時間：2022-10-02 19:30:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇焊接應力，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
力的概念是在工程實踐中建立的，可以通過力的作用效果感受它的存在。我們將力使物體的運動狀態發生改變的效應稱為外效應；我們將力使物體發生的形狀的變化的效應稱為內效應。作為焊接結構中的力學問題研究的是力的內效應，當材料變形時，桿件內部質點之間產生了用來抵抗變形、企圖使材料恢復原狀的抵抗力，這種因外力作用而引起構建內部之間的相互作用力，簡稱內力。外力越大，內力隨著增大，變形也就越大，當內力超過一定強度極限時，桿件就會被破 壞。桿件在外力作用下，單位面積上的內力稱為應力；桿件非外力作用下，單位面積上的內力稱為內應力。對于金屬材料構件當所受應力大于等于屈服強度，構件就會產生塑性變形并且不能回復；當所受應力小于屈服強度，構件就會產生塑性變形，因此工程上常用應力衡量構件受力的強弱程度。
一、焊接應力與變形產生的原因
通常，我們把焊接時不均勻加熱看成產生焊接應力與變形的根本原因，焊接應力與變形是由多種因素交互作用而導致的結果，如材料因素、工藝因素和結構因素等。若僅就其材料本身的物理性質和力學性質引起的內拘束條件影響而言，焊接應力與變形產生的原因可表述如下：焊接熱輸入引起材料不均勻加熱，使焊縫區熔化，在熱傳導作用下致使焊接接頭形成了高溫區，材料的發生熱膨脹則受到周圍母材形成的低溫區域的限制，產生不均勻的壓縮塑性變形；在冷卻過程中已產生的壓縮塑性變形的這部分材料又受到周圍材料的限制而不能自由收縮，不同程度上又被拉伸而卸載；與此同時熔池凝固金屬冷卻收縮也產生相應的應力與變形，也就是高溫焊縫區受到拉應力，在焊接接頭區產生了縮短的不協調應變。
與焊接接頭區產生的縮短不協調應變相對應在構件中會形成自身相平衡的內應力，即為焊接應力。焊接接頭區金屬在冷卻到較低溫度時，材料恢復到彈性狀態；此時若有金屬組織變化，則伴隨體積變化出現相變應力。
二、焊接應力與變形關系的闡述
在焊接過程中，焊縫金屬在熱膨脹過程中受到處于相對低溫區的母材金屬的內拘束和結構外拘束，不能夠自由膨脹而產生壓應力，壓應力大于屈服強度時，這樣就產生了壓縮塑性變形，隨著變形量的增加，焊接應力減小，焊接變形成了應力的釋放形式，由于材料還未成為完全塑性材料，在材料內部還會產生壓縮彈性變形，為使整個構件平衡，接頭高溫區產生壓應力，母材低溫區產生拉應力。
在焊接接頭冷卻過程中，產生壓縮塑性變形的焊縫區由于不能恢復到原來狀態，要縮短，由于內外拘束條件的限制，焊縫金屬產生了拉應力，屈服點卻隨溫度的降低而升高，因此焊縫產生了一定量的拉伸應變，并未完全拉伸而卸載，即焊接拉應力在焊縫拉伸過程中有所減小，當減小到屈服點以下就以彈性應變的方式存在于焊接構件當中，即產生拉應力，為平衡與此構件當中產生了的焊接壓應力，最終整個構件在一拉一壓應力作用下平衡了，且構件面積變小。
由此可見焊接應力與變形總是成對出現，在焊接應力、溫度和屈服強度的對比的條件下相互轉化，溫度升高，屈服強度降低，變形增加，焊接應力減小；反之，屈服強度降低，變形減小，焊接應力增加。
三、防止焊接應力與變形的措施
在了解焊接應力與變形原因和關系的基礎之上，采取措施控制應力與變形總的原則是控制應力，就得增加焊接結構的變形量；控制變形，就得增加焊接結構的應力，這就根據結構的具體條件而定，主要從以下三個方面入手。
從原因上控制金屬材料的選擇、結構的設計、焊接熱輸入著眼，設計上采用塑性好的金屬材料作為焊接結構材料；用其他結構代替焊接結構；采取工藝措施配合低的焊接熱輸入，縮小不均勻加熱的程度；在滿足使用條件的前提下，盡量減小焊縫的數量和尺寸，比如斷續焊代替連續焊，盡量不開坡口等；合理的結構設計，最終減少焊接構件的內外拘束條件，以求產生的焊接應力最小，焊接變形也隨之減少。
從焊接過程中控制裝配焊接順序、焊接材料的選擇、裝夾條件、施焊順序，施焊工藝等，影響構件的受熱不均勻程度、焊接接頭的拘束狀態，焊縫的受熱變化的條件，進而影響焊接應力與變形的產生和相互轉化。
從焊后消除應力熱處理把金屬構件加熱到力學熔點以上，屈服點急劇降低接近于零，讓應力釋放產生應變，把焊接應力消除80％-90％；還是火焰矯正變形時利用局部加熱至力學熔點之上而未發生相變的溫度區，如鋼600℃～800℃，讓構件產生較大的壓縮塑性變形，進而在快速冷卻過程中產生較大的收縮變形以矯正焊接變形等，都是建立在焊接應力與變形產生的原因和轉化關系的把握之上。
四、結論
焊接熱輸入的不均勻產生的壓縮塑性變形是產生焊接應力與變形的根本原因；工藝因素和結構因素構成焊接應力和變形產生的外部拘束條件；在焊接過程中隨著內外拘束條件的增加，壓縮塑性變形增加，焊接應力以壓應力為主，反之焊接應力增加，焊接應力以拉應力為主；控制焊接應力與變形的轉換關系應從屈服強度和焊接應力的對比中入手。
參考文獻
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[2]邱葭菲.焊工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.
【關鍵詞】建筑鋼結構 焊接 應力 變形控制
一、產生原因分析
1.焊接應力
焊縫溫度冷卻至室溫后，在整個接頭區內焊縫及近縫的拉應力與母材的壓應力區域達到平衡，這時應力狀態稱為焊接殘余應力，形成焊接應力。
2.焊接變形
在焊接應力的作用下，如果焊件的約束較小，則焊件會產生形影的尺寸變化或彎曲或翹曲變形，稱為焊接變形。
3.焊接應力與焊接變形產生原因
在焊接過程中，在不均勻加熱使得焊縫及其附近的溫度很高，而遠處大部分金屬不受熱，其溫度接近室內溫度。這樣，不受熱的金屬部分便阻礙了焊縫及近縫金屬的膨脹和收縮，因而，焊縫就產生了不同程度的收縮和內應力（縱向和橫向），就造成了焊接結構的各種變形。金屬內部晶粒組織的轉變所引起的體積變化也可能引起焊件的變形，這也是產生焊接應力與變形的根本原因。
4.焊件殘余應力與變形危害
在焊接過程中焊件將發生變形，隨著變形的產生，焊件內的應力狀態也發生變形，而焊完并冷卻后所留下的變形不是暫時的而是殘余的。通常焊接的殘余變形和應力是同時訊在的，但在一般焊接結構中殘余變形的危害性比殘余應力大得多，它使焊件或不見尺寸改變而無法組裝，使整個構件喪失穩定而不能承受荷載，使展品質量大大降低，而矯正卻要浪費大量的人力和物力，有時還導致產品的報廢。同時焊接裂紋的產生往往和焊接殘余應力和焊接變形有著密切的關系。有的金屬由于焊后產生了殘余應力而使其適用性能大為下降，從而對這類金屬的焊件生產工藝上就存在大量困難。因此，在制造焊接結構時，必須充分了解焊接時應力發生的機理和焊后決定工件變形的基本規律，以控制和減小它的危害。
二、鋼結構焊接應力、變形分析與控制
1.焊接變形的控制措施
全面分析各因素對焊接變形的影響，掌握其影響規律，即可采取合理的控制措施。
（1）焊縫截面積的影響
焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大，冷卻時收縮引起的塑性變形量越大，焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的，而且是主要的影響因素，因此，在板厚相同時，坡口尺寸越大，收縮變形越大。
（2）焊接熱輸入的影響
一般情況下，熱輸入大時，加熱的高溫區范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區增大。
（3）焊接方法的影響
多種焊接方法的熱輸入差別較大，在建筑鋼結構常用的集中焊接方法中，除電渣焊以外，埋弧焊熱輸入量最大；在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下，埋弧焊收縮變形最大，手工電弧焊居中，CO2氣體保護焊最小。
（4）接頭形式的影響
在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方法等因素條件相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。
①表面堆焊時，焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母線的約束，而且加熱只限于工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束，因此，變形相對較小。
②T型角接接頭和搭接接頭時，其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似，其橫向收縮值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。
③對接接頭在單道（層）焊的情況下，其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大，在單面焊時坡口角度大，板厚上、下收縮量差別大，因而角變形較大。雙面焊接時情況有所不同，隨著坡口角度和間隙的減小，橫向收縮減小，同時角變形也減小。
（5）焊接層數的影響
①橫向收縮；在對接接頭多層焊接時，第一層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規律，第一層以后相當于無間隙對接焊，接近于蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規律相似，因此，收縮變形相對較小。
②縱向收縮；多層焊接時，每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多，加熱范圍窄，冷卻快，產生的收縮變形小得多，而且前層焊縫焊成后都對下層焊縫形成約束，因此，多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多，而且焊的層數越多，縱向變形越小。在工程焊接實踐中，由于各種條件因素的綜合作用，焊接殘余變形的規律比較復雜，了解各因素單獨作用的影響便于對工程具體情況作具體的綜合分析。
所以，了解焊接變形產生的原因和影響因素，則可以采取以下控制變形的措施：
a.減小焊縫截面積，在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下，盡可能采用較小的坡口尺寸（角度或者間隙）。
