火焰校正方法

浅谈火焰校正
摘要由于材料、设备、运输等因素的影响，会引起原材料的变形，而在制造过程中有切割变形、焊接变形、运输变形及吊装变形；对于这些变形，通过实践与初步的理论分析，对校正的工序进行了探讨，并对校正的温度、加热时间、加热范围进行了研究，对校正的位置作了一般性讨论。

关键词火焰校正位置时间温度加热工序
在钢结构制造过程中，由于材料、设备、运输等因素的影响，会引起原材料的变形。

在制造过程中有切割变形、焊接变形、运输变形及吊装变形等。

在这些变形中，像原材料的变形可采用平板机或卷板机来消除变形，而像翼板小于60毫米的“H、T”等规则物体的焊接变形则可以通过翼缘校直机校正龟背，其它变形和大尺寸的工件的就无法通过校直机来校正，尤其是焊接后的复杂外形就更加无法采用校直机校正，而是一般采用火焰校正的方法。

引起这些变形的原因是由于构件或原材料受到外力或者内力的作用，会引起拉伸,压缩,弯曲,扭曲或复合变形。

各种变形的产生原因分析如下：
原材料的变形:
生产时轧辊的变曲或间隙和速度分布不一致时会在宽度方向产生机械应力引起变形；存放不当引起的变形，存放的多、堆放的时间长因自重而引起
朔性变形,运输吊装不正确会引起物体变形或将物体吊坏等。

切割变形：
因氧气乙炔火焰高温时切边的金属的冷热收缩不一致，使切口在切割加热边向外弯曲，冷却后内应力使加热边向内弯曲.
组装变形：
组装时许多板料由于多方面的原因需要用外力强行组合,使得组装件在焊接前就因残余应力而产生了变形。

焊接变形：
焊接产生的不均匀温度场使构件因焊接的热变形无法自由伸缩机遇产生的温度应力造成的变形。

加热温度达到一定程度就会影响组织的形变而造成的变形。

各种变形中以焊接变形最为严重，而焊接变形又可分为如下几种:纵向收缩变形：构件沿长度方向的收缩.
横向变形：构件沿焊缝的垂直方向收缩。

挠曲变形：构件焊后由于纵向或横向收缩变形引起。

角变形：构件的平面绕焊缝产生的角变形。

波浪变形：构件产生的平面弯曲.其中我公司20－40毫米的钢板最容易产生这种变形。

错边变形：两种不同材质焊接时由于热膨胀不一致而产生的变形，分为长度和厚度方向的错边。

螺旋变形：扭曲变形。

复合变形:以上各种变形的汇总.
火焰校正的原理：
用火焰对校正工件变形部位加热时，其加热部位和附近钢材随温度升高而膨胀，而周围部位的大部分钢材处于常温下并不膨胀，相对比较稳定，阻碍和压抑受热部位膨胀，使加热部位受到径向反作用力。

在温度超过金属的屈服点时就会产生塑性压缩变形，而停止加热时随着温度的降低，高温下产生的局部压缩变形量依然保留下来，由于冷却则产生收缩应力，使其纤维收缩则变短从则达到校正的目的。

