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焊接变形类有关论文范文资料,与关于储罐焊接变形的防治措施相关毕业论文怎么写
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【摘 要】油田建设以及原油集输的生产过程中,无论是原料、中间产品,还是最终产品都离不开储存设备,其中又以立式储罐最为常见.储罐组装都离不开焊接,而绝大多数焊接方法都采用局部加热,故不可避免地将产生内应力和变形,而且在一定条件下将影响结构的承载能力.能否保证储罐的焊接质量,关系到国家经济和人民的安全,如果不易事先发现和预防,一旦发生事故,往往造成人身伤亡和财产的巨大损失.下面将对焊接变形产生的原因,影响变形的因素,以及预防和消除变形的措施加以分析.
【关 键 词】储罐；焊接应力；焊接变形
1焊接应力与变形的特殊性
焊接应力与变形主要表现在焊接时的温度变化范围比较复杂,在焊缝上最高温度可高达材料的沸腾点,而离开热源温度急剧下降直至室温.金属在高温下性能随温度发生变化,屈服限σs随时间变化而变化,这些变化必然会影响到整个焊接过程中的应力分布,使问题复杂化.
2焊接残余变形的分类
焊接残余变形是焊接后残余于结构中的变形.大致可以分七类：
（1）纵向收缩变形：构件焊后在焊缝方向发生收缩.
（2）横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝方向发生收缩.
（3）挠曲变形：构件焊后发生挠曲,挠曲可由焊缝的纵向收缩引起也可由焊缝横向收缩引起.
（4）角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移.
（5）波浪变形：焊后构件呈波浪形,这种变形在薄板焊接时最容易发生.
（6）错边变形：焊接过程中,两焊接件的热膨胀不一致,可能引起长度方向上的错边和厚度方向上的错边.
（7）螺旋形变形：焊后在结构上出现的挠曲.
3焊接变形产生的原因
3.1影响纵向收缩变形的原因
同样截面的焊缝可以一次焊,也可以分几层焊成,多层焊每次所用的线能量比单层焊时小得多.每层焊缝所产生的塑性变形区的面积比单层焊时小,而且多层焊时所引起的总变形量并不等于各层焊缝的总和.因为各层所产生的塑性变形区面积是叠加的.所以分的
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3.2影响横向收缩变形的原因
对于对接接头的横向收缩,随焊缝金属量的增加而增加.板厚和坡口角度增大变形也增加,埋弧自动焊的收缩量比板厚相近的手工电弧焊变形小,气焊的变形比电弧焊的大.多层焊时,各层焊缝所引起的横向收缩,以第一层为最大,以后逐层递减,到第五层后,每层焊后收缩小,控制横向变形关键在于控制最初几层,主要是因为随着层数的增加,刚度亦增加,每层焊道所引起的横向收缩则随之下降.
3.3影响角变形的原因
影响角变形的主要因素在于横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布.焊缝正面的变形大,背面的变形小.这样就造成了构件平面的偏转.
角焊缝所产生的角变形包括两方面内容：筋板与主板的角变形和主板本身的角变形.前者的角变形相当于坡口为90°时的对接焊缝的角变形.而对主板来说,它就相当于在平板上进行堆焊时引起的角变形,这两种角变形的综合结果,使丁字形接头两板之间的角度发生破坏了垂直度,也破坏了平板的平直度.筋板与主板就相当于储罐的底板和壁板,主板就想当于底板.
3.4影响波浪变形的原因
该文出处:http://www.sxsky.net/zhengzhi/050315307.html
薄板在承受压力时,当其中的压应力达到某一临界数值时,薄板将因出现波浪变形而丧失承载能力,这种现象称为失稳.板厚与板宽的比值越小,平板也就越容易出现失稳现象,产生波浪变形.降低波浪变形可以从降低压应力和提高临界应力两方面着手.
3.5影响焊接错边变形的原因
影响焊接错边变形的主要原因是焊接过程中对接边的热不平衡造成的.对于两边不同钢度对接钢板,钢度越大位移越小,两边进度不一样,进一步增加错边.对于储罐的罐顶和罐壁身间环焊缝焊接过程中,由于罐顶一侧和罐壁一侧位移不一致,随着焊接向一个方向进行,错边不断增加.