b.對屈服強度345MPa以下，且硬性不強的鋼材采用較小的熱輸入，盡可能不預熱或適當降低預熱和層間溫度；優先采用熱輸入較小的焊接方法，如CO2氣體保護焊
c.厚板焊接時盡可能采用多層焊代替單層焊。
d.在滿足設計要求情況下，縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可采用間斷焊接發。
e.雙面均可焊接操作時，要采用雙面對稱坡口，并在多層焊時采用與構件中和軸對稱的焊接順序。
f.T形接頭板厚較大時采用開坡口叫對接焊縫。
g.采用焊前反變形方法控制焊后的角變形。
h.采用剛性夾具固定法控制焊后變形。
i.采用構建預留長度補償焊縫縱向收縮變形，如H形縱向焊縫每米長可預留0.5～0.7mm。
j.對于長構件的扭曲，主要靠提高板材平整度和構件組裝精度，使坡口角度和間隙準確，電弧的指向和對中準確，以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。
k.在焊縫眾多的構件組焊和結構安裝時，要采取合理的焊接順序。
l.設計上要盡量減少焊縫的數量和尺寸，合理布置焊縫，除了要避免焊縫密集以外，還應使焊縫位置盡可能靠近構件的中和軸，并使焊縫的布置與構件中和軸相對陳。
2、焊接應力的控制措施
構件焊接時產生瞬時內應力，焊接后產生殘余應力，并同時產生殘余變形，這是不可避免的現象。焊接變形的矯正費時費工，構件制造和安裝企業首先考慮的是控制變形，往往對控制殘余應力較為忽視，常用一些卡具、支撐以增加剛性來控制變形，實際上增大了焊后的殘余應力。對于一些本身剛性較大的構件，雖然變形會較小，但卻同時產生較大的內應力，甚至產生裂紋。因此，對于一些構件截面厚大、焊接節點復雜、拘束度大、鋼材強度級別高、使用條件惡劣的重要結構件要注意焊接應力的控制。控制應力的目的是降低其峰值使其均勻分布，其控制措施有以下幾種：
2.1減小焊縫遲勛；焊接內應力由局部加熱循環而引起，為此，在滿足設計要求的條件下，不應加大焊縫尺寸和層高，要轉變焊縫越大越安全的觀念。
2.2.減小焊接拘束度；拘束度越大，焊接應力越大，首先應盡量使焊縫在較小拘束度下焊接，盡可能不用剛性固定的方法控制變形，以免增大焊接拘束度。
2.3.采取合理的焊接順序；在焊接較多的組裝條件下，應根據構件形狀和焊縫的布置，采取先焊收縮較大的焊縫，后焊收縮量較小的焊縫；先焊拘束度較大而不能自由收縮的焊縫，后焊拘束度較小而能自由收縮的焊縫的原則。
2.4.降低焊件剛度；創造自由收縮的條件。
2.5.錘擊法減小焊接殘余應力；在每層焊道完后立即用源頭敲渣小錘或電動錘擊工具均勻敲擊焊縫金屬，使其產生塑性延伸變形，并抵消焊縫冷卻后承受的局部拉應力。但根據焊道、坡口內及蓋面層與母材坡口面相鄰的兩側焊道不宜錘擊，以免出現熔合線和近縫區的硬化或裂紋。高強度低合金鋼，如屈服強度級別大于345MPa時，也不宜用錘擊法消除焊接殘余應力。
2.6.采用拋丸機除銹；通過鋼丸均勻敲打來抵消構件的焊接應力。
四、結束語
綜上所述，在施工過程中一定要了解焊接工藝，采用合理的焊接方法和控制措施，以便減少和消除焊接后殘余應力、殘余變形。在實踐中不斷總結、積累焊接經驗，綜合分析考慮各種因素，以保證工程中的焊接質量。
參考文獻：
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[2]朱青松.焊接應力和變形對鋼結構承載力的影響分析[J] 城市建設 2011（35）
[3]王華民 .大型鋼結構建筑安裝技術研究[J] 天津建設科技 2011（21）
關鍵詞：現場環境；侯剛班；焊接應力；影響
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.013
0 前言
隨著鋼結構技術的不斷完善，厚鋼板在鋼結構橋梁中的應用越來越廣泛，能夠在一定程度上提升鋼結構橋梁的質量。但是，我國對于厚鋼板焊接技術的研究還處于初級階段，在實際應用過程中經常會因為剛度過大而產生焊接殘余應力，降低鋼結構的使用性能。為此，還需要針對各種因素對厚鋼板焊接應力影響的分析。現場環境是造成厚鋼板焊接應力缺陷的主要因素之一，其中的溫度、濕度、風力等都會降低鋼結構的使用性能，還需要進一步完善。
1 現場環境因素給厚鋼板焊接造成的缺陷
（1）氣孔。在現場環境因素的影響下，厚鋼板焊接過程中經常會出現電弧不穩定、失去有效保護等問題，在一定程度上增加了周圍氣體的溶入，大量氣體被焊接熔池所吸收，在厚鋼板焊接位置形成氣泡，如果這些氣泡不能夠及時排除，就會殘留在厚鋼板焊接位置形成氣孔，降低厚鋼板焊接的質量。常見的氣孔類型有兩種：氫氣孔和CO氣孔。
氫氣孔主要存在與焊縫表面，一般產生于低碳鋼和低合金鋼焊接過程中，氣孔內部比較光滑。當厚鋼板焊接過程中處于濕度比較大的現場環境當中，就會在鋼材表面形成結露，增加了鋼材表面的水分，焊條藥皮受潮的情況比較嚴重，再加上低溫環境焊接，大量的氫元素還沒來得及上浮就被焊接在鋼結構當中，在焊接部位形成氫氣孔。
CO氣孔是因為焊件表面的鐵銹和氧化鐵皮在加熱的過程中合成的CO氣體沒有及時排除而在厚鋼板焊接表面形成了條蟲狀的內部氣孔。另外，因為在發生化學反應的過程中也會分解出氫離子，在一定程度上增加了氫氣孔的數量[1]。
（2）裂紋。裂紋是厚鋼板焊接過程中影響最為嚴重的缺陷，在很大程度上加重了鋼結構在實際應用過程中存在的安全隱患。裂紋缺陷的存在能夠減少結構承載截面，同時產生嚴重的集中應力，很容易在實際應用過程中發生斷裂的情況，引發非常嚴重的安全事故。與現場環境因素相關的厚鋼板焊接裂紋缺陷類型有兩種：冷裂紋和熱裂紋，其中冷裂紋一般產生于厚鋼板焊接之后冷卻的過程，具體表現為延遲現象，集中分布于熱影響區。熱裂紋是低溫焊接時焊縫冷卻速度加大，使焊縫收縮大于晶間結合力而引發的焊縫開裂現象。
（3）焊接殘余應力。焊接殘余應力是由于焊接時局部加熱和熔化過程中，加熱區受熱膨脹，而周圍的母材還處于冷態或加熱溫度不高，因而對焊接區受熱母材的膨脹起約束作用，焊接區承受受壓應力，而母材承受受拉應力。隨著厚鋼板焊接的不斷進行，已完成的焊縫和熱影響區冷卻并收縮，而其周圍的母材此時卻起了約束其收縮的作用，這種應力狀態就稱為焊接殘余應力。在現場厚鋼板焊接的過程中，如果焊件的拘束度比較大，焊件就不能夠自由的變形[2]，其焊接應力也會發生一定的變化。
2 解決現場環境因素對厚鋼板焊接應力造成影響的措施
（1）確認焊接作業現場環境。在開始進行厚鋼板焊接工作之前，首先要對現場環境因素進行詳細的確認，在現場環境因素滿足設計方案實際需求的情況下，才能夠開始進行厚鋼板焊接工作，從根本上降低厚鋼板焊接應力，減少各種類型的現場環境因素對厚鋼板焊接的影響。工作人員應該主要針對現場環境中的風速、溫度、濕度等因素進行檢測，其中，焊接作業區風速主要包括兩個方面：手工電弧焊不超過8m/s；氣體保護電弧焊及藥芯焊絲電弧焊不超過2m/s。現場環境濕度保持在90%以下，溫度控制在正常溫度范圍內。另外，在焊接現場周圍100mm的范圍內不能夠出現水、油、銹等雜物[3]。
（2）從根本上消除氣體來源。要想消除厚鋼板焊接表面存在的氣孔，提高厚鋼板焊接的質量，就必須要從根本上消除氣體來源。首先，工作人員應該及時進行厚鋼板焊接表面的清理，尤其是要重點清理焊件表面上的鐵銹，確保焊件表面不存在鐵銹、油污、水等雜物。其次，要及時進行焊接材料的防潮與烘干，利用現代化的科學儀器完成焊接材料的有效保存，確保焊接材料的干燥性。最后，要加強對焊接材料的防護工作，在厚鋼板焊接過程中，應該做好氣體保護焊的防護措施，進一步提升對焊接材料的保護作用，避免大量氣體溶入到焊接材料表面而形成氣孔。
（3）合理進行焊接應力控制。鋼結構是橋梁施工中的重要組成部分，其合理使用能夠有效承載橋梁所承受的動載。但是，厚鋼板的剛度普遍較高，在實際焊接^程中截面的慣性矩和拘束度都比較大，雖然其變形程度有所降低，卻產生了較高的內應力，甚至還會出現裂紋的情況[4]。由此可見，合理進行厚鋼板焊接應力的控制是非常必要的。工作人員在厚鋼板焊接的過程中應該盡可能減小焊縫尺寸，滿足設計方案中的個性化要求，從而提升焊縫的安全性能。同時，還要按照設計方案中的順序進行焊接，尤其是在焊縫比較多的情況，更應該結合構件的形狀進行焊縫的合理布置，從而實現降低現場環境對于厚鋼板焊接應力影響的目標。
3 結論
綜上分析可知，隨著科學技術的不斷完善，厚鋼板焊接的質量在橋梁鋼結構中的應用越來越常見，在一定程度上提高了橋梁的質量，提升鋼結構的穩定性。目前，我國在研究厚鋼板焊接問題的時候經常忽視現場環境因素的影響，難以有效的提升鋼結構質量安全。為此，橋梁施工企業應該進一步加強對焊接殘余應力、氣孔、裂紋等缺陷的研究，深刻認識到現場環境因素在厚鋼板焊接中的重要作用，進而提升橋梁結構的穩定性與安全性。
參考文獻：
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【關鍵詞】橋殼用鋼；390Q；數值模擬；焊接應力場
The numerical simulation on welding stress field of high strength steel for axle case steel 390Q
Abstract： This paper takes the butt joint of axle case steel as research object ，simulates the real-time three dimensional dynamics welding stress field by FEA software ANSYS and abtains the axle case steel 390Q’s transient stress field of weld zone at different welding speed.On that basis， proposes feasible dynamic simulation method of three dimendional stress welding field which provides theoretical basis and guidelines for optimizing welding technology and norming welding parameters. The result of welding stress simulation shows that the optimum welding speed is 5mm/s .
