薄壁不锈钢管焊接工艺及焊后变形原因是什么

 大家知道，薄壁不锈钢管的焊接比普通钢管要困难得多，焊接特点和钢也不一样。这是由薄壁不锈钢管本身的一些特性所决定的。例如从熔点来看，铝为657℃，铝合金约600～650℃，比钢的熔点（达1500℃）为低，似乎可以用小热源来焊接薄壁不锈钢管，但实际上由于铝的比热比钢约大两倍，导热性约大三倍，即升高同样的温度需要的热量较多，而散失热量较快，所以熔化时几乎还是需要与熔点约达1500℃的钢一样多的热量，而且需要用热量集中的热源。铝极易氧化产生难熔的三氧化二铝薄膜，它的熔点高达2050℃，焊接时所供给的热能不易使它熔化掉，常包覆着填充金属的熔滴和熔池金属而妨碍熔合，或在焊缝中产生夹杂物，从而破坏金属的连续性和均匀性，降低机械性能及耐蚀性。薄壁不锈钢管焊接时受到热膨胀的影响比钢大得多，其线膨胀系数约为钢的两倍，故易产生严重的变形或在刚性结构中产生较大的内应力，甚至引起裂纹。薄壁不锈钢管高温强度很低，例如纯铝在370℃左右时的强度不超过1公斤/平方毫米，常不能在高温下支持住熔化金属的重量而破坏焊缝的成型，故常需采用垫板或夹具。薄壁不锈钢管在熔化时无颜色变化，焊工难于判断是否熔化，使焊接操作较难掌握。铝合金中的低沸点元素，如镁、锌、锰等在焊接时会发生蒸发，降低其含量或需采取预防措施等。在炼油化工部门中，较为普遍焊接的薄壁不锈钢管主要有纯铝和属于热处理不能强化的铝锰、铝镁等形变铝合金，以下我们讨论纯铝和这些合金的一般焊接工艺，包括气焊、碳极电弧焊、钨极氩弧焊和熔化电极氩弧焊等。

 薄壁不锈钢管焊后产生波浪变形，其原因是由于不锈钢钢板较薄其刚性小，焊接以后随着焊缝的冷却，由于焊缝及其邻近焊缝区的金属收缩，产生纵向和横向收缩应力。薄壁不锈钢管本身又没有足够的刚度来抵抗这些应力。另外，薄壁不锈钢管结构如果角焊缝很多，焊接规范过大，焊接顺序也不合理，角变形引起的横向收缩也会产生波浪变形。如图为薄壁结构由于角焊缝引起的横向收缩而产生的角变形，这些加强材平行引起的角变形连贯起来便会形成波浪变形。

 影响薄壁不锈钢管焊后产生变形的因素很多，它与结构设计的合理性、焊接规范、焊接次序、装配质量、焊缝尺寸大小和结构形状等因素有关。但所有产生变形的原因都是由结构内部存在的应力和焊接应力造成的。除在焊接过程中采取有效的工艺措施外，考虑到结构的应力主要是结构在装配时发生的，由于板面不平会造成装配初应力，在装配前应做好钢板的滚平工作。装配薄壁不锈钢管时不应强制，注意装配时板缝的平顺、间隙均匀。吊运时应注意采用工具和方法得当，避免产生吊运变形。