控制門框焊接變形

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1、塔筒門框焊接變形控制1.焊接形變產(chǎn)生的原因鋼材的焊接通常采用熔化焊方法，是在接頭處局部加熱，使被焊接材料與添加的焊接材料熔化成液態(tài)金屬，形成熔池，隨后冷卻凝固成固態(tài)金屬，使原來分開的鋼材連接成整體。由于焊接加熱，熔合線以外的母材產(chǎn)生膨脹，接著冷卻，熔池金屬和熔合線附近母材產(chǎn)生收縮，因加熱、冷卻這種熱變化在局部范圍急速地進(jìn)行，膨脹和收縮變形均受到拘束而產(chǎn)生塑性變形。這樣，在焊接完成并冷卻至常溫后該塑性變形殘留下來。這種塑性形變的存在造成了焊接結(jié)構(gòu)形狀變異、尺寸精度下降和承載能力降低，并在工作載荷作用下引起附加彎矩應(yīng)力和應(yīng)力集中，是造成焊接

2、結(jié)構(gòu)早期失效的主要原因之一。因此，在制造焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，必須充分了解焊接時(shí)應(yīng)力發(fā)生的機(jī)理和焊后決定工件變形的基本規(guī)律，以控制和減小它的危害。2.焊接變形種類焊接變形的種類很多，與構(gòu)件形狀和尺寸，焊接方法和順序，約束情況等很多因素有關(guān)。常見焊接變形主要分為以下幾大類：①橫向收縮變形：構(gòu)件焊后在垂直于焊縫方向產(chǎn)生收縮。②縱向收縮變形：構(gòu)件焊后在焊縫方向產(chǎn)生收縮。③角變形：由于焊縫的橫向收縮使得焊件平面繞焊縫軸產(chǎn)生角變化。④彎曲變形：由于焊縫的縱向和橫向收縮相對(duì)于構(gòu)件的中和軸不對(duì)稱引起構(gòu)件整體彎曲。⑤扭曲變形：焊后構(gòu)件的角變形沿構(gòu)件縱軸方向數(shù)值不

3、同及構(gòu)件翼緣與腹板的縱向收縮不一致，綜合而形成的變形形態(tài)。⑥波浪變形：薄板焊接后，母材受壓應(yīng)力由于失穩(wěn)而使板面產(chǎn)生翹曲。風(fēng)電塔架與門框之間的連接是T形接頭連接，焊接過程中產(chǎn)生的變形主要是橫向收縮變形和縱向收縮變形共同作用引起的變形。塔架作為焊接結(jié)構(gòu)件，用于支撐整個(gè)發(fā)電機(jī)組，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要承重構(gòu)件。因此，作為整個(gè)發(fā)電機(jī)組的重要部件，其質(zhì)量至關(guān)重要，而門框的焊接變形，影響了塔架的底法蘭平面度，筒節(jié)的橢圓度，筒節(jié)的直線度，對(duì)整個(gè)風(fēng)電塔筒的質(zhì)量影響很大。所以說在焊接過程中控制焊接變形就很重要了。3．塔架門框焊接變形的分析各種影響焊接變形的

4、因素并不是孤立起作用，而是共同起作用，其中焊后焊縫的縱向收縮和橫向收縮是引起各種變形和應(yīng)力的根本原因。同時(shí)焊縫的收縮還和焊縫在結(jié)構(gòu)上的位置、焊接順序和焊接方向等因素有關(guān)。主要包括：3.1焊縫在結(jié)構(gòu)中的位置對(duì)變形的影響，不同的焊縫位置焊后所引起的變形不同。坡口角度、接頭型式對(duì)結(jié)構(gòu)變形都有一定影響。3.2結(jié)構(gòu)的剛性對(duì)焊接變形的影響，受到同樣大小的力，剛性大的結(jié)構(gòu)變形小。結(jié)構(gòu)抵抗拉伸的剛性，主要是決定于結(jié)構(gòu)截面積的大小，截面積越大，結(jié)構(gòu)抵抗拉伸的剛性就越大，變形就越小。結(jié)構(gòu)抵抗彎曲變形的剛性主要看結(jié)構(gòu)的截面積形狀和尺寸的大小，對(duì)于短而粗的焊接

5、結(jié)構(gòu)，抗彎剛性大，細(xì)而長的構(gòu)件，抗彎剛性小。結(jié)構(gòu)抵抗扭曲的剛性除決定于結(jié)構(gòu)尺寸大小外，最主要的是結(jié)構(gòu)截面形狀,如結(jié)構(gòu)截面是封閉的，則抗扭曲變形能力就較強(qiáng)，不封閉的則抗扭能力弱。3.3裝配和焊接順序影響結(jié)構(gòu)變形。同樣一個(gè)焊接構(gòu)件，采用不同的裝配、焊接順序，焊后產(chǎn)生的變形不一樣。3.4焊接材料的線膨脹系數(shù)越大，焊后收縮變形也就越大。如不銹鋼及鋁的焊接變形比碳鋼要大。3.5焊接方法的影響，焊接過程中，焊件受熱越多，金屬受熱的體積越大,焊件扭曲和變形越嚴(yán)重。如氣焊比手工電弧焊變形大，而手工弧焊比氣保焊變形嚴(yán)重。3.6焊接規(guī)范也是影響焊接變形的主

6、要因素，變形是隨著焊接電流的增加而增加，焊條直徑的增大而增大。同時(shí)，變形隨著焊接速度的增加而減小。3.7不同的焊接方向會(huì)使焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的變形情況，這不僅是因?yàn)樵诤附舆^程中沿焊縫方向上熱量分布不均勻，主要是由于焊縫冷卻有先后，在膨脹、收縮過程中受到約束程度不同而引起的。因此對(duì)于長直焊縫，采用焊前沿焊縫進(jìn)行點(diǎn)固，并將長焊縫改為用不同方向的短焊縫的連接方法來減少焊后變形。3.8焊接結(jié)構(gòu)的自重和形狀的影響，對(duì)于自重較大或形狀較長的焊件，要在焊接時(shí)給予支撐，以免由于自重而增大變形。另外，焊縫間隙過大，坡口角度過大等都會(huì)增加變形量。塔筒門框焊接

7、變形的主要形式如下：4.門框焊接變形控制的方法4.1坡口形式的確定塔筒門框與筒節(jié)焊接的坡口形式如下圖所示：1）采用雙形坡口，焊縫的界面尺寸減小，熔敷金屬的數(shù)量減少，且焊縫厚度方向上對(duì)稱，收縮方向一致，可以相互抵消一部分變形。2)塔筒法蘭不允許外翻，可以適當(dāng)內(nèi)傾，為了保證焊接完成后，塔架底法蘭不出現(xiàn)外翻的情況，采用內(nèi)大外小的坡口形式。3）坡口角度太小不便于焊接，并且會(huì)出現(xiàn)窄而厚的焊道，增大了出現(xiàn)了裂紋的幾率；坡口角度太大增加了焊接層數(shù)，變形將會(huì)加大，并且焊接層數(shù)越多出現(xiàn)缺陷的幾率也越多。經(jīng)過多次試驗(yàn)采用30±5°的坡口角度，成形效果和內(nèi)部

8、質(zhì)量都是最好的。4.2剛性固定法焊前對(duì)焊件采用外加剛性拘束，強(qiáng)制焊件在焊接時(shí)不能自由變形，這種防止焊接殘余變形的方法稱為剛性固定法。塔筒門框焊接的主要變形是筒節(jié)在長度方向上的收縮引起的彎曲與環(huán)向方向上的收縮