keywords：axle case steel， 390Q， numerical simulation， welding stress field
引 言
橋殼用高強度鋼390Q中由于加入了鈮、鈦等合金元素，使其具有良好的屈服強度和抗拉強度，又因在軋制過程中采用了控軋控冷措施而獲得了超細晶粒，使其具有高的綜合力學性能，有望代替16MnL 鋼成為制造中重型卡車橋殼的材料[1]。
作者針對高強度鋼390Q采用有限元模擬軟件ANSYS，對該種鋼板的焊接工藝參數進行模擬，為實際生產提供了試驗依據。
1、物理模型的建立
采用ANSYS軟件建模，試件尺寸為100mm×70mm×10mm，材質為390Q鋼板，電弧沿焊件中心移動，焊接溫度場的計算屬于非線性瞬態傳熱問題，材料的熱物理性能參數隨溫度而變化，許多材料的物理性能參數并不齊全，查得文獻獲得，給出了390Q鋼在20 ℃～2000℃范圍內的熱物理性能參數。為了計算的收斂，可以適當的調整高溫時的參數，在計算過程中對高溫時的材料性能參數進行適當的調整，其差一般不大。
焊接過程是一個加熱非常不均勻的過程，焊縫處溫度梯度變化很大，其產生的應力分布也不均勻，劃分網格時一般在焊縫及其附近的部分用加密的網格，在遠離焊縫的區域，采用相對稀疏的單元網格。總之，在保持精度的同時減少網格的數量。而具體到本課題的特點，如果繼續采用溫度場計算的網格大小（1mm），則使得計算時間過長，因此，為了縮短計算時間并保證計算精度，采用了相應的大網格劃分，在焊縫及熱影響區附近分別設置網格尺寸為1.75mm，2.5mm，2.85mm。
2、模擬結果及分析
根據鋼板材質和板厚，選擇其最合適的焊接參數：電弧電壓u= 18V；焊接電流=140A；熱效率η=0.7；電弧有效加熱半徑r=5mm。焊接速度分別為4mm/s 時，焊接時間為25s。
分別選取焊接速度為4mm/s、5mm/s、6mm/s，進行不同時間焊接應力場云圖對比分析。
當焊接速度為4mm/s時，分析三個不同焊接時刻的應力云圖可以看出：焊接時刻為3s時的應力分布為3059～273×109MPa，焊接時刻為13s時的應力分布為551213～446×109MPa，焊接時刻為24s時的應力分布為4457626～313×109MPa。
當焊接速度為5mm/s時，分析三個不同焊接時刻的應力云圖可以看出：焊接時刻為5s時的應力分布為46978～391×109MPa，焊接時刻為10s時的應力分布為299547～424×109Mpa，焊接時刻為19s時的應力分布為396948～227×109Mpa。
當焊接速度為6mm/s時，分析三個不同焊接時刻的應力云圖可以看出：焊接時刻為5s時的應力分布為35902MPa～3.73×108Mpa，焊接時刻為12s時的應力分布為616837MPa～3.98×108Mpa，焊接時刻為15S時的應力分布為396948MPa～2.27×108MPa。
在應力分布云圖中可以看出當焊接過程剛開始的時候，工件的應力較小，當焊接過程進行到一半時，應力最大。當焊接過程即將結束時，應力又減小。
應力分布曲線表明在3個不同的焊接速度下，焊縫不同位置的應力變化趨勢是一致的。圖1為焊縫不同位置處的焊接速度與應力對比圖，結果表明當焊接速度為5mm/s時，整個焊縫的應力值最小。
3、結論
通過對不同焊接速度的焊接應力場的數值模擬，可以優化焊接工藝參數，減少實驗數量。根據應力場模擬結果，在橋殼用高強度鋼390Q的焊接過程中，選擇焊接參數為：U=18V，I=140A，V=5mm/s。
參考文獻
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[4]王國強.實用工程數值模擬技術及其在ANSYS上的實踐.西安：西北工業大學出版社，1～187，2000
關鍵字：鋼結構；殘余應力；工藝措施
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
一、焊接應力產生的原因
如果在焊接過程中操作不當，則極易產生焊接應力的現象。焊接應力產生最本質的原因就是受熱不均，同時還受金屬收縮率、鋼結構的剛性等因素影響。此外，焊縫在構件中所處的位置、焊接工序的順序、焊接電流等因素，如果選取不合理，也會產生焊接應力。
1、焊件的不均勻受熱
在焊接時，如果構件受熱不均勻，當過熱位置的溫度使鋼材發生屈服現象時，構件就會產生一定量的形變，在焊接結束后，就會產生殘余應力[1]。在焊接過程中，鋼材受熱會出現拉長變形，在冷卻后，會進行收縮，如果收縮的徹底，則焊件的殘余應力小，變形大；如果收縮不完全，則殘余應力大，變形小。
2、焊縫金屬的收縮
在焊縫內熔融的焊絲固化冷卻后，會產生一定的收縮，但由于熔融的焊絲與構件在加熱的狀態下，已融為一體，因此，熔融的焊絲在收縮時會受到構件的約束和影響。這樣，在收縮的過程中就會產生變形，同時也會出現殘余應力。此外，在焊接過程中，一條焊縫無法在同一時間內完成，先完成焊接的部分在固化冷卻后，會約束后面焊接部分的冷卻收縮，這一過程中，也會產生殘余應力。
3、焊件的剛性與拘束
焊接應力受焊件剛性與拘束的影響也很大。焊件的剛性是指焊件堅硬不易變形的程度；焊件的拘束是指周邊的構件對焊件變形的限制和影響。剛性是鋼材自身的特性，與構件的材質、尺寸和橫截面有關，屬于內因；拘束是外界對構件的作用，屬于外因[2]。構件的剛性愈強、周邊的拘束愈大，焊接應力就愈大，焊接產生的變形就愈不明顯；相反，如果構件的剛性較弱、周邊的拘束也較小，則焊接應力就較小，焊接產生的變形就愈嚴重。
除了上述原因外，焊接過程中的高溫也會使鋼材的內部組織結構發生變化，這種金相結構的變化，會使焊接部位的體積產生變化，也會導致殘余應力和變形現象的產生。
二、焊接殘余應力的控制措施
殘余應力控制的主要目的是：通過采取相應的控制措施，避免殘余應力集中和疊加的現象產生，使應力在構件中平均公布，并減小其峰值，以提高鋼結構的穩定性、安全性和承載能力。控制焊接殘余應力具體可以從以下幾方面著手：
1、采取合理的焊接順序
（1）當鋼結構尺寸較大時，焊接的起始位置應設在中間，從中間向四周延伸進行焊接，使收縮按焊接的順序由內向外進行。
（2）焊縫交叉的情況如果無法避免，則在焊接時，應對焊接交叉處的質量進行嚴格控制。如果在交叉位置附近縱向焊縫出現未焊透等缺陷，那么這些缺陷會與橫向焊縫的應力相互作用，形成三向應力的情況[3]。因此，交叉位置處的焊縫應小心焊接，避免產生焊接缺陷，保證焊縫的質量，使焊縫能夠自由收縮。在進行交叉焊接時，應注意先焊短縫、后焊長縫的順序原則。
（3）焊接時收縮量較大的焊縫應優先焊接。在對鋼結構進行焊接時，應遵循先焊對接縫，后焊角縫的原則。
2、間斷焊接法
由于受熱是變形和應力產生的主要原因，在實際焊接時，可根據結構的實際情況，采用隔一段焊一段的間斷焊接法。如在對鑄鐵鋼材進行電弧焊時，可焊接較短的一段，待焊縫冷卻后，再間隔一大段進行焊接，讓焊點在焊縫上均勻分布。這樣可以使焊接溫度一直處于較低的水平，能夠有效降低殘余應力。
3、減小焊縫尺寸
焊接應力產生的主要原因為受熱不均而導致的局部過熱循環，因此，在對設計要求沒有影響的情況下，應對焊縫的設計進行適當優化，盡量減小焊縫的長度，以及焊接的高度，焊接破口應盡量設置為雙面坡口焊，從焊縫大則安全的觀念誤區中走出來。
4、減小焊接拘束度。
在焊接冷卻之后，如果周邊構件對焊縫的約束越大，則產生的殘余應力就大，因此，應盡可能減小焊縫的拘束度。如果構件的結構尺寸較長需要焊接時，應在構件為零配件狀態時進行焊接，不要在焊接組裝完成之后再進行焊接，按照由小至大、由簡至繁的原則進行焊接。如果在全部組裝結束后再進行焊接，則焊縫的約束變會增大，從而產生較大的殘余應力。
5、采用補償加熱法
在焊接時，如果焊接的熱量迅速褪去，在冷卻收縮的過程中，焊縫會產生裂縫的現象。故在對厚板進行焊接時，在焊接之前應對焊縫周邊的構件進行預熱，預熱溫度應考慮鋼材的含碳量來最終確定。在對構件實施焊接操作時，焊接位置的溫度大于200℃，在焊接完成后，焊接的區域會進行一定量的收縮，但這一區域從整個鋼結構來說，僅是其中的一小部分，焊接以外的部分由于未經過焊接以及預加熱，則會對焊接處施加十分巨大的約束力，產生較大的殘余應力，嚴重的情況還會出現裂縫。對于這類問題，在焊接完成后，應在鋼結構上與焊接對稱的位置進行加熱，加熱溫度設置為預熱溫度與焊接溫度之間，比較適中的溫度，并且保持這一溫度直至焊接結束。通過這一方法，焊接應力可以得到有效改善。
6、如果鋼結構較為大型，應對其分割成幾個小部分，在每個部分制作、焊接結束后，再將各個部分組裝到一起進行焊接。
三、結論
綜上所述，在焊接過程中，殘余應力是影響構件穩定性和承載能力的主要因素，是使構件產生脆斷現象的罪魁禍首。在實際生產作業時，對焊接殘余應力和變形的控制方法有許多，應對鋼結構的材質、形狀、尺寸等因素進行綜合考慮，選取最為行之有效的焊接應力控制方法，以取得最優的焊接效果。
參考文獻：
[1]黃向紅.焊接殘余應力對結構性能的影響[J].現代機械，2011，(01):111-114.
