試析大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接技術(shù)

一、大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接的技術(shù)難點

大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接時存在的技術(shù)難點主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是熱影響區(qū)的控制問題，另一方面是焊接變形的預(yù)防和控制問題。

熱影響區(qū)的控制問題：在大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管的焊接過程中，熱影響區(qū)由于受到焊接熱循環(huán)的影響，其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能會發(fā)生變化，可能導(dǎo)致局部硬化或軟化，從而影響焊接接頭的整體性能。特別是在大型鑄鋼節(jié)點的焊接中，由于節(jié)點尺寸大，熱量輸入多，使得熱影響區(qū)的控制尤為困難。不當(dāng)?shù)臒彷斎肟刂瓶赡芤鹆鸭y的產(chǎn)生，降低結(jié)構(gòu)的承載能力和使用壽命。

焊接變形的預(yù)防與控制：焊接變形是大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接過程中另一個常見的問題。由于焊接過程中局部高溫引起的不均勻熱膨脹和冷卻收縮，會導(dǎo)致焊件產(chǎn)生扭曲、彎曲或翹曲等變形現(xiàn)象。這些變形不僅會影響結(jié)構(gòu)的裝配質(zhì)量和外觀，還可能對結(jié)構(gòu)的功能性造成不利影響。

二、大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接技術(shù)的應(yīng)用要點

（一）焊接構(gòu)件組對

在進(jìn)行大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接的正式焊接工作之前，必須確保焊接構(gòu)件的組對工作順利完成，對于鑄鋼件接頭的坡口內(nèi)壁，需要徹底清除15~20mm范圍內(nèi)的銹蝕和污物，同時將不平整的地方打磨平整。在完成這些準(zhǔn)備工作之后，進(jìn)行組對時需使用同心度儀以及其他專用工具對焊接構(gòu)件的同心度和曲率過渡線進(jìn)行仔細(xì)的核對和檢查，以確保所有參數(shù)都符合焊接要求后，進(jìn)行組對定位，為正式焊接做好準(zhǔn)備。

（二）焊接前的防護(hù)和清理

在大多數(shù)情況下，大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管的焊接作業(yè)通常需要在高空環(huán)境中進(jìn)行。為了確保焊接作業(yè)的安全性，必須提前搭建一個穩(wěn)固可靠的操作平臺，并且在正式進(jìn)行焊接作業(yè)前，需要對這個平臺進(jìn)行仔細(xì)的檢查，以確保其安全性和穩(wěn)定性。此外，焊接部位需要使用彩條布或者防護(hù)帆布來搭建防風(fēng)和防雨的設(shè)施，以保證焊接環(huán)境的穩(wěn)定。在進(jìn)行定位焊時，起焊段和收弧處必須使用角向磨光機(jī)仔細(xì)修磨，形成平緩的坡度，以確保焊接質(zhì)量。焊接過程中，需要分段進(jìn)行檢查，以確認(rèn)焊接部位沒有出現(xiàn)未熔合、裂紋、氣孔等焊接缺陷。最后，在焊接完成后，必須徹底清除焊接區(qū)域的飛濺物和粉塵，以確保焊接表面的清潔和焊接質(zhì)量。

（三）做好焊接前的預(yù)熱工作

在進(jìn)行大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管的焊接作業(yè)時，為了能夠有效地解決熱影響區(qū)的控制問題，并且進(jìn)一步提升焊接作業(yè)的質(zhì)量，必須在正式焊接之前，開展焊接前的預(yù)熱工作。通過預(yù)熱措施，可以有效地消除焊接區(qū)域由于驟冷驟熱而產(chǎn)生的溫度差異，同時也有助于排除焊接材料中可能含有的水分。此外，預(yù)熱還可以減緩焊接開始時層溫度的散失速度，并且推遲因溫度變化導(dǎo)致的收縮現(xiàn)象發(fā)生的時間。在進(jìn)行預(yù)熱時，應(yīng)該沿著焊縫的中心兩側(cè)，大約100mm的范圍內(nèi)進(jìn)行全位置的均勻加熱，以確保焊接過程的安全性和焊接質(zhì)量。當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到預(yù)定的溫度值之后，需要保持恒溫狀態(tài)大約20~30分鐘，以確保焊接區(qū)域的溫度均勻分布。溫度的測試工作應(yīng)該在距離坡口80~100mm的位置，使用遠(yuǎn)紅外溫度計來進(jìn)行。在加熱過程中，必須確保熱量是均勻地繞著管體進(jìn)行傳遞，以提升待焊接構(gòu)件預(yù)熱的均勻性。