4预防焊接变形的措施
焊接残余变形可以从设计和工艺两个方面来解决.设计上如果考虑得比较周到,注意减少焊接变形,往往比单纯从工艺上来解决问题方便得多.相反地,如果设计考虑不周,则往往给生产带来许多额外的工序,大大延长生产周期,提高产品成本.因此除了要研究工艺措施外,还必须重视设计措施.
4.1设计措施
4.1.1合理地选择焊缝的尺寸和形式
焊缝尺寸直接关系到焊接工作量和焊接变形的大小.焊缝尺寸大,不但焊接量大,而且焊接变形也大.但是并不是焊缝越小越好,因为焊接尺寸太小的焊缝,冷却速度过大,容易产生一系列焊接缺陷,如裂纹、热影响区硬度过高等.因此,在保证结构的承载能力和焊接质量的条件下,设计时应该尽量采用较小的焊缝尺寸.
4.1.2尽可能减少不必要的焊缝
在焊接结构中应该力求焊缝数量少,避免没必要的焊缝.在设计焊接结构中,常常筋板来提高板结构的稳定性和刚性,比如储罐的包边角钢.
4.1.3合理地安排焊缝的位置
在设计时,安排焊缝尽可能对称于截面中性轴,或者使焊缝接近中性轴,这对减少结构的挠曲变形有良好的效果,有可能使焊缝所引起的挠曲变形相互抵消,这在储罐底板和顶板中还是比较实用的.
4.2工艺措施
4.2.1反变形法
这是生产中最采用的方法,事先估计好结构变形的大小和方向,然后在装配时给予一个相反方向的变形与焊接变形想抵消,使焊后构件保持设计的要求.
4.2.2钢性固定法
这个方法是在没有发变形的情况下,将构件加以固定来限制焊接变形.用这种方法来预防构件的挠曲变形,只能在一定程度上减少这种变形,效果远不及反变形法.但是利用这种方法来防止角变形和波浪变形,还是比较好的.4.2.3合理选择焊接材料
焊接材料的选择通常有两种原则：一为“等成分原则”即选用焊接材料在化学成分上与母材相同；二为“等强度原则”即选用的焊接材料在化学成分上与母材相近,主要保证焊接接头的强度与母材相同,提高焊缝质量.
4.2.4合理地选择焊接方法和规范
选择线能量较底的焊接方法,可以有效地防止焊接变形.如采用CO2半自动焊来代替气焊和手工电弧焊,不但效果高,而且可以减少薄板结构的变形.如果在焊接时,没有条件采用线能量较小的焊接方法,又不能进一步降低规范,则可采用直接水冷,或采用铜冷却块来限制和缩小焊接热场的分布,达到减小变形的目的.对于储罐焊接可以采用氩弧焊打底,手工电弧焊填充的方法焊接.
5矫正焊接变形的方法
5.1机械矫正法
利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形,使两者互相抵消.除了采用压力机外,还可以用锤击法来延展焊缝及周围压缩塑性变形区域的金属,达到消除焊接变形的目的.这方法简单,经常用来矫正不太厚的板结构.劳动力强度大,表面质量不好,是锤击法的缺点.
5.2火焰加热矫正法
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火焰加热矫正法是利用火焰局部加热时产生压缩塑性变形,使较长的金属在冷却后收缩,来达到矫正变形的目的.火焰加热法采用一般的气焊焊炬,不需要专门的设备,方法简便,比较机动,可以对储罐的变形进行矫正,关键在于正确地选择加热的位置和加热范围.
6小结
通过对焊接变形产生的原因,影响的因素进一步的分析,来制定预防和消除变形的措施,以及在发现变形后处理的方法.对于储罐来说,可以通过合理选择焊缝尺寸和形式、减少不必要的焊缝、合理安排焊缝位置等设计措施预防变形.通过反变形法、钢性固定法、合理选择焊接材料、合理选择焊接方法和规范、合理选择焊接装配顺序等工艺措施防止变形.当发现变形后可以采用机械矫正法或火焰加热矫正法进行矫正.
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