關鍵詞：焊接殘余應力；成因；對焊接結構的影響
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.009
0 引言
焊接應力即是在焊接結構時由于焊接而產生的內應力，它可以依據產生作用的時間被分為焊接瞬時應力和焊接殘余應力。所謂焊接瞬時應力是指在焊接的過程中某一個焊接瞬時產生的焊接應力，它是會跟著時間的變化而發生變化的，而在焊接之后，某一個受到焊接的焊件內還殘留的焊接應力被稱為焊接殘余應力。
1 產生焊接殘余應力的原因
之所以會產生焊接殘余應力，主要是由于焊件在焊接的過程中所受到的加熱是不均勻的。按照焊接殘余應力的發生來源，可將焊接殘余應力分為直接應力、間接應力和組織應力三種。
（1）直接的焊接應力是焊接殘余應力所產生的最主要的原因，它是受到不均勻的加熱和冷卻之后所產生的，根據加熱和冷卻時的溫度梯度而發生變化。
（2）間接的焊接應力則是焊件由于焊前的加工狀況造成的應力。焊件在受到軋制和拉拔時會產生一定的殘余應力。間接的殘余應力如果在某一種場合下疊加到焊接的殘余應力上去，焊件受到焊接發生變形，也會將其影響附加到焊接殘余應力上去。而且，焊件一旦受到外來的某一種約束，產生相應的附加應力，也屬于間接應力的范疇。
（3）組織應力也就是由相變造成的比容變化而產生的應力，它的產生是由于焊件的組織發生了變化。雖說組織應力會由于含碳量和材料其他成分的不同而產生差異，但我們一般都會將其所產生的影響進行分析研究。
2 焊接殘余應力會對焊接結構產生哪些影響
焊接是一個局部的受熱不均勻、冷卻不均勻的過程，加之受焊縫和靠近焊縫的溫度場的影響，焊件的內部會有大小不同、分布不均勻的殘余應力―應變場。如果焊件焊接結構的殘余應力以及焊件的載荷的工作應力發生疊加現象，焊件就會遭受二次變形、殘余應力也會重新進行分布，這會造成焊接結構的剛性和尺寸的穩定性變差；受溫度和介質的共同作用的影響，焊接結構和接頭會產生較大的疲勞，容易斷裂、受應力腐蝕會裂開、在高溫下會蠕變開裂。隨著新技術的發展，現代的大工業生產也發生了新的變化，對于焊接技術有了新的要求，焊接技術有了質量高、經濟性高還要可靠性高的三高要求。而焊接殘余應力與變形又是對構件的結構性能、安全可靠性有直接影響的，所以我們也要對焊接殘余應力加強注意。
2.1 對焊接結構的剛度產生影響
當焊接結構的外載產生的應力σ與某個區域的殘余應力相互疊加，且疊加的程度到達屈服點fy時，該區域的材料便會因為受壓過大而造成局部的塑性變形，對外界的承受能力喪失，焊接結構的有效的截面積變小，結構的剛度也變小。在對一些焊接結構的焊縫進行火焰校正時，由于結構的焊縫有橫向和縱向的，產生的殘余拉伸應力就會有相對來說較大的截面拉伸應力，這會影響到結構的剛度而不會影響結構的長度。如果火焰校正的火焰過大，焊接梁的加載剛度和卸載回彈會變弱，這對于某些尺寸精確度和穩定性有較高要求的結構影響是極大的。
2.2 對結構的受壓桿件的穩定性產生一定影響
當焊接結構的外載產生的應力σ與某個區域的殘余應力相互疊加，且疊加的程度到達屈服點fy時，不但結構的截面承受外界壓力的能力喪失，結構桿件的穩定性也會受到影響。殘余應力是構件受外界的壓力、外界的溫度等因素的影響而產生的不穩定的應力狀態，構件局部受損變形，甚至會有整個構件變形的可能。構件的穩定性和殘余應力有著這樣的關系：構件的使用會使殘余應力松弛，構件穩定性降低。這種影響主要有構件抗靜、動載荷的變形和載荷卸載后變形恢復能力兩個方面，我們必須要想辦法來消除殘余應力對這兩個方面的不良影響。
2.3 對靜載強度產生的影響
如果焊接的材料不是脆性的，受到焊接時會發生塑性和變形，構件的應力還可能是均勻的。但是對于脆性材料來說，它們是不能塑性變形的，受到外力影響后，構建的應力是不均勻的，應力的峰值隨著外力的加大而不斷增多，達到材料的屈服值得極限后，構件局部被破壞，整個構件會發生斷裂現象。對于一些脆性材料來說，殘余應力會使它的承載能力變低，甚至會發生斷裂。而塑性材料在低溫狀態下受到殘余應力之后，它會將殘余應力進行三向拉伸來緩解壓力，阻止塑性材料發生變形，構件的承載能力也會變低。只要焊接結構的構件和焊道有較強的塑性變形能力，那么殘余應力就不會讓它的靜力強度變低。由于有些殘余應力的構件在受到較大的軸心拉力作用，外荷載引起的拉應力會疊加在截面上的參與壓力之上，因此總的應力值會越來越大，直到達到屈服極限值fy，有殘余應力的截面到達塑性區，截面的彈性區承受增大的外荷載應力，慢慢地彈性區變小、塑性區變大，應力重新分布，整個截面上的應力值到達材料的屈服極限fy。截面上的殘余應力會進行均衡的分布，對構件的靜力強度沒有影響。但是塑性材料在失去塑性變成脆性構件時，殘余應力又會對靜力強度產生影響。
2.4 對焊件疲勞強度產生影響
鋼材的疲勞是指鋼材在循環應力多次反復作下裂縫生成、擴展以致斷裂破壞的現象。殘余應力與荷載的應力相互疊加，應力幅值會相應發生變化，焊件的結構抗疲勞強度也會受其影響。殘余拉應力與疲勞強度成反比，即殘余拉應力較小，疲勞強度就變強。所以，我們要從焊件的工藝和設計上來想辦法降低應力集中系數，使得焊件的抗疲勞強度變得更強。
3 總結
總而言之，經過對焊接殘余應力的研究我們可以發現，殘余應力對于焊件的剛度、焊件的受壓桿件穩定性、靜載強度、焊件的疲勞強度都產生影響。為了提高工程的質量，我們必須要采取相應的措施來將殘余應力對焊接結構的影響降到最低，避免焊件發生變形或者斷裂現象的出現，提高焊接質量和焊接水平。
參考文獻：
關鍵詞：職業教育 能力本位 職業能力 教學設計行為導向教學法
一、能力本位的教學理念
德國職業教育能力本位教學的核心觀點是：以從事某一具體職業所必須具備的能力為出發點來確定培養目標，設計教學過程與方法。職業能力包括專業能力、方法能力和社會能力。能力培養需要把能力分解到具體的可操作的層面上，運用行動導向教學法，通過由簡單到復雜的教學活動來實現這一目標；教學過程中以學生為主體，教師為主導，強調教學是“教”與“學”的雙向過程。以學生在整個學習和活動過程中的表現來考核評價學生。
能力本位的教學思想代表了德國當前職業教育的主流思想，也是我國職業教育教學改革的基本價值取向。
二、焊工專業以能力為本位教學的必要性
目前，很多技校焊工專業課教學是以學生獲取焊工上崗證和中級等級證為主要目標，專業理論課夠考證和實操課需要為度，實操課針對考證項目進行焊接接頭操作技能訓練。這種純粹為了應試的教育造成了理論知識和實踐的片面性和割裂性。很多學生雖然獲得了雙證，但并沒有成為合格的技術工人，不少人必須經過在崗位上工作一段時間，參加了企業的再培訓以后，才能“適崗”。因為實際生產中的焊接結構復雜多樣，不是學生平時訓練和考試的小實驗樣板。所以為了滿足企業的需求，為了學生的就業和職業生涯，必須改變現在的教學思想，改革現有的教學模式，以能力本位為教學理念，在教學中把專業理論知識與實踐應用有機地結合起來，全面提升學生的職業能力。
三、焊接應力與變形的教學設計
1.焊接應力與變形在課程中的定位和特點
“焊接應力與變形”是“焊工工藝學”課程的重要內容。焊接殘余應力和變形，直接影響結構的制造質量和使用性能。焊接應力和變形的控制在實際焊接生產中是一個極其復雜的問題，它涉及應力、變形和剛度三者之間的辨證關系和動態轉換關系。而在實際生產中三者的條件和關系的多樣、動態和復雜，給具體操作帶來很大難度。如何正確運用理論知識有效控制生產中的應力和變形，是學生學習理論知識和提高動手能力的重點和難點。
2.教學目標
通過本章節的學習，要求達到以下能力目標：
（1）專業能力：了解焊接應力和變形產生的原因；明確焊接結構應力、變形和剛度三者之間的辨證關系；掌握生產過程中控制焊接殘余應力和變形的工藝措施；了解消除焊接殘余應力和矯正焊后變形的方法。
（2）方法能力：學會發現問題、探究問題和解決問題的方法；學會運用已學知識解決實習和生產中的實際問題。
（3）社會能力：具有組織、協作、交流的能力；具有規范操作意識與安全文明生產意識；具有職業責任意識和嚴謹、務實的職業精神。
3.教學方法設計
遵循學生對知識的認知和能力發展規律，根據教材的內容特點，由淺入深，以感性和理性結合、理論和實踐統一的方法組織教學：
（1）任務引領教學法。設置任務，并把學生分成四個小組對實驗樣板進行焊接實踐，要求學生觀察和記錄殘余變形量，通過分析、討論、匯報、互評和教師點評幾個過程，明確應力、變形和剛度三者之間的辨證關系，學會用此關系理論控制焊接實驗樣板的殘余應力和變形，了解矯正（消除）焊接實驗樣板的殘余應力和變形的方法。
（2）案例教學法。利用生產中的典型案例，學生通過分組討論、匯報、互評和教師點評幾個環節，把學到的焊接應力和變形的基本知識和方法應用到復雜的焊接結構生產實例中，鞏固理論知識，實現理論知識向實踐技能的遷移，提升職業能力。
（3）生產現場觀摩教學法。學生帶著問題參觀焊接結構廠，教師結合課本知識和實際操作過程現場講解，學生回校后寫參觀體會。通過這一環節，使學生增加了感性認識，知識和能力得到升華，職業感更強烈。
4.教學實施過程
（1）精心設計導課環節，喚醒學生的職業意識。學生在學校接觸的焊接結構只是簡單的一塊實驗樣板，對焊接產生的應力和變形意識是模糊和抽象的。通過多媒體把國家大劇院橢球形穹頂焊接鋼結構，“鳥巢”復雜的鋼結構焊接，對接焊后產生了彎曲變形的橋式起重機主梁，焊后整體變形的工字梁等復雜的焊接結構的圖片或視頻展示給學生，讓學生知道實際生產中的焊接結構是復雜多樣的，如果焊接方法不當，產生的焊接應力過大，會導致裂紋的產生；過大的變形造成結構尺寸和形狀的變化，焊后要進行大量的矯正工作，嚴重時會使結構報廢，造成巨大的經濟損失。這些生動的案例，會對學生產生強烈的視覺和心理沖擊，能把他們的興奮點集中在課堂上，使他們充分地認識到焊接應力和變形的危害，大大強化了他們的生產質量意識，同時也激發了他們對焊接應力和變形的產生原因和控制方法的探究興趣。