（四）嚴(yán)控正式焊接的順序

為有效降低焊接的難度，提升焊接質(zhì)量，同時控制焊接變形。在正式焊接時需嚴(yán)格按照先從根部開始打底焊、再焊接填充層、最后焊接面層的焊接順序進(jìn)行焊接。

1.根部打底焊接

從焊接口最低處中心線約10mm的位置起弧，逐步焊接到管口的最高處，先完成半個焊口的封底工作，另外半個焊口，在焊接前需提前將前半部分起始焊接處和收尾焊接處打磨成緩坡狀后，再從前半部分焊縫上起弧后，焊接到前半部分焊縫上完成收弧。在大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管根部焊接時，封底焊接焊肉的厚度應(yīng)控制在3~3.5mm之間，以便為清渣和填充層焊接提供良好的條件。

2.填充層焊接

在進(jìn)行大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管填充層焊接時，要盡量減小正在焊接層次和已經(jīng)焊接完成層次的溫度，以保證焊頭能夠從壓應(yīng)力狀態(tài)，緩慢過渡到拉應(yīng)力控制，以最大限度上減少冷熱裂縫的出現(xiàn)。填充層焊接前，需保證打底層焊縫的清渣工作全部完成，走焊時采用“麻花狀”方式，仰焊處宜采用小直徑焊條進(jìn)行焊接，隨著焊接高度的增加，逐步提升電流。平焊位置需采用大電流焊接，平焊和仰焊連接處的過渡位置需稍作停頓，為焊縫金屬和母材的相互熔合提供充裕的時間。焊接到快要接近蓋面位置，應(yīng)適當(dāng)留出1.5~2.0mm之間的坡口深度，以便為下一步面層焊接提供良好的條件。

3.面層焊接

在大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接時，面層焊接質(zhì)量直接關(guān)系到焊接接頭的美觀性和整條焊縫的應(yīng)力強(qiáng)度。因此，在實際焊接操作時，需嚴(yán)格按照確定好的焊接工藝控制好每個細(xì)節(jié)，若大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管水平固定口的寬幅低于焊接直徑的20%~25%，此時不宜采用多道面縫，但對垂直和斜固定口位置，在焊接時必須采取多層多道焊接方式，此種焊接方式利于更好地控制線能量的增加，利于更好的大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接質(zhì)量和美觀性。

三、控制焊接變形的方法

大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接時，有效控制焊接變形是確保結(jié)構(gòu)質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵，為有效控制焊接變形，需嚴(yán)控以下幾點：

1.合理設(shè)計焊接順序

焊接順序?qū)附幼冃斡酗@著影響。應(yīng)遵循“先焊短縫、后焊長縫，先焊剛性大的焊縫、后焊剛性小的焊縫”的原則。通過合理安排焊接順序，可以平衡焊接過程中的熱量分布，減少整體結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和變形。

2.使用適當(dāng)?shù)暮附庸に?/span>

為有效防控焊接變形，在實際焊接操作時宜采用分段退焊法或交錯焊接法，以分散焊接熱量，降低局部溫度梯度，從而減小焊接變形。

3.預(yù)熱和層間溫度控制

對于異種材質(zhì)焊接，如G20Mn5鑄鋼件與Q345B無縫鋼管的焊接，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱處理。預(yù)熱可以降低焊接區(qū)的冷卻速度，減少淬硬組織的形成，同時有助于氫的逸出，降低產(chǎn)生裂紋的傾向。通過將層間溫度控制在合理范圍內(nèi)，可避免過高或過低的溫度導(dǎo)致焊縫性能下降或變形增大。

4.焊后處理

焊接完成后，應(yīng)對焊縫進(jìn)行清理和檢查，去除焊渣和飛濺物。根據(jù)需要進(jìn)行熱處理或機(jī)械矯正等后處理措施，以進(jìn)一步消除焊接應(yīng)力和變形。

四、結(jié)語

綜上所述，結(jié)合理論實踐，分析了大型鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管焊接技術(shù)，分析結(jié)果表明，鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管屬于異種鋼焊接，其焊接難度較大。由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)和力學(xué)性能差異較大，焊接過程中容易產(chǎn)生應(yīng)力集中和裂紋。為有效解決這一問題，在實際焊接操作中，需切實做好焊接前的各項準(zhǔn)備工作，并按照先從根部開始打底焊、再焊接填充層、最后焊接面層的焊接順序進(jìn)行焊接，同時加強(qiáng)對焊接變形的控制，利于有效提升焊接質(zhì)量，確保焊接接頭的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的可靠性。

文章來源：  《產(chǎn)品可靠性報告》   http://00559.cn/w/kj/32519.html