关于不锈钢焊接应力与变形控制的分析

关于不锈钢焊接应力与变形控制的分析

摘要随着我国工业发展水平的提升，高端产业迅速崛起，大型加工机械设备的应用范围逐渐扩大，推动了不锈钢产业的发展。本文首先对不锈钢焊接过程中，出现的应力和变形问题的原因，进行了简单概述，分析了受热原因、金属组织变化以及焊接中金属的收缩特性等方面的原因；其次，重点分析了不锈钢焊接中，应力变形的有效控制措施，希望能为该领域关注者提供有益参考。

关键词不锈钢；焊接；应力；变形

前言

随着我国国民经济的发展以及科学技术水平的提升，国内不锈钢焊接工作，在實际的操作和管理环节，需要重点关注到，不锈钢材料的应力和变形问题。对于现代化工业生产和制造来说，不锈钢材料和不锈钢焊接技术的有序发展，会在很大程度上，提升我国工业生产水平。因此，如何在这一过程中，充分地探究出不锈钢焊接中应力变形的控制措施，成为相关领域工作人员的工作重点之一。

1 不锈钢焊接应力变形产生的原因

不锈钢焊接中，产生应力和出现变形的原因，具体分为以下几个方面：

1.1 受热不均匀

在进行焊接中，操作人员对于构件进行了不均匀加热。在加热的过程中当温度高于材料的屈服点温度时，构件会出现明显的压缩塑性变形问题。当冷却之后，构件会产生残余应力。此外，在进行加热的过程中，如果出现了不均匀加热问题，会导致焊件变形的方向和焊接之后焊件的变形方向相反的情况。在进行焊接加热时，焊缝与其附近区域会产生压缩塑性变形情况，当冷却后，压缩塑性变形区会产生明显的收缩[1]。

1.2 金属组织变化

在进行加热时，金属材料会因为不同的环境温度，出现不同的组织结构变化。在不同条件下得到的组织结构，会产生不同的比容，因此导致焊接应力变形问题产生。

1.3 焊接金属收缩特性

不锈钢焊接之后进入到冷却环节之时，金属会由液态转化成为固态，并且体积会发生收缩。因为不锈钢焊接中，焊接的金属材料和母材之间，具有十分紧密的联系，所以在焊接的金属并不能自由地收缩。此种情况是导致焊件发生变形的主要原因。同时，不锈钢焊接时，焊缝中还会出现残余的应力。一条焊缝形成的

过程中，焊缝中先发生结晶的部分，会阻止后结晶的部分，此种情况也会导致不锈钢焊接应力和变形。

2 不锈钢焊接应力变形的控制措施

对不锈钢焊接中的应力和变形进行控制时，可以从两个方面着手，即分别探究焊接应力和焊接变形的有效控制措施。

2.1 不锈钢焊接应力的控制措施

（1）热处理法。不锈钢焊接中，应力的控制和消除措施，主要的措施为热处理方法。此种方法在实际的操作环节，主要是通过整体加热或者局部加热的方式，对不锈钢焊接应力所造成的负面效果进行缓解。具体的操作方法有许多，例如，利用回炉加热的方法，之后再经过一段时间温度冷却。此种方法不仅会对消除焊接当中的应力，同时还可以通过整体回炉加热的方法，消除80%至90%的残余应力。此种方法在具体的操作中，能够有效地消除不锈钢焊接应力，同时防止构件出现严重变形。此外，在焊接过程中，加入熔点相对较低的金属材料，也会在一定程度上，对不锈钢焊接应力起到缓解作用[2]。

（2）机械法。机械法也是较为常见的消除不锈钢焊接应力的方法。此种方法在实际的应用中，主要是借助一些工具设备，对进行焊接的构件，进行小幅度敲打。通过此种方式，可以使木材在很大程度上，延缓焊接变形造成的焊接应力，对于金属材料构件的影响。敲击震动的方法，可以使金属材料的可塑性进一步增强，因此可以缓解不锈钢焊接的应力及变形。

（3）振动法。除了上述两种方法以外，振动法同样也是一种十分有效的不锈钢焊接应力消除方法。振动法又被称为是阀泵技术、水泵技术。利用此种方法，可以当构件承受的负荷应力达到一定高度之后，通过循环多次振动的方式，使其恢复到结构应力的最低水平，并且不会附带高温回火造成的氧化问题。目前，该项技术已经被广泛地应用到不锈钢焊接领域当中，且取得的较高的应用效果。

2.2 不锈钢焊接变形的控制措施

对于不锈钢焊接之后，出现的金属构件变形问题，在实际的工作中，可以综合运用多种不同的方法进行控制和消除。

（1）合理选择焊缝。对于不同母材结构的金属材料来说，工作人员要考虑到，几何形状和板材的厚度等方面因素。在综合考虑焊缝所带来的影响之后，对焊缝进行科学的设定。对于相同材料的母材来说，焊接过程中留有的缝隙越大，会消耗的焊材便越多。同时，此种情况还会对焊接的质量，产生十分明显的影响。焊材的密度一般会低于母材，此种方法会时构件的稳定性产生影响。如果焊缝过小，那么冷却地时间会缩短，不利于正常焊接。因此，要对焊缝的大小与规格，进行科学设定。根据实际的情况和母材的性质，计算得出相应的焊缝大小，消除不锈钢焊接变形。

（2）合理安排焊缝位置。通过合理地安排焊缝的位置，同样能够起到消除不锈钢焊接变形问题的效果。焊缝的实际位置，可能会对焊接的力度造成影响。在进行焊缝位置的选定时，尽可能地选择中性轴对称的位置。焊缝的坡口角度越大，需要投入的焊材金属溶质越多。选择有利于稳固坡度和承受负荷能力的位置，可以提高不锈钢焊接的品质，减少变形问题的产生。此外，在焊接过程中，选择合理的焊缝位置，可以留出适当的焊缝，增强焊接环节的受力能力，同时增强其承受负荷的能力。为了进一步保证构件的稳定性，可以在适当的位置剔除不必要的焊口和焊缝。选择更为合理的焊接位置和焊接坡口，可以在现有的基础上，提高不锈钢焊接的总体品质。并且对不锈钢焊接中出现的纵向、横向、角度、扭曲度和弯曲变形等情况，进行妥善处理。

3 结束语

综上所述，不锈钢焊接工作中，不可避免地会出现产品焊接内应力，焊接之后还会产生残余应力。对此，相关领域的技术人员，要充分地分析出，不锈钢焊接过程中，出现应力变形的具体原因，并从两个方面，分别采取有效的控制措施，对不锈钢焊接的应力问题和变形问题等，进行有效控制。尽可能地降低不锈钢焊接之后，出现残余应力和变形问题，提高不锈钢产业发展水平。

参考文献

[1] 韩鹏.热处理对双相不锈钢焊接应力及其组织与性能的影响[D].兰州：兰州理工大学，2017.

[2] 路浩，邢立伟.基于Sysweld的不锈钢板管焊接应力变形模拟[J].焊接，2013，（09）：35-37，71.