（2）以任務引領教學，建構知識結構，培養綜合能力。
①任務設計：安排學生課前復習材料的應力、變形、剛性、去應力退火等有關知識，學生分組（指派組長）分別焊接不同拘束條件、不同厚度、不同焊接順序、不同坡口形式的多組實驗樣板，觀察和記錄殘余變形量，分析討論：為什么會產生焊接應力和變形？結構剛性大小對殘余應力和變形有何影響？怎樣控制實驗樣板的殘余應力和變形？
②教學過程：各個小組做好學習活動方案，交給老師審核批準后分組焊接操作，觀察記錄各種條件下焊件的殘余變形量，然后依照任務書中的問題分析討論。教師要注意確保學生的操作安全、規范有序。在小組討論中教師要引導學生從不同角度分析思考：比如實驗樣板變形的多種防控措施，實驗樣板雙面焊成型和兩面同時施焊哪一種方法更好？學生通過分析討論思路更開闊，氣氛更加活躍，思維潛能得以開發。接著各組派代表陳述本組分析討論結果，老師和其他組同學提問，同學補充發言。各小組陳述后，老師總結知識要點，明確結構剛性越大，焊接殘余應力越大而變形越小這一辨證關系；歸納比較防控焊接應力和變形的各種措施。最后，教師對各個小組的表現做出恰如其分的點評，表揚和指出不足，激勵學生積極向上。各組之間相互評析打分，組長給本組組員表現打分。在各組相互評析和老師的歸納總結之后，每位學生對實踐和分析討論的結果進行完善，寫成書面作業，構成自己的知識和方法。
③成績評價：小組表現和個人的表現分加上書面作業分合成學生個人成績。
在這個教學活動中，學生是活動的主體，教師只是主持者和引導者。學生身體力行，在實踐中發現問題，激發了學習興趣，在生生互動和師生互動中學會了分析和解決問題的方法，領悟和理解了深奧難懂的知識。在獲取了專業知識的同時，組織協作、溝通表達等多方面的能力都得到鍛煉和發展。
（3）典型案例分析，學以致用，實現理論知識向能力遷移。學生具備了焊接應力和變形的基本知識和相應的方法能力之后，接著讓學生用已獲得的知識和方法分析較復雜的焊接結構。
案例設計：教師把生產中典型的例子編寫成案例，用多媒體或圖片展示。比如背面縱橫交錯分布有加強筋的大直徑蓋板的焊接結構，內部有大小隔板封閉的箱型梁結構等。根據學生的知識水平，設計每個知識點，把復雜的問題按小梯度，多層次具體分解，以便學生由淺入深地分析理解。如果問題難度過大，將會讓學生無從入手，產生畏難心理和情緒，影響教學活動的順利展開。
教學過程：學生按小組就案例問題展開討論、匯報、互評。教師觀察學生自主學習過程，把學生的注意力引導到合理的解決方案上來，引導他們以結構剛性與焊接殘余應力和變形的辨證關系為出發點，通過改變結構的裝焊順序來達到改變結構剛性，從而達到控制焊接殘余應力和變形的目的。教師對學生的見解進行評析，歸納總結，為案例問題的解決提供更完善的方案。
（4）生產現場觀摩，感受真實的職業環境。為進一步提高學生的崗位能力，教師應在恰當的時間，帶領學生到設備齊全、工藝先進的焊接結構廠參觀，比如當地的建筑機械設備廠、安裝公司加工廠等，在那里能看到大量的需要控制焊接變形的橋式吊車橫梁、塔式吊車結構件，以及應力和變形都要求嚴格的壓力容器焊接。老師事先要交代安全事項，把需要了解和重點觀察的問題寫成任務書，讓學生帶著問題，有針對性的參觀。教師在現場結合課本知識和實際操作過程進行講解，特別是課堂上不易講明的，講不徹底的內容，要著重講解。比如工裝夾具如何固定結構，增加結構的剛性；翻轉胎模具方便雙面焊和調整裝焊順序；解釋體積龐大的鍋爐如何用熱處理方法消除殘余應力。另外，借此機會，也讓同學們了解各種先進的焊接設備、工藝、材料，以及整個生產制造過程、規范的勞動要求等課本和實訓車間看不到的內容、實景。
現場參觀教學，學生親臨其境，加強了感性認識，加深了對理論知識和技術應用的理解，開闊了眼界，豐富了閱歷，感受到了真實的職業環境。學生具備了相應的知識能力，加上現場的親身體驗，畢業走上崗位工作時，將不會怯場或者盲目，而是會有思考、有方法地從容應對各種復雜的生產實際。
通過以上的教學設計，使“焊接應力與變形”的教學目標得以實現，學生通過學習，在專業能力、方法能力和社會能力各方面都得到進一步的提升，達到預期的學習效果。
全面提高學生的職業能力，是學生的就業要求，企業的要求，社會發展的要求，也是職業學校自身存在和可持續發展的要求。技校教育應樹立能力本位的教學理念，正確把握能力本位的實質，避免把能力本位等同于技能訓練；應用適當的教學方式，以學生為中心，加強理論與實踐相結合，提高技校生學習的積極性、主動性和有效性。只有這樣，才能真正實現教育教學改革，提高技工教育教學質量。
參考文獻：
[1]邱葭菲等．焊工工藝學(第三版)(機械類)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2005．
關鍵詞： 灰鑄鐵；焊接性；白口組織；焊接裂紋；防止措施
中圖分類號：TG457 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）05-0041-02
0 引言
灰鑄鐵中碳主要以石墨狀態存在，呈現片狀，斷口呈灰色，也稱灰口鑄鐵。灰鑄鐵的化學成分主要是碳和硅，同時硫和磷的雜質含量較高，使得在焊接過程中極易產生冷裂紋和熱裂紋。同時還具有強度低、塑性極差且在焊接過程中具有冷卻速度快及焊件受熱不均勻易產生較大焊接應力的特性，這就直接導致了其焊接性能很差。突出表現在焊接接頭易產生白口和淬硬組織及冷熱裂紋等方面。
1 焊接接頭的白口和淬硬組織產生的原因及防止措施
常用灰鑄鐵中，含碳約3%，含硅約2.5%，對其用焊條電弧焊進行施焊時，焊接過程中白口組織主要集中在焊縫區、熔合區和奧氏體區。
焊縫區在焊接加熱過程中處于液相溫度以上。由于所選焊接材料的不同，焊縫成分分兩種：一種是鑄鐵成分，另一種是非鑄鐵成分。當焊縫為非鑄鐵成分時，不存在白口組織問題；當焊縫為鑄鐵成分時，由于熔池冷卻速度快，碳來不及析出形成石墨，焊縫主要由共晶滲碳體、二次滲碳體和珠光體組成。焊縫區基本呈現白口組織。即使在焊接過程中，增大焊接熱輸入，一定程度上可以減少白口組織的產生，但仍然不能將其消除，這是由鑄鐵組織的特性決定的。
熔合區溫度范圍很窄，處于液相線和固相線之間，溫度約為1150—1250℃，在焊接加熱過程中，部分鑄鐵母材融化變為液體，部分固態母材轉化為高碳奧氏體。冷卻時，轉變為液相的鑄鐵將在共晶溫度區間繼續發生轉變，產生共晶滲碳體+奧氏體+二次滲碳體，最終將其產生的奧氏體全部轉換成珠光體白口鑄鐵。
奧氏體區處于固相線和共析溫度上限之間，加熱溫度范圍約為820—1150℃，此時，只存在固態相變。由于加熱溫度超過固相線，鑄鐵的基體被完全奧氏體化。在冷卻過程中，奧氏體首先析出二次滲碳體，而后進行共析轉變。當溫度緩慢降低時，奧氏體將轉變成珠光體組織，當溫度急速降低時，奧氏體直接轉變成馬氏體組織。
很多鑄件補焊后要求加工，但是焊接接頭中所產生的白口組織和馬氏體組織硬而脆，容易引起裂紋，給加工帶來了很大的困難。白口組織和馬氏體組織主要是由于焊接接頭冷卻速度過快，影響了鑄鐵的石墨化過程造成的。所以，改變焊縫的化學成分或降低焊接接頭的冷卻速度能夠有效的防止這些組織產生。
在焊接過程中，可以通過增加焊縫的石墨化元素含量或使焊縫成為非鑄鐵組織來改變焊縫的化學成分。使焊縫不出現淬硬組織并具有一定的塑性，更利于機械加工。該方法可以有效解決焊縫區的白口組織問題。但要想解決熔合區的白口現象，就必須減慢冷卻速度，延長熔合區處于紅熱狀態的時間，讓石墨有充分時間析出，焊接前充分預熱，一般400-700℃，焊后保溫緩冷。確保接頭的有效石墨化。
2 焊接裂紋的產生的原因及防止措施
灰鑄鐵焊接過程中易產生的裂紋有兩種：冷裂紋和熱裂紋。
灰鑄鐵的焊接裂紋主要是冷裂紋，灰鑄鐵本身強度低，基本無塑性，承受塑性變形的能力幾乎沒有，因此非常容易產生冷裂紋，尤其是在焊接過程中，局部受熱或冷卻時，焊件本身的焊接應力集中且較大，一旦釋放，必將產生裂紋現象。而且焊接接頭中的白口組織和淬硬組織又硬又脆，無法產生塑性變形。當受到應力作用時，極易引起開裂。
灰鑄鐵焊接冷裂紋可以發生在焊縫中，也可以發生在熱影響區中，一般多發生在含有較多滲碳體及馬氏體的熔合區中。在焊縫較長或補焊剛度較大的鑄件缺陷時，若焊縫中存在白口組織，其收縮率比灰鑄鐵大，焊縫中極易出現冷裂紋。
綜上所述，灰鑄鐵焊接冷裂紋產生的原因是焊接應力。
防止鑄鐵型冷裂紋產生的最有效的方法是對焊件進行整體預熱550-700℃，并且焊后在相同溫度下消除應力。還可以采用鎳基或銅基焊接材料，使焊縫成為塑性良好的非鐵合金，達到一定程度的消除應力的作用，減少冷裂紋的產生。也可以從工藝角度，采用分段焊接或斷續焊接等工藝措施減小或消除焊接應力；或者采用小電流焊接規范，減小熱輸入，減少熔合區的白口組織及淬硬層寬度，以減小焊接應力，進而達到防止裂紋的產生。
灰鑄鐵焊接的熱裂紋主要出現在焊縫上，當焊縫為鑄鐵時，采用低碳鋼焊條或鎳基鑄鐵焊條焊接材料時，焊縫區易產生熱裂紋。最簡單的防止方法就是增強焊縫的脫硫磷能力，或者采用冷焊工藝降低焊接應力。
3 結語
灰鑄鐵焊接接頭裂紋傾向較大，這主要與灰鑄鐵自身的性能、組織、化學成分及焊接應力等因素密切相關。本文從灰鑄鐵自身焊接性能差及其焊接應力產生的原因和防止措施上對其組織結構進行了詳細分析，最終達對灰鑄鐵焊縫及鑄造缺陷的有效施焊，提高灰鑄鐵的使用性能。
參考文獻：
[1]何少卿，王朝前，吳國權.藥芯焊絲及應用[M].化學工業出版社，2009，3.
