由于焊接應(yīng)力和變形問題的復(fù)雜性，在工程實(shí)踐中往往采用試驗(yàn)測試與理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法來掌握其規(guī)律，以期能達(dá)到預(yù)測控制和調(diào)整焊接應(yīng)力與變形的目的。

　　（2）工藝措施及剖析

　　根據(jù)多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析結(jié)果，不管哪種形式的底板，在焊接工藝上采取的工藝措施大致相同，其主要措施有：

　　① 先焊短焊縫后焊長焊縫，采取分段退焊，由內(nèi)向外依次進(jìn)行。

　?、?nbsp;中心板和內(nèi)環(huán)板之間的焊縫，可由數(shù)名焊工均布對稱施焊，并可同時(shí)進(jìn)行。

　　③ 內(nèi)環(huán)板與外環(huán)板的搭接焊縫暫時(shí)不焊，留待底層壁板與內(nèi)環(huán)板角焊縫施焊完畢后在進(jìn)行焊接。

　　其防焊接應(yīng)力與變形的主要原理要點(diǎn)是：

　?、?焊接后自由收縮

　　② 減少焊接區(qū)與整體結(jié)構(gòu)之間的溫差

　?、?使焊接應(yīng)力盡量減少并均勻布置

　　（3）工藝措施的具體剖析

　　以圖一為例分析

　?、?先焊短焊縫后焊長焊縫的基本原理

　　如圖中的中心板3、4、5短縫，將其由內(nèi)向外焊接為一體，可自由收縮為一整體長條。同理，焊完所有短縫，所有中心板都成為焊接后得到自由收縮、基本無應(yīng)力的若干長條。然后再將個(gè)長條由內(nèi)向外連接起來，也屬于在自由收縮狀態(tài)下成型，這樣焊接應(yīng)力很小，變形也很小。

　　反之，若先焊長縫A、B，則將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四板皆固定在A、B兩長縫上，然后再去焊3、4、5短縫，三段縫必收縮，收縮時(shí)卻受到A、B長縫的限制而不能自由收縮，熱脹時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)力，收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，因而存在較大的焊接應(yīng)力，會產(chǎn)生很大的變形。整個(gè)底板若都這樣焊接或無次序地焊接，底板會產(chǎn)生更大的變形，定會導(dǎo)致底板大量的凸起變形，嚴(yán)重的甚至?xí)?bào)廢，造成重大的質(zhì)量事故。
　?、?所有焊縫均采用分段退焊法、由內(nèi)向外依次基本原理

　　a、分段退焊基本原理 分段退焊的原理與間歇焊和減少焊接線能量的原理基本是一樣的，主要時(shí)縮小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差，從然減少變形；同時(shí)由于頭尾相接的焊接順序，前一段焊縫剛冷卻下來，后一段焊縫的熱量就會給前一段一部分，使其得到一次退火的機(jī)會，同時(shí)減小了前后的溫差，因而消除應(yīng)力、減少變形。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，底板的分段退焊，應(yīng)以一根焊條為一個(gè)循環(huán)，一根焊條約焊200mm，這樣要比500mm~600mm一個(gè)循環(huán)變形要小的多。這樣焊的缺點(diǎn)是接頭增加，降低美觀程度，但比變了形再去處理變形要合算的多（連續(xù)焊的接頭少且平滑）。

　　b、由內(nèi)向外依次進(jìn)行的基本原理 如圖中的短縫3、4、5，應(yīng)先焊4縫，然后再焊3或5縫；長縫A、B，應(yīng)先焊A后焊B。因?yàn)閮砂逑嗪?，焊縫會產(chǎn)生橫向收縮和縱向收縮，又因內(nèi)部是封閉部位，外部屬自由端（越往外越明顯），由內(nèi)向外可使焊縫的橫、縱焊縫自由收縮；反之，若先焊外，自由端被固定，在焊內(nèi)部時(shí)，焊縫的橫、縱向收縮都會受到限制，因而產(chǎn)生較大應(yīng)力，從而產(chǎn)生較大變形。

　?、?底層邊板與外環(huán)板的角焊縫焊完后再焊內(nèi)外環(huán)板之間的對接焊縫

    在討論此焊接順序原理之前，請看一個(gè)受熱變形的實(shí)例，如圖六所示。

 

圖六 氣割周邊受熱形成的中凸變形

　　在一張δ=5mm厚的原平板上割下一個(gè)φ300mm的圓板，割完后便出現(xiàn)中凸變形，這是因?yàn)檫吘壥軣岷笫湛s，相對中部伸長，即常說的中部松邊緣緊。根據(jù)此例可以相應(yīng)的分析：壁板與焊縫有兩條，一條是圖一所示邊板與外環(huán)板的焊縫①、②縫，一條時(shí)內(nèi)外環(huán)板之間的焊縫CD縫，若先焊CD縫，再焊①、②縫，這三條焊縫所產(chǎn)生的收縮量全部疊加在整個(gè)底板的邊緣上，比引起底板的中凸變形；若先焊①、②縫并自由脹縮全冷后再焊CD縫，此時(shí)只有CD一道縫的收縮量時(shí)底板產(chǎn)生中凸變形，因而可*大限度減小變形量。

　　④ 由多名焊工均布對稱施焊的基本原理

　　在探討此原理之前，請看圖七，由于不對稱受熱而引起變形，長條板不對稱受熱而引起變形。在底板的焊接中也要由多名焊工均布對稱施焊，這樣可以防止由于不對稱受熱引起偏心力而引起變形，若對稱受熱，即使有應(yīng)力存在，也不會引起變形，且越往外越明顯，這是因?yàn)閮蓚?cè)的應(yīng)力相等而又有足夠的寬度，不會使中心板產(chǎn)生彎曲。
 

 

圖七 鋼板不對稱受熱產(chǎn)生的變形

　　4、結(jié)論

　　工程實(shí)踐告訴我們，大面積薄板焊接的應(yīng)力和變形的控制必須綜合治理。此工藝經(jīng)實(shí)踐證明對薄板焊接的應(yīng)力和變形能有效地控制。但在工程實(shí)際的運(yùn)用中還應(yīng)具體問題具體分析，不斷地進(jìn)行修改，以達(dá)到*優(yōu)的效果。
大面積薄板焊接變形的控制