依照虎克定律有：ε=fs/E,其中E为钢材的弹性模量，E=206Mpa,fs为钢材的屈服强度，ε为钢材的应变。

而钢材在温度变化时的应变有如下的公式：ε=α△T,其中α为钢材的线膨胀系数，与常温相比，温度达到△T℃时会产生塑性变形，△T=fs/(E*α)。

在没有达到△T 以前是弹性变形，而弹性变形是会恢复的。

总之火焰校正的基本方式就是将工件松的部位收缩变紧，即使晶格间距由长变短。

加热温度与变形量成正比的关系。

一般的说，小于200度时无明显的校正效果，而大于900度时会达到奥氏相变温度，使内部组织发生组织变化，晶粒变得粗大。

钢材校正时温度的颜色判断见下表：
火焰的分类:
. 外焰:适用于各种管件的矫正。

中焰:温度最高适用于低碳钢。

.
内焰:适用于焊接。

火焰校正适用的种类：焊接件、铆接件、毛坯件、成品件、压装件、碳钢、有色金属、低合金钢，而对铸铁件、高合金钢及高碳钢不宜采用。

火焰校正法的特点：操作方便，使用设备简单，校正速度快，效率高，经济效率好，适用面广。

经过长期的实践，我们总结出钢结构校正方法及适用的情况如下：
一单板校正:
a类:一般在凸处加热,采用线形(带状)加热法,温度及宽度一般视钢板厚度及变形大小而定;如厚度为100毫米的1米×1米的柱底板，凸处3毫米，烤的宽度为120毫米红点深度为25－30毫米，温度为300度左右，；而厚度为30?毫米，宽度为350毫米焊接接口凸处为20毫米，烤的宽度约为80－100毫米，温度约为300度左右，红热深度约为10毫米左右. 附图一单板A 类
b类:实践中一般在弯曲最多点加热,(加热大小及温度视板材厚度及弯曲大小而定);如一次校正不到位时,等其冷却后利用相同的方法继续下去.还有一种方法,首先在弯曲最多点烤一个圆点,要求板两面温度基本相同,而且红透,冷却后从旁边补火,直至合符要求;如板厚为50毫米，D=200毫米，长度为10米，弯曲为10毫米，先选择性的烤六个圆点，直径大小约为70毫米。

温度为600度左右，冷却后在圆点边补火，补火大小为直径100毫米,温度同前，直到合格为止。

如果板厚大于40mm，宽度在200~800mm中间，长度又较长时，一般将板坎起校正，效果较好而且可以节约成本和人力。

附图二单板B类
c类:此类板一般为扭曲，通常为冷压反变形或是加外力后加热消除应
力。

附图三单板C类
二 H型梁校正方法及顺序:
a 先将两翼板平面度校正（见工艺流程上标准），我厂除垂撑（板厚在30mm以上）及板厚在60mm以上的柱子外，一般利用翼缘校正机进行校正。

b 90度校正：在大于90度方向对腹板进行线性加热,加热温度视板厚度而定（如板厚为10毫米，角度为100度，加热温度为150度左右的线状，即烤炬移动速度约为1m/20秒）,对腹板厚度大于20毫米且角度变化较大时为了做到又快又好可适当添加外力,但需注意的是加外力时角度校正量因弹形变形而要适当大一点点。

c 平、侧弯校正:具体方法同单板校正基本相同,但要控制好温度,侧弯烤点要多且温度不易过高，如板厚为20毫米，D为350毫米，长度为8米，弯曲为6毫米,一般选择4或5个点，烤点大小为70毫米左右的半圆，温度为450度左右;平弯校正时对薄板一般先烤翼板,而厚板的平弯较大时，则先在腹板上烤火,冷却后再在翼板上较火；如翼板厚度为60毫米，腹板厚度为40毫米，宽度为720毫米,高度为500毫米，长度为8米，弯曲为12毫米，一般在腹板上较4～5点，三角形大小为120*180毫米的等腰三角形，120为底边长，温度为500度左右，在翼板上烤火宽度为100－120毫米，红焰深度
约为25～30毫米,温度约为450～500度.
d扭曲校正: 先看扭曲点位置, ,如在翼板,则在翼板上烤斜火，斜火方向是高点对高点约为45度，对板厚20毫米以下的H型梁扭曲为3毫米，翼板一般斜 4 火，(依照经验，一般上下各烤一火，则扭曲变量为~火焰宽度为25毫米～40毫米，温度约为300～350度(考虑加热方向,对薄板可适当加上外力),如在腹板上,则在腹板上加斜火，方法同上,温度在200度左右;扭曲校正完毕后还会产生局部的侧弯变形，要进一步完善，使之整体符合校正要求。

三槽钢及槽钢梁校正方法及顺序:
a 90度方向校正:方法同前（主要针对组合成槽钢形式的焊接梁）.
b 平侧弯校正:对于槽钢平侧弯校正,在纳雍一号炉的钢性梁的校正，槽钢中间焊接夹板后平侧弯变形较大，一般一根十米长的槽钢焊接后平弯一般在50～100毫米左右，则至少要分二步走：第一步，选择性在槽钢窄边同时校4～5个圆点，烤火大小约为40～50毫米的圆，火焰的温度约为300度，即每个烤点估计在30秒左右，冷却后看看效果，如不行的话再校之，直到符合要求，若校多了，则在其二背面筋上反校，长度约为200－300毫米，宽度为25～35毫米，时间约为40秒；第二步：侧弯校正，在凸边窄边靠角筋处校火，宽度不能超过窄边的一半，温度为250～280度左右，长度一般在300
毫米，有时会长度达到一米，在实际作业中要考虑其它因素；槽钢形式的组合梁在校正好90度后，如果梁高600毫米，梁长米宽度为150毫米,那么角度校正好后，应在窄板上有选择地同时校7或8个圆点，其直径约为70毫米，然方法基本同槽钢梁，本人曾经在别的书上看到过有利用两把烤矩同时加热校正的方法,但是在实际工作中还是我们的方法比较适用。