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關鍵詞：坡口形式；殘余應力；有限元法；數值模擬
引言
在焊接結構的生產中，結構的承載能力是人們普遍關注的問題。有許多因素均對結構的承載性能發生影響，焊縫坡口形式就是其中重要的工藝參數之一。開坡口的目的在于使焊接生產過程順利進行，確保焊接質量和接頭的使用性能，減小焊接變形和焊接材料的消耗，帶來良好的經濟效益。焊接坡口的設計非常關鍵：坡口形式的選擇不僅直接影響到焊接結構的生產成本，而且將直接影響到接頭的化學成分、組織和力學性能[1]。坡口小的焊縫熔敷系數偏小，易形成窄而深的焊縫，影響熔池結晶，易產生區域偏析；拘束應力大時易導致焊接熱裂紋的產生[2，3]。坡口加大，焊接工作量大大增加，而且接頭區的焊接應力也大大增加，這對鋼結構初始應力的控制極其不利，同時也增大生產成本。因此，合理確定焊縫的坡口角度是十分重要的[4]。
1 有限元數值模型
1.1 焊接工藝方案
文章的研究對象為兩塊25#鋼的對接鋼板，采用長寬高分別為300mm×100mm×6mm的鋼板，選取單邊V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下對其進行焊接[5]，坡口形式及坡口角度如圖1（a）～（d）和圖2（a）～（d），對產生的焊接殘余應力進行分析比較，從而研究不同坡口形式對焊接殘余應力大小及其分布的影響。
1.2 焊接溫度場
文章的有限元模型如圖3所示，選用三維用八節點六面體 SOLID70單元來進行溫度場的計算。劃分網格時考慮到焊接是一個高溫瞬態非線性過程，在焊縫及其附近的部分用細密的網格，在遠離焊縫的區域，單元網格可以劃分得相對稀疏些[6]。有限元分析采用熱源模型的是均勻體載荷生熱率HGEN，焊縫的形成和焊接熱源的移動采用單元生死方法進行模擬，在開始計算前，將焊縫中所有單元“殺死”，相當于焊前的裝配狀態，在計算過程中，按順序將被“殺死”的單元“出生”，模擬焊縫金屬的填充過程[7，8]。同時，給激活的單元施加上述生熱率HGEN，熱載荷的作用時間等于實際焊接時間。
1.3 焊接應力場
在焊接應力場分析時采用和焊接溫度場同樣的有限元模型，對焊件進行溫度場分析后，重新進入前處理模塊，將熱單元SOLID70轉化為對應的結構單元SOLID45。并把焊接溫度場的結果作為焊接應力場的預定義場進行計算，指定塑性分析選項為經典的雙線性隨動強化（BKIN）模式，同時考慮材料的力學性能隨溫度變化的特性[9]，并定義隨溫度變化的屈服應力和剪切模量，設置相關的求解選項并求解。焊接應力場分析時，施加邊界條件對焊件進行相應的約束。
2 計算結果與討論
通過對試板采用單邊V形坡口和Y形坡口下五種不同坡口角度連接的薄板進行焊接模擬，得到了焊接殘余應力的應力分布云圖。圖4（a）～（e）和圖5（a）～（e）為試板在單邊V形焊接坡口形式下的焊后橫向殘余應力與縱向殘余應力分布。圖6（a）～（e）和圖7（a）～（e）為試板在Y形焊接坡口形式下的焊后橫向殘余應力與縱向殘余應力分布。
為了研究單邊V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下的焊接殘余應力分布大小和規律，文章分別在板件上表面平行焊縫方向取3條路徑，如圖8中的1～3，下文中分別用P1～P3表示，分析該路徑上橫向和縱向殘余應力分布情況。
圖9（a）～（c） 和圖10（a）～（c） 分別為采用
單邊V坡口焊接的試板在五種不同坡口角度下沿路徑P1～P3的橫向殘余應力與縱向殘余應力分布大小及形態。圖11（a）～（c） 和圖12（a）～（c） 分別為采用Y形坡口焊接的
試板在五種不同坡口角度下沿路徑P1～P3的橫向殘余應力與縱向殘余應力分布大小及形態。
從圖9～圖12可以看出，采用單邊V形坡口焊接的板件焊后橫向殘余應力和縱向殘余應力隨著坡口角度的增大而變大，采用Y形坡口焊接的板件，其焊后橫向殘余應力和近焊縫區、焊縫區的縱向殘余應力隨著坡口角度增大而變大，這是由于焊縫體積差異導致的。當焊縫中填充材料越多，金屬熔化產生的熱量越大，導致焊接殘余應力就越大。
對比圖9和圖11可以看出，在坡口角度一定時，采用單邊V形坡口焊接的板件，其焊后橫向殘余應力普遍大于采用Y形坡口焊接的板件；對比圖10和圖12可以看出，在坡口角度一定時，采用單邊V形坡口焊接的板件，其焊后縱向殘余應力也普遍大于采用Y形坡口焊接的板件。當坡口角度一定時，單邊V形坡口形式下的焊縫區體積大于Y形坡口坡口形式下的焊縫區體積。這同樣表明焊縫中填充材料越多，金屬熔化產生的熱量越大，導致焊接殘余應力就越大。
以上結果表明，對單邊V形坡口和Y形坡口的不同坡口角度而言，焊接殘余應力將隨著坡口角度的增大普遍呈變大趨勢。同時，當坡口角度一定時，單邊V形坡口比Y形坡口產生的焊后殘余應力大。這說明單邊V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下，角度較小的坡口能有效降低焊件的縱向和橫向殘余應力；在坡口角度一定時，Y形坡口則相比于單邊V形坡口更能夠有效地降低焊后殘余應力。
3 結束語
（1）當坡口形式一定時，隨著焊接坡口角度的增大，焊后橫向殘余應力和縱向殘余應力普遍呈變大趨勢。
（2）當坡口角度一定時，Y形坡口產生的焊后殘余應力小于單邊
V形坡口產生的焊后殘余應力。
（3）當焊縫中填充材料越多，金屬熔化產生的熱量越大，導致焊接殘余應力就越大。選擇總體積較小的焊縫，能夠有效降低焊接產生的殘余應力。
參考文獻
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關鍵詞：管道焊接；質量；措施
中圖分類號：TG457文獻標識碼： A
一、焊接的定義以及焊接應力
焊接是被焊工件的材質（材質的相同和不同），通過加熱或壓力兩種并用，在焊接的過程中用或者不用填充材料，使工件的材質達到原子間的建立，形成永久性的連接工藝。
在焊接過程中由于溫度的變化產生了一定的變形，進而導致了構件產生變形。如何才能改變這種現象，這就要求在焊接的過程中，重視焊接的結構和焊接工藝，從而提高焊接的質量。首先要弄清楚產生焊接應力和變形的原因，只有這樣才能更好的避免這一問題的發生，在焊接的過程中由于焊件的局部被加熱到高溫的狀態，這樣就照成了局部和整體的溫度不同，在焊接中就會出現體積的變化從而產生了焊接應力。
二、焊接應力的分類和對結構性能的影響
焊接過程是一個局部加熱的過程，在加熱和冷卻過程中，就產生了所謂的焊接應力，焊接應力又可以分為縱向焊接應力、橫向焊接應力和厚度方向的應力。縱向應力是在焊接過程中鋼板中會產生不均勻的溫度場，在受到高溫區的壓力在遠離焊接縫的一側受到熱力作用，焊接完畢自然冷卻后在靠近焊縫區產生應力。橫向應力是指在垂直情況下焊縫軸線的應力，產生橫向應力的原因是焊縫的收縮產生。厚度方向的焊接應力常常發生在多層焊接中，溫度由于受到不同厚度的影響，物體表面冷卻時間和收縮程度不同，造成了中間層受拉力，外層承受壓力。
三、管道焊接質量控制易發生的問題
1、管道焊接施工中技術員沒有嚴格按設計要求的標準、規范和現場實際情況編制施工方案和對施工班組進行技術交底，施工單位憑經驗施焊。
2、施工過程中，焊接作業人員沒有取得施焊項目合格證，或沒有在合格證核定的項目和規定的期限內承擔焊接作業工作，造成現場質量不能處于受控狀態。
3、施工現場壓力管道材質種類繁多，經常有異種鋼焊接，因此易產生焊接工藝參數管理失控現象。經焊接工藝評定合格的焊接工藝指導書得不到嚴格執行，施工工人任意改變坡口形式和尺寸，更改電流電壓參數，加快焊接速度，甚至用錯焊材等，使焊縫產生裂紋、咬邊、氣孔、夾渣、未融合等缺陷。
四、提高管道焊接質量的主要措施
管道焊接受各方面的影響比較大，實踐證明，必須抓住影響焊接質量的主要因素，并采取相應的管理措施，才能使管道的焊接全過程受到有效控制，確保焊接質量。
1、焊接工藝控制
施工單位在正式施焊前，必須按標準要求進行完善的焊接工藝評定。各施工單位必須按公司的焊接工藝評定和焊接工藝指導書，結合現場實際焊接情況，編寫現場焊接工藝卡；項目部技術員對施工班組進行書面的技術交底。每一個施焊的焊工和管工必須各存一份，同時送交項目部質量檢查員。不同焊接工藝的管線分別編寫。相同焊接工藝的管線可以寫在一張表內，必須注明管線號。有特殊要求的焊接，不但注明管線號還應該注明焊口號。管工按焊接工藝卡預制管口，焊工按焊接工藝卡進行工序交接確認焊口，合格后才能按所給焊接參數和要求進行焊接。焊接質量檢查員按焊接工藝卡進行檢查，并做好焊接記錄。
