尾氣煙囪筒體環(huán)焊縫錯(cuò)邊分析與對策

1、    尾氣煙囪筒體環(huán)焊縫錯(cuò)邊分析與對策    阮虹 劉利平 楊旭【摘 要】煙囪筒體制作焊接時(shí)易發(fā)生錯(cuò)邊。對產(chǎn)生原因進(jìn)行分析并提出了具體控制措施，使得焊接質(zhì)量處于受控范圍內(nèi)?！娟P(guān)鍵詞】煙囪筒體；錯(cuò)邊；原因；控制川東某項(xiàng)目的煙囪筒體共3座，每座筒體高100m，規(guī)格為2300mm×16mm/2000mm×12mm，材質(zhì)為q235a。筒體采用現(xiàn)場制作，先用鋼板卷制成短節(jié)，再將一定數(shù)量的短節(jié)組焊成段，每段兩端焊接法蘭，最后用法蘭將6段筒體組裝形成100米高的煙囪（圖1）。筒體的對接焊縫采用雙面焊的手工焊條電弧焊工藝。制作、檢驗(yàn)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為jb

2、/t4710-2005鋼制塔式容器。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，對接焊縫的錯(cuò)邊應(yīng)3mm。1.錯(cuò)邊的危害焊接錯(cuò)邊是焊接變形中的一種，是指兩被連接工件相對位置發(fā)生變化。錯(cuò)邊會在焊縫處產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，在錯(cuò)邊處產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低了承載能力，同時(shí)對焊縫的外形美觀和尺寸精度造成影響。若錯(cuò)邊超標(biāo)，需要對其進(jìn)行矯正，矯正工作復(fù)雜且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)购讣Y(jié)構(gòu)報(bào)廢。本項(xiàng)目在制作過程中發(fā)現(xiàn)筒體有的環(huán)焊縫錯(cuò)邊已超過標(biāo)準(zhǔn)要求的3mm，局部甚至超過了4mm。如不進(jìn)行控制，勢必造成最后不能交工驗(yàn)收。2.產(chǎn)生原因筒體環(huán)焊縫錯(cuò)邊的產(chǎn)生受以下幾個(gè)方面的影響。（1）筒體縱焊縫橫向收縮變形的影響?？v焊縫的橫向收縮變形，會引起筒體圓周方向尺

3、寸的變化，當(dāng)變化不一致時(shí)將造成兩節(jié)筒體在組對時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)邊。橫向收縮量（b）與坡口形式、坡口間隙、坡口角度、拘束度等因素有關(guān)。v形坡口的b比x形坡口大；坡口間隙和角度越大，b也越大。因此，如果同一節(jié)筒體中縱焊縫不同部位或者相鄰兩節(jié)筒體的縱焊縫所受的拘束度不同、坡口間隙或角度不同，會造成橫向收縮量不同，最終在環(huán)焊縫處產(chǎn)生錯(cuò)邊。（2）筒體縱焊縫角變形的影響。由于筒體縱焊縫在厚度方向的不均勻收縮，使焊縫發(fā)生角變形，在筒體上就表現(xiàn)為焊縫部位向圓心方向靠攏，產(chǎn)生變形（圖2）。雖然可以采用碾壓方法，利用圓盤形滾輪來碾壓焊縫及其兩側(cè)來進(jìn)行矯正，但仍會存在一定的角變形，最終造成環(huán)焊縫組焊時(shí)在該處產(chǎn)生錯(cuò)邊。（3）筒