附图四槽钢梁校正
四箱形梁校正(附图五)
a 翼板边缘平面度校正: 加热方法采用线性加热,内侧宽度略宽于外侧边.
b 平弯校正:先烤腹板,（基本型是同时上拱），冷却后加温翼板, 附图六.
c 侧弯校正:先在翼板上校圆点，大小约为翼板宽度的2/5，冷却后再补火，补火范围一般为翼板边缘加焊缝，大小略大于圆点，为半圆形。

d 扭曲校正:如果焊接时不加以控制的话,几乎所有的箱形梁均会产生扭曲,校正方法有二个,（1）:施加外力后烤斜线,则需注意斜线的起、转折点基本要能连接（除起点终点外），且温度, 宽度需加以控制；本人在实际作业过程中一般一个圈能校正扭曲～毫米左右；（2）：对于翼板大于30毫米，高度超过600毫米，长度约为4米，扭曲量较大时需要采用以下方法：加外力
后校正直线圆圈，加热宽度在100～120毫米左右，温度在400～500度左右，红热深度达到板厚的70%。

使用这种方法时一般来说该梁会缩短部分量. 附图七
五大型H梁校正:
翼板平面度校正时必须是先校正龟背,腹板校正平面弯曲时必须加外加力,且只能为点状；如果不加外力时，则烤点一般是先外后内，温度约为200度左右，具体数据尚在进一步实验中.平面弯曲量较大时，最佳方案是烤焊缝和烤龟背同时进行，这在我们公司制作的耒阳大板梁得到了实践的检验。

六角钢校正:
一般采用点状加热,红热范围约为角钢宽度的2/5，烤点两边能见红点，如果角钢内弯时，在筋部不超过1/2处校火，外弯时则以点状校火，在益阳大板梁中，由于运输的变形，大板梁腹板上角钢变形31mm，我们用此方法只用五火就校正好了这根角钢。

附图八
七管子及管排校正:
a 管子校正主要针对联箱,在短管焊接好后变形较大,选择烤点在短管焊接的正背面,采用点状加热，大小约为60毫米的圆，温度约为400度，红热深度约为80%。

b 管排校正平弯时选择平弯最明显点,隔一根采用带状加热,温度不大于200度.侧弯时先可对管子连接件采用两面加热,温度约小于200度,等到其冷却后,则可在顶点管子处采用带状加热,范围约是管子圆周的1/3，温度约为150～200度，如果温度和范围较大的话，管子直径将缩小，影响其外观。

八复杂连接体校正:
此类物体一般结构较为复杂，在我们公司主要表现为水工产品，针对此类物体校正时，一定要注意烤点的位置，而且必要时加外力.如水工产品中的侧轨校正，侧轨在不锈钢板没有焊前应基本校平，不锈钢焊接后需在其内侧焊缝下校火，温度在200度左右，弧度校正时一般采用冷压；平弯校正时一般采取腹板、翼板同时校正，因为侧轨在弧度校正后，平弯都在20毫米左右，方法基本同以前的H型梁，而侧轨的扭曲校正我们有一个不同的方法，侧轨的扭曲校正, 一般在内侧看起来扭曲的H型钢上校斜火，宽度一般在30～50毫米，长度一般在超过内侧工字钢100～150毫米，温度在300度左右，一般每斜火能校正扭曲～毫米（这是我们在我们公司金工车间校正碗米坡闸门中的侧轨时得出的经验）。

九不锈钢制品校正:
一般不采用火焰校正，原因是，（一）不锈钢对温度很敏感，稍一加热会
使其表面急剧变形；（二）不锈钢制品反缩收差。

在水工产品侧轨底坎等校正中发现经火焰校正后的不锈钢表面会产生凸处即接合面会出现空洞。

十长板宽板厚板纵向焊接后的校正：
这种板材拼接在我们公司主要表现在大板梁的制作上,其实在拼接过程中,如果及时翻边(及时反变形)的话,基本可以不需要校正.相反的话侧需要大量的氧气和乙炔.在纳雍电厂大板梁制作中我们发现按图九进行校正效果较好，即在焊缝上烤圆点,园点大小约为焊缝的倍，园点后的尾部约为80~120mm，温度视变形大小和板厚而定。