2、焊接設備控制
管道施工中，常用的焊接設備有鎢極氬弧（TIG）焊機、逆變焊機、交流焊機、焊條烘干箱、無損檢測設備等，保證設備處于完好狀態是保證焊接質量的前提。電焊機的電壓表、電流表是焊接計量儀表，應保證示數準確。焊工應熟悉所使用設備狀況，事前應確認設備處于完好狀態。操作時嚴格按操作規程進行，嚴禁超負荷使用，一旦發現設備性能不穩定應及時報修，使設備始終處于受控狀態。
3、焊接材料控制
焊接材料是焊接質量保證的基本條件，焊接材料的質量和正確使用，直接影響到焊接質量和工程成本。因此應控制焊接材料的采購、驗收、保管、發放及使用等幾個環節。焊接材料必須要有質量證明書，化學成分及機械性能符合有關標準及設計文件要求，用于高溫高壓及有毒有害介質的合金材料還應做光譜分析確認，經檢驗不合格材料嚴禁入庫和使用。現場應設立焊材一級庫和二級庫，庫內的溫度和濕度應進行有效控制，符合要求。入庫的焊接材料應該經過質量檢驗合格，有材料標記號、建帳立卡，按品種、規格、分區堆放。焊條使用前應進行烘干并做好焊條烘干記錄。焊條領出后必須立即放入保溫桶，回收再利用的焊條，必須重新烘干，但同一焊條烘干次數不得超過兩次。
4、焊接環境控制
焊接環境因素是制約焊接質量的重要因素之一。焊接環境要求要有適宜的環境溫度、相對濕度、風速，才能保證所施焊的焊縫組織獲得良好的外觀成形與內在質量，具有符合要求的機械性能與金相組織。
5、加強對焊接人員管理
人在焊接過程中起了關鍵性的作用。為此一定要加強對焊接工程師、質檢人員、無損檢測人員以及焊接工人的管理和技術方面的培訓。焊接工程師是管道焊接質量的主要負責人，因此，要求焊接工程師除了要具備較強的專業知識以外，還要具備豐富的焊接經驗。焊接工程師要對焊接工人進行定期的培訓和考核，并對焊接質檢人員和焊接無損人員進行指導和監督，保證他們的工作的質量和效率。焊接質檢人員和焊接無損人員的工作是非常重要的，他們的檢驗數據直接關系到焊接的質量問題，所以焊接質檢人員和焊接無損人員須經上級主管部門培訓考核合格取得相應的資格證書，并持證上崗，要求熟悉壓力管道焊接的標準和規范。焊接質檢人員和焊接無損人員在一定時間內要出具一定的檢測數據，以便保證焊接工人能及時的彌補在焊接過程中出現的問題，減少不必要的損失。當然焊接工人在焊接的整個過程中是最關鍵的人員，其水平高低直接影響著焊接質量的好壞，因此要加強對焊接工人進行培訓和考核。
6、焊接檢驗控制
施工現場焊口外觀檢查合格后按比例進行無損檢測（RT），現場質量檢查員依據技術交底和各種管線無損檢測比例的要求，根據焊工焊接數量及質量，執行隨機點口抽透的原則，向第三方檢測公司委托檢測。施工單位將要檢驗的焊口管線號、編號、焊工號、寫在明顯部位上，探傷人員保證無損檢測抽透和增透比例準確，保證管道檢測合格。
7、管道焊接后質量控制
（1）管線焊口核查：焊接施工結束，所有焊口外觀質量，工藝配管單線圖的各種標記與實際管道焊口標記、各種控制點表格的填寫、檢查表的記錄和無損檢測報告必須一致，要逐一審核。
（2）技術資料的整理：焊接資料是整個工程交工資料的一個重要組成部分，在施工過程中要認真收集、整理各種焊接資料，做到資料完整、及時、資料移交手續齊全。
結束語
隨著石油用量的不斷增多，石油管道的逐漸投入應用和數量的迅速發展，石油管道的焊接慢慢體現其舉足輕重的作用。石油管道的需求要求管道的焊接水平也要跟上需要，因此，提高石油管道的焊接技術水平尤為關鍵。
參考文獻
關鍵詞：工業管道安裝；焊接缺陷；防治措施
中圖分類號： TU81 文獻標識碼： A
前言：隨著經濟的快速發展，我國工業建設水平也有了相當程度的提高。在當前的工業發展中，工業管道中出現的滲漏、泄露事故，其原因多數是由焊接質量不合格而引起的，因此，對于管道安裝應滿足較高的技術要求,在施工過程中必須嚴格根據施工規范與施工程序進行工業管道的安裝焊接。文章針對工業管道安裝中焊接的重要性，就管道焊接問題展開了探討。
一、管道焊接施工中的缺陷
（一）焊接裂紋
裂紋是焊接中危害性最大的一種缺陷，它主要包括結晶裂紋、液化裂紋、延遲裂紋等幾種形式。裂紋主要在焊接應力和其他相關因素的共同作用下，金屬材料中原子結合被破壞，產生新接口的縫隙。由于其有延伸性，在焊道存在內應力的情況下裂紋會一直延伸擴展，直至焊道被破壞。裂縫是工業管道安裝中，是對焊接接頭中產生最大危害的缺陷，其不但難于返修，同時還會為管道運行造成直接影響，且必須割口重焊。因此，必須引起足夠的重視，在長輸管道的施工過程中，應全面避免裂紋缺陷的產生。
（二）未熔合
未熔合是指未能完全熔化結合，它包括兩部分：焊道與母材之間或焊道與焊道之間。其主要發生在管道時鐘1點鐘和11點鐘的接頭位置及管道底部6點鐘仰焊位置。未熔合可分為根部未熔合、層間未熔合、坡口未熔合三種。根部未熔合主要是打底過程中焊縫金屬與母材金屬以及焊縫接頭未熔合、層間未熔合主要是施焊過程中層與層間的焊縫金屬未熔合。坡口未熔合是焊縫金屬與母材坡口之間的未熔合，其中根部未熔合出現的幾率較大。未熔合易造成應力集中，危害性僅次于焊接裂紋。因此，未熔合缺陷在焊縫中是不允許存在的。
（三）焊接應力
焊接應力是由于焊后收縮受到制約造成的，制約越嚴重，內應力也就越大。焊接以后留下一定的殘余應力是不可避免的，但是可以通過恰當的工藝措施給予一定程度的控制和調節。
（四）氣孔
氣孔主要是在焊接時，由于熔池金屬中的氣體沒有在熔池凝固之前及時逸出，而殘留在焊縫金屬的內部或者表面，形成孔穴。氣孔的大小、形狀、數量等均與母材材質、焊接位置、焊條性質、焊工操作技術等有關。對于形成氣孔的氣體，一些是原本溶解在母材與焊條鋼芯中的氣體；一些則是在藥皮熔化過程中產生的氣體，也有些來自母材上的油垢、銹跡等受熱后分解產生。
（五）夾渣
夾渣是指焊縫中存在的熔渣、鐵銹或其他物質，在焊道根部、層間均可能存在，最常見的就是層間夾渣。夾渣形狀不同，大小不一，其中危害最大的就是呈尖銳形的夾渣，影響焊道的塑性，尤其是在焊道受拉應力時產生嚴重的應力集中。《在用工業管道定期檢驗規程》中規定GCZ級或GC3級管道，當夾渣自身高度或寬度的最大值不大于.035t，并且不大于6~時，按表1定級;否則定為4級。預防措施：(1)多層焊時，焊絲、焊條等產生的熔渣要清理干凈，避免熔渣埋入焊道；(2)避免焊接電流較小，導致熔渣不能充分融化而浮出熔池；(3)如果坡口太小或上層焊道與坡口間形成了夾角，熔渣因不能充分融化而浮出熔池。
三、防范管道焊接缺陷的有效對策
（一）提高管道焊接工藝
1、選擇合適的坡口角度與裝配間隙；選擇合理的焊接電流，同時要求施工操作者對運條方式、焊條或者焊把的速度與角度等充分掌握，以滿足焊件裝配的間隙變化，確保焊接縫均勻。當焊角焊縫時，應注意保持正確的角度，避免焊縫尺寸不滿足要求。
2、引弧時，盡量拉長電弧，通過預熱的形式逐漸形成熔池；在收弧時，應將焊條在熔池中短暫停留，或者進行幾次環形運條處理，以保證足夠的焊條金屬將熔池填滿，以避免焊縫收尾的位置產生弧坑。
3、將坡口和焊層之間的熔渣認真清理干凈，并鏟平凹凸處，再進行焊接。適當加大焊接的電流，必要時則縮短電弧長度，并提高電弧停留時間。根據熔化的實際情況，適當調整焊條角度與運條方法，讓熔渣上浮到鐵水表面；正確選擇焊條金屬的母材與化學成分，以降低熔渣的熔點與粘度，避免產生夾渣缺陷。
4、在焊接前，做好準備工作。清除坡口兩側約 20-30mm 范圍內的焊件表面油污；在焊接前，將焊條根據說明書中規定的時間與溫度進行烘干，并選擇符合規定的焊接方式。如果使用堿性焊條施焊，應盡量控制電弧長度，在風大的情況下則采取防風手段；如果焊條產生焊心銹蝕，且藥皮開裂、變質、剝落、偏心時，都不能再使用，以避免氣孔的產生。
5、選擇合適的優質鏈條及焊接規范，合理安排焊接的次序與方向，減少焊接應力。另外，在焊接前還應對坡口周圍的水、銹、油等污物進行認真清除，避免產生裂紋。
（二）焊接應力措施
采用預熱法、同步收縮法等措施控制焊接應力。管道焊接中，焊接溫差越大，殘余應力越大，同時從組織轉變來說，冷卻越快組織應力也越大。預熱可減小溫差和減慢冷卻速度，從而減小焊接應力。同時，焊縫的收縮受到旁邊冷金屬的牽制而形成拉應力，有效區段旁邊的較冷的金屬不允許它收縮而形成較大的應力，采取適當的工藝措施，使能允許它或者部分允許它收縮，就可以免除或者部分地免除殘余應力。同步收縮法就是基于這個原理所采取的工藝措施。施工中，采用合理的焊接次序，盡量使焊縫能比較自由的收縮，特別是那些收縮比較大，殘余應力比較大的焊縫，也可以實現控制焊接應力的目的。
