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焊接夹具论文范文 焊接变形的控制与矫正论文文献资料

《石油钻机制造过程中的焊接变形控制》概括:本论文主要论述了焊接变形论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。

(1.中原油田培训中心,河南 濮阳 457001;2.中原总机石油设备有限公司,河南 濮阳 457001)

【摘 要】在新型石油钻机制造过程中H型钢应用十分广泛,在下料、组对和焊接过程中所采用的工艺措施和工艺方法对变形的控制至关重要.本文结合生产实际介绍了钻机生产过程中H型钢的组对及焊接变形控制.

【关键词】焊接变形;控制;H型钢

0 前言

现代机械产品制造过程中,H型钢(即宽翼工字钢)是石油产品、全焊建筑结构、桥梁结构和电站建设中日益广泛采用的一种断面力学性能理想的型材.特别是现代先进钻机井架结构中,当采用H型钢做主肢时,在空间节点的构造方面具有美观、强度大和稳定性好的特点.但往往由于H型钢的焊接变形影响到结构的安装、使用和力学性能.所以,焊接H型钢的首要问题是防止焊接变形.

1 技术要求及参数

我们公司陆续承接了中国石化集团公司的一批钻机生产订单,而大型铆焊结构生产是一个机械制造企业实力的体现,H钢的焊接生产尤为重要.这些H型钢均为Q345B材质,长6500~125mm,高250~400mm,翼板宽250mm,板厚14mm,腹板板厚10mm,要求结构能抗十级大风(172km/h).技术条件要求非常严格.全长挠曲变形≤5mm,旁弯≤5mm,扭曲≤5mm,连接部位翼板倾斜(角变形)≤1.5mm,非连接部位翼板倾斜≤2.5mm.从结构上看,焊缝长6500~12500mm,焊脚尺寸12~14mm,因此焊接中不可避免地产生较大的焊接变形.这些变形主要有:(1)由于角焊缝纵向收缩引起的挠曲变形;(2)由于不适当的焊接和方向的扭曲变形;(3)由于角焊缝横向收缩翼板角变形.因此,在下料组对焊接时要采取必要的工艺措施,控制变形.

2 下料组对

2..1 下料

下料时为保证H型钢的腹板和翼板下料的平直,减少因气焊切割产生的旁弯变形,我公司购进较先进的SKG3A3型数控火焰切割机,用多嘴头气焊切割,一次切割成型,使钢板两侧同时受热切割,最小程度减少了下料的变形,并控制下料过程中产生的旁弯变形,以保证组对时H型钢的组对质量.

2..2 组对

在组对H型钢的过程中,要保证H型钢翼板和腹板的垂直度和平衡度,工作中我们用SKHZ型数控H型钢组立机组对,组对时用两名焊工同时在两则对称进行点焊,以防止在组对点焊过程中产生变形,组对完成后利用工艺衬棒加固H型钢,利用机械组对,是最大程度上保证了工件的精度的要求,避免了可能由于人为因素产生的形位误差.

焊接夹具:电焊初级_焊接变形及应力

3. 焊接工艺及焊接方法

为防止焊接变形保证所要求的技术条件,在焊接工艺及焊接方法上采取以下的措施:

3..1 焊接方法

选择热量集中焊接变形小的半自动CO2气体保护焊,焊机型号为ZP7-500,焊丝型号为YJ506,药芯焊丝具有成形美观,飞溅减少的优点.

3..2 采用刚性固定法

为防止翼板角变形,焊接时在两翼部点焊与腹板等高的工艺衬棒采用刚性固定法(如图1所示).衬棒截面积为30×50mm,棒距400~500mm,焊接后将工艺衬棒打掉,采用工艺衬棒不仅减少了翼板角的变形,而且由于它增加了结构的刚性,还减少了扭曲变形.

3..3 选择合理的焊接次序和方法

H型钢的四条角焊缝,分别采用两层两道焊.第一层焊缝是装配时的预焊,为了保证焊缝成型美观;第二层焊缝在船形位置上进行焊接.

第一层焊缝焊接时,由于结构不能翻动,所以焊接次序为1-2-3-4(如图1所示),由两名焊工从焊件的中间起焊,并对称地向外进行分段跳焊,分段焊缝长度为300~400mm.采用分段跳焊法有利于减少焊接变形,为防止由于焊接腹板两侧角焊缝时产生的不均匀的角变形所引起的腹板侧斜,焊接焊缝1时,先焊接1、3、5等奇数焊段,等焊缝2焊接完毕后,再焊接2、4、6等偶数焊段(如图2所示).同理,焊接焊缝3、4也按上述顺序焊接.第二层焊缝的焊接次序为5-6-7-8,焊接方向同上.

3..4 严格控制焊接参数

因为焊接第一层焊缝时,结构末成整体,刚性小,焊接变形量大,所以在保证焊缝不产生裂纹及末焊透的前提下,尽量选择用小参数进行焊接,焊丝直径1.2mm,焊接电流150~225A,电弧电压22~27V;焊接第二层焊缝时,考虑到焊缝成型美观,提高生产效率诸多因素,采用了大参数.焊接电流280~320A,电弧电压为27~31V.

4. 焊后校正

焊接完成后,对变形超差的某些部位采用火焰校正法进行校正,这也是校正变形的最直接有效的方法.例如:有一焊件长112500mm,高250mm,宽250mm,焊后上拱变形15mm,大大超过了技术条件的要求,为此进行了火焰校正,加热部位和面积,如图3所示.

矫正过程中考虑到翼板较宽,由于一个火把加热起始端和末端的冷却时间不一样,而造成旁弯变形.因此,翼板加热时,由两个火把同时从中向外进行加热,如图4所示.

矫正过程中加热腹板也由两个人在两侧同时进行,加热时两个的加热规范必须保持一致,经第一次校正后,挠曲变形减小了6mm,接头又进行了第二次加热矫正,挠曲变形只有3~4mm,达到了技术要求.

5. 结束语

在钻机生产制造过程中采取上述工艺,H型钢焊后挠曲变形≤4mm,扭曲变形≤4mm,翼板角变形可以控制在1.5~3mm范围内,全部指标均达到技术要求,确保了产品的质量.

【参考文献】

[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册:(3)焊接结构[M].机械工业出版社,2008.

[2]龙伟民.焊接速查手册[M].河科学技术出版社,2011.

[3]杜国华.焊工简明手册[M].机械工业出版社,2013.

[责任编辑:王静]

总结:

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