矯正 600-723℃ 適宜于板厚6-12mm，對于含碳量＞0.35%的碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼加熱溫度要嚴(yán)格控制，測量儀器用測溫筆或其他測溫儀器測量，不超過723℃ 冷卻方式：空氣和水。

高溫矯正 723-850℃ 適宜于大厚板加熱，其中14-16mm加熱溫度750-800℃,大于20mm加熱溫度850℃。注意：含碳量＞0.35%的碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼不可用高溫矯正。 冷卻方式：空氣。

井架的柱、鋼梁、斜撐的撓曲變形的矯正。

（1）在翼板上，垂直于縱長焊縫，作從中間向兩端的線狀加熱，即可矯正彎曲變形。為避免產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，可采取低溫矯正或中溫矯正法，要兩條加熱帶同步進(jìn)行。利用這種方法可有利于減少焊接內(nèi)應(yīng)力，但這種方法在縱向收縮的同時(shí)有較大的橫向收縮，較難控制掌握。

（2）翼板上作線狀加熱，在腹板上作小三角形加熱。

多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)表明，用這種方法來矯正井架柱、鋼梁、斜撐的彎曲變形，效果是顯著的，橫向線狀加熱寬度一般取20—90mm，板厚小時(shí)，加熱寬度要窄一些，加熱過程應(yīng)由寬度中間向兩邊擴(kuò)展。線狀加熱最好由兩人同時(shí)操作進(jìn)行，再分別加熱小三角形區(qū)域，小三角形的寬度不應(yīng)超過板厚的2倍，小三角形的底邊與對應(yīng)的翼板上線狀加熱的寬度相等。加熱小三角形時(shí)從頂部開始，然后從中心向兩側(cè)擴(kuò)展，一層層加熱直到小三角形的底邊為止。加熱腹板時(shí)溫度不能太高，否則容易造成凹陷變形，一旦出現(xiàn)這種情況便很難修復(fù)。

火焰矯正本著能用點(diǎn)狀加熱法不用線狀加熱法，能用線狀加熱法不用小三角形加熱法的原則，這樣可減少產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。不恰當(dāng)?shù)某C正方法產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力相互迭加后，會使焊件的某一危險(xiǎn)截面的應(yīng)力超過允許應(yīng)力值，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù)的降低。當(dāng)不得不采用火焰矯正時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1 火焰矯正處烤火面積在一個(gè)截面上不得過大，要多選幾個(gè)截面；

2 烤火位置不得在主梁最大應(yīng)力截面附近；

3 加熱溫度最好不超過700℃；

4 宜用點(diǎn)狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)。

結(jié)語

通過有效地預(yù)防和矯正的方法，使我們的鉆機(jī)外觀更加美觀，更加結(jié)實(shí)耐用，產(chǎn)生了更好的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，為我們今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也為機(jī)廠持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

[1]王紅兵，黃正東.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因及矯正方法[J].建筑，2010（08）：52-54.