4、體縱焊縫錯(cuò)邊的影響?？v焊縫由于組對時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)邊（圖3），會造成環(huán)焊縫在組對時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)邊?？v焊縫錯(cuò)邊對環(huán)焊縫錯(cuò)邊的影響在丁字焊縫處最大。（4）筒體環(huán)焊縫不均勻收縮變形的影響。環(huán)焊縫在焊接時(shí)由于焊接順序不合理、工裝卡具固定不穩(wěn)，會使焊縫產(chǎn)生不均勻收縮，造成筒體產(chǎn)生錯(cuò)邊變形。工裝卡具固定不穩(wěn)可從兩方面影響錯(cuò)邊：一方面，若卡具一側(cè)未將筒體夾緊，會使其導(dǎo)熱相對于另一側(cè)慢，造成熱輸入的不平衡，在焊縫收縮過程中產(chǎn)生錯(cuò)邊；另一方面，卡具固定不穩(wěn)，減小了拘束度，不能阻礙筒體的變形。（5）組對的影響?？v焊縫的組對間隙不同，會造成筒體圓周方向的尺寸不同，從而在環(huán)焊縫上產(chǎn)生錯(cuò)邊。環(huán)焊縫組對時(shí)未對準(zhǔn)就進(jìn)行焊接將直接產(chǎn)生錯(cuò)邊

5、。圖1 尾氣煙囪筒體制造簡圖3.控制措施（1）控制筒體縱焊縫橫向收縮變形引起的錯(cuò)邊量。控制縱焊縫的橫向收縮，就是要控制坡口間隙、度數(shù)和拘束度。同一節(jié)筒體中縱焊縫不同部位和相鄰兩節(jié)筒體的縱焊縫的坡口間隙和度數(shù)應(yīng)基本一致；焊接工裝夾具需穩(wěn)固，數(shù)量足夠、位置均勻分布；點(diǎn)焊工藝嚴(yán)格按照工藝規(guī)程要求進(jìn)行：需保證點(diǎn)焊焊縫數(shù)量、長度足夠，點(diǎn)焊位置需均勻分布。圖2 筒體角變形 圖3 筒體縱焊縫錯(cuò)邊（2）控制筒體縱焊縫角變形。在筒體縱縫組對時(shí)進(jìn)行反變形，即筒體兩邊向外形成一定的夾角（圖4）。同時(shí)，采用合理的焊接順序，當(dāng)焊接完正面的第一層、第二層后即對背面焊縫進(jìn)行焊接，最后再焊接正面剩余的填充部分和蓋面部分（圖5

6、）。圖4 縱縫組對反變形注：1、2、3n表示焊接順序圖5 縱焊縫的焊接順序（3）控制筒體縱焊縫錯(cuò)邊。在進(jìn)行筒體縱焊縫組對時(shí)，需嚴(yán)格控制錯(cuò)邊量，盡量將錯(cuò)邊量減到最小。（4）控制筒體環(huán)焊縫不均勻收縮變形。筒體環(huán)焊縫不均勻收縮變形可通過以下三個(gè)方面來控制。一是工裝卡具應(yīng)固定穩(wěn)。二是是工裝卡具數(shù)量要足夠且在筒體周向均勻分布。三是需合理安排焊接順序，采用對稱焊接。（5）控制筒體組對。a、下料時(shí)，縱焊縫坡口間隙部位表面應(yīng)平直。b、縱焊縫組對間隙應(yīng)相同。c、環(huán)焊縫組對時(shí)可在筒體內(nèi)部采用鋼管做剛性支撐（圖6），這樣不但保證了筒體的圓度，也增加了拘束度，減小了焊接變形。為了便于筒體圓度的測量，在筒體內(nèi)設(shè)置弧形板（圖7），弧形板的弧度與標(biāo)準(zhǔn)筒體的弧度相同。d、在組對時(shí)局部錯(cuò)邊超標(biāo)的地方采用千斤頂，使坡口表面平齊。e、同時(shí)也可通過使錯(cuò)邊在圓周上均勻分布的方法來減小錯(cuò)邊，錯(cuò)邊量達(dá)不到要求的不允許進(jìn)行焊接。（6）當(dāng)錯(cuò)邊量略有超標(biāo)時(shí)，可將錯(cuò)邊超標(biāo)處進(jìn)行打磨，使焊縫圓滑過渡。圖6 筒體內(nèi)加支撐 圖7 筒體內(nèi)