电渣焊焊缝收缩规律及结构下料尺寸的确定

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电渣焊焊缝收缩规律及

结构下料尺寸的确定

李胜勇,江　勇

(马钢股份公司钢铁结构分公司,辽宁马鞍山243021)

摘要:通过测量I形对接接口管极电渣焊焊缝的横向收缩量,分析其收缩量大小与焊缝长度、焊件厚度和组对

间隙之间的关系,为电渣焊焊接结构下料尺寸的确定提供了依据。

关键词:收缩量;下料尺寸;电渣焊

中图分类号:TG448　　　文献标识码:B　　　文章编号:1001-2303(2001)12-0035-02

ShrinkrulesofseamweldedbyESWanddeterminationofthesizeofworkpiece

LISheng2yong,JIANGYong

(BranchCompanyofsteelstructure,MaansanStockCompany,Maanshan243021,China)

Abstract:Therelationsoftheshrinkdegree,seamlengthandworkpiecethicknessareanalyzedbymeasuringthetransverseshrinkofseamwithtypeIgroove,whichisweldedbyelectro-slagwelding.Theresultscanbeusedtoselectthesizeofworkpiece.Keywords:shrinkdegree;sizeofworkpiece;electro2slagwelding

　　管极电渣焊常用于中厚板焊接,如大型高炉炉壳的立缝、压力容器和梁柱的接料缝等,由于管极电渣焊组对间隙较大,焊缝的横向收缩量也较大,对技术要求较高的结构的几何尺寸产生严重影响。因此,掌握焊缝收缩量与焊缝长度、焊件厚度和相对间隙之间的变化规律,为开发板件结构CAD/CAM技术创造条件。

测点,标定长度为200mm,焊接前测量并记录测点之间的距离,焊后24h重新测量,以两次测量结果计算并记录测点之间的距离,焊后24h重新测量,以两次测量结果计算焊缝的实际收缩量。

1　焊接的基本条件及测量方法

为了提高测量的有效性和准确度,以处于强制约束状态的工程实体作测量对象,坡口形式为Ⅰ形,被测焊缝焊件厚度分别为25mm、34mm、40mm、50mm、56mm,焊缝长度为1039～3660mm,其组对

间隙下端为22～26mm,自下而上以2mm/m的梯度增加。

测量方法如图1所示。在焊缝组对完毕后,沿焊缝的长度方向分别在上、中、下3个位置选定一个　　收稿日期:2001-10-12作者简介:李胜勇(1964-　　

图1　测量方法示意图

2　焊缝收缩量与焊件厚度的关系

对下端组对间隙均为2mm,厚度为25～56mm几条焊缝下端的收缩量进行测量,测量结果如表1所示。

),男,安徽巢湖人,工程师,从事钢结构加工、安装工作。

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生产与应用　　　　　　　　　　　　电焊机,Vol131,2001(12)

表1　不同厚度焊件焊缝收缩量

焊件δ厚度2534405056/mm焊　缝3.22.93.13.52.83.23.43.63.53.9收缩量3.43.13.43.73.93.93.23.93.84.4ΔL/mm3.23.53.63.04.13.24.2———

　　从表1可知,虽然焊缝的收缩量随着焊件厚度的增加而略有加大,但没有明显的正比例关系,且波动性较大,其收缩量绝大多数在3～4mm范围之内,因此焊缝的收缩量随焊件厚度变化而发生的变化量可忽略不计,不论厚度如何,在组对间隙为24mm的前提下,焊缝的收缩量可按3～4mm考虑,焊件厚度大时取上限,反之取下限。

3　焊缝收缩量与焊缝长度的关系

被测对象为组对间隙(下端)大致相同,厚度为

50mm电渣焊缝的上、中、下3个位置,其中组对间隙自下而上以2mm/m的梯度增加,测量结果如图2所示(每种长度焊缝上、中、下3个位置各测4个点)。可见焊缝的收缩量随焊缝长度的增加而增加,其变化值近似为2L/1000mm(L为焊缝长度,单位:mm)。

图2　焊缝收缩量与焊缝长度散布图

4　焊缝收缩量与组对间隙的关系

为避免焊接过程和其他因素的影响,对厚度

40mm不同组对间隙焊缝的下端收缩量进行统计,收缩情况如表2所示。

表2　不同组对间隙焊缝的收缩量

组对

α间隙2223242526/mm焊　缝3.23.13.43.02.93.54.03.14.34.5收缩量3.84.03.23.63.43.73.43.35.0—ΔL/mm2.9—3.52.94.14.23.84.1——

　　根据表2统计的收缩量可以看出,在不涉及焊接过程而发生变化的情况下,同一部位不同组对间隙焊缝的收缩量在3～4mm范围之内,工艺要求的

组对间隙为23～25mm(有个别异常点),但随着焊接过程的进行,其焊缝按2L/1000(L为焊缝长度,单位:mm)的规律收缩。因此,电渣焊焊缝某一部位的横向收缩量ΔL(单位:mm)可通过下式计算:

ΔL=(3～4)+2L/1000。

5　结构下料尺寸的确定及预组装方法

对于有并列几条电渣焊焊缝的结构,在制作下料时,既要考虑到组对间隙,又要考虑到焊缝的收缩量。由于焊缝的收缩量与焊缝长度的变化关系(2L/1000),是随着焊接过程的进行而发生的。为了满足电渣焊工艺要求,2L/1000的收缩量只能通过结构组装时扩大预留,不可在下料时考虑。因此,有并列几条电渣焊焊缝结构的下料尺按下式确定:

结构下料尺寸=理论尺寸-组对间隙总和+

(3～4)×焊缝数量,其中,组对间隙为焊缝下端工艺要求的数值。

一般情况下,结构加工成形后,需要进行预装,以便检查其椭圆度等有关尺寸,预装时下端组对间隙为工艺要求的组对间隙减去3～4mm,且自下而上与下端保持一致。

焊前正式组装时,为了保证电渣焊能够顺利施焊,其下端组对间隙为工艺要求的数值,自下而上按2L/1000mm调整增加,这样焊接完成以后,结构的

几何尺寸与技术要求基本一致。

特别指出的是,上述一系列变化关系及其得出的计算公式,是以电渣焊焊接过程顺利进行为条件的。由于电渣焊工艺的局限性,其焊接过程中不可

避免地存在断弧等焊接中断现象,为此焊接前必须采取强行固定措施,避免异常现象发生时结构尺寸失控。

6　结论

a.采用电渣焊焊接的结构下料时,在Ⅰ形对接

坡口的适用范围内,需要考虑的收缩量值为3～4mm。

b.为了满足电渣焊工艺要求,焊前组装间隙的

原则为:下端工艺要求自下而上按2L/1000mm增加。