（三）推廣先進設備的應用
在檢修裝置時，為了確保工業管道的焊接質量，提高施工單位的整改標準、改善不合格工序，質量檢查人員應使用數碼相機查出現場存在的低標準問題，并制成幻燈片在檢修會上重點通報，促進施工人員自我查找、自我回饋、自我整改，從根本上提高焊接質量。
（四）采用高效焊接法
在全焊結構管道中，焊接工作強度也隨之加強，并且質量標準更高。但是通過多年來焊接工作者積累的豐富經驗，目前全焊結構管道已經獲得客觀技術的進步。在生產過程中，大直徑厚壁管的管道要求最為嚴格，主要運用將鋼板壓制成形的方式，確保管道正常發揮使用性能。
（五）加強焊接的全過程控制
由于管道焊接施工人員的技術水平與責任心等因素都直接影響著管道焊接的整體質量，因此重視對施工人員的監督就非常重要，效果也較為理想，由此，質量檢查人員的責任也就凸顯出來。為有效防止管道焊接缺陷的發生，質量檢查小組應在焊接施工中要求全體人員參加到焊接質量控制管理之中。如看火員的焊接質量，要求其必須隨時對焊接過程中可能出現缺陷的控制點加強檢查，以及機動處設備管理人員、車間設備管理人員的執行情況進行定期或不定期抽查等。對于查出的問題，需要填寫檢修質量定期整改報告，并及時反饋回施工單位，限令整改等，在整改期滿后，嚴格對施工單位進行復檢，從材料入庫、坡口加工、管道預制再到焊接的全過程加強控制管理，特別是提高焊接的工藝要求執行水平。對管道安裝過程中焊接工藝的確定，要充分考慮其施工現場的實際情況，同時還應嚴格遵守規章制度，并在檢修過程中，加強施工方質檢人員與廠方質檢人員的配合，定期開展聯合檢查，對于查出來的焊接缺陷問題及時提出并整改。
結語：總之，對于工業管道安裝過程中所存在的焊接缺陷，還需要施工單位能夠將本職工作充分落實到位，并根據管道工程的實際規模，進行合理的規劃，在確保焊接工作順利進行的同時，也為今后管道的投入使用打下良好基礎。
參考文獻
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【關鍵詞】鑄鐵件；手弧焊；冷焊；補焊
1、前言
鑄鐵工件的種類很多，用途也較廣泛。根據鑄鐵的焊接特點，對鑄鐵件采用相應的焊補工藝進行焊補，以減少焊縫形成白口及淬硬組織，避免產生裂紋和氣孔。提高鑄鐵設備（件）的使用周期，降低焊補成本。本文從鑄鐵的種類和性能、焊接設備、材料和焊接工藝、注意事項等方面介紹了鑄鐵電弧冷焊的焊補工藝技術。
2、鑄鐵的種類和性能
2.1鑄鐵的分類
鑄鐵是含碳量大于2.11﹪或具有共晶組織，且含有一定量的硅、錳元素及硫、磷雜質的鐵碳合金。有時還可加入各種合金元素，以獲得具有特殊性能的合金鑄鐵。在Fe-C二元合金系中，按穩定系相同，根據碳含量的不同，鑄鐵可分為：亞共晶鑄鐵ω（C）﹤4.26﹪、共晶鑄鐵ω（C）=4.26﹪、過共晶鑄鐵ω（C）﹥4.26﹪。按碳在鑄鐵中的存在狀態、形式和生產方法的不同，可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵及合金鑄鐵五類 。
2.2鑄鐵的焊接性
鑄鐵的化學成分特點是碳及硫、磷雜質含量高。焊接過程中，因相變速度快而產生的組織應力大，增大了焊接接頭對冷卻速度變化的敏感性及對冷，熱裂紋的敏感性；力學性能特點是強度低，基本無塑性。且由于焊接過程是不均勻的快速加熱和冷卻過程，易產生較大的焊接應力，使焊接接頭容易產生白口及淬硬組織，易產生裂紋。因此，鑄鐵的焊接性較差。
3、鑄鐵電弧冷焊的優點及工藝要點
3.1鑄鐵電弧冷焊的優點
鑄鐵異質焊縫電弧冷焊的優點是焊前對被焊工件不預熱，使焊接工藝過程大大減化，不僅降低了焊補成本，改善了焊工的勞動條件，而且提高了焊補效率。此外，電弧冷焊還具有適用范圍廣，可進行全位置焊接等特點。對于大型鑄件或不能預熱的已加工面更適于采用電弧冷焊。所以鑄鐵電弧冷焊是一個發展方向。
3.2鑄鐵電弧冷焊的工藝要點
鑄鐵電弧冷焊可分為，同質（鑄鐵型）焊縫和異質（非鑄鐵型）焊縫。異質焊縫要獲得好的焊接質量，不僅要根據焊補要求正確選擇焊接材料，而且要注意掌握焊補工藝要點。異質焊縫電弧冷焊的工藝要點可總結為：“短段、斷續分散焊，較小電流熔深淺，焊后錘擊消應力，退火焊道前段軟。”異質焊接材料電弧冷焊的重點仍是防止裂紋，減少白口及淬硬組織的產生。在保證電弧穩定的情況下采用小直徑焊條，小電流快速焊，以減少母材在焊縫中的熔合比，降低焊縫中碳、硫、磷等有害雜質的含量，提高焊縫質量。同時，減少了焊接熱輸入及焊接應力，防止裂紋的產生。異質焊縫電弧冷焊主要是通過調整焊縫化學成分，來改善接頭的組織和性能。
4、焊接設備和材料的選用
4.1推薦使用直流弧焊機并采取反接法（工件接負極，焊條接正極）這樣可使焊接電弧穩定，滿足低氫型堿性焊條的工作條件。如采用交流焊機，則空載電壓需在75V以上。
4.2使用的焊條既要達到焊補后無白口和裂紋的效果，還要價格低，易于購買。因此，推薦使用J507或J506型碳素結構鋼焊條修補鑄鐵管和鑄鐵閥門裂紋，選用J422型焊條堆焊，還可代替專用焊條開裂紋坡口。上述幾種焊條含硫、磷等雜質少，因而焊縫的抗裂性、塑性和韌性都較好。但這些焊條易受潮，使用前需將J507、J506型焊條在350-400℃下烘焙2h，J422型焊條在70-150℃下烘焙1h。推薦使用鎳基EZNi-1（308）焊條修補缸體，焊前應將焊條在150℃下烘焙2h。
5、焊前準備
5.1認真檢查缺陷，清除油污，詳細檢查裂紋，為防止焊補過程中裂紋擴展，應在裂紋兩端3--5mm處鉆Φ5-φ8mm的止裂孔。
5.2當焊件厚度或缺陷深度大于5mm應開坡口，用直徑3.2mm的J422焊條手工電弧開80°U形坡口，坡口底部應平整，其深度為焊件厚度的2/3，切割電流為150-160A。坡口開好后，用鑿子剔除坡口及附近的飛濺，用鋼刷清理坡口，使其露出金屬光澤。
6、焊接工藝措施及工藝參數
6.1采用異質焊接材料手工電弧冷焊的工藝措施
為防止裂紋，減少白口及淬硬組織的產生。應采用小直徑焊條、小電流、快速焊，同時，采用短段、斷續分散焊、多層多道焊及焊后錘擊消應力。以控制焊接熱輸入，減小焊接應力及熱影響區的寬度，防止產生裂紋，減少最易形成白口的半熔化區的寬度，使白口層變得薄些。
為減少焊接熱輸入，降低焊補溫度，多層焊層間溫度應控制在（50-60℃）以下。每層焊縫要薄。不作橫向擺動。以降低應力及減少半熔化區的寬度。焊縫越長，所承受的拉應力越大，故采用短段焊有利于降低焊縫應力狀態，減少焊縫發生裂紋的可能性。一般每段焊縫長度，薄壁件為10—20mm，厚壁件為30-40mm。焊后應立即用小錘快速敲擊處于高溫而具有較高塑性的焊縫，以松馳焊補區的應力，防止裂紋的產生。運用退火焊道的方法。當補焊加工面的線狀缺陷時，可采用退火焊道的方法以改善補焊區的切削加工性能。為避免焊件局部過熱而增大焊接應力，應采用分散焊法。對大厚件多層焊應合理按排多層焊焊接順序。必要時可在坡口表面焊過渡層，可有效的防止焊縫剝離。
6.2焊接工藝參數
焊接電流：詳細參數見表一。
坡口角度：非穿透性缺陷深度﹤15mm的坡口角度應為70-80°，缺陷深度﹥15mm的坡口寬度應為15-25mm。穿透性缺陷，壁厚﹤15mm的坡口角度為70-80°，鈍邊為2-3mm，壁厚﹥15mm的可開雙面坡開，坡口角度為70-80°。
焊條與電流匹配參數表 （表一）
焊條直徑（mm） 2.0 2.5 3.2 4.0
電 流 （A） 40--60 50--80 100--120 130--190
注意事項
1.嚴格控制母材在焊縫中的熔合比。采用小的坡口角度、焊條直徑、焊接電流，適當提高焊速，控制每段焊縫長度，控制層間溫度，每層焊道要薄，以減少焊接熱輸入。2.焊后應立即用小錘快速敲擊處于高溫而具有較高塑性的焊縫，以松馳焊補區的應力，如果坡口底部錘擊不便，可錘擊鈍刃扁鏟，以消除焊接應力。
結論
鑄鐵冷焊技術不僅強度可靠，效率高，成本低，修復速度快，并且還可對某些大型鑄鐵件在不拆卸的情況下，進行全位置焊補修復，工件不易變形，焊工勞動條件好等優點。焊縫強度能滿足使用要求，保證了鑄鐵焊補的施工質量，技術效果及經濟、社會效益十分顯著。
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