圆筒环焊缝产生弯曲焊缝的原因分析及对策

摘 要：在圆筒容器的环焊缝中，由于焊机机头没有自动找正的功能，焊道又被掩盖，环焊缝就有可能出现弯弯曲曲，形成“S”状焊缝的缺陷，严重影响产品质量。因此，本文重点分析和探讨了焊缝成弯曲状缺陷的原因，并提出了解决问题的主要方法与措施。

关键词：圆筒容器 环焊缝 弯曲状缺陷 原因分析 解决措施

一、前言

埋弧自动焊实质是一种电弧在颗粒状焊剂下燃烧的熔焊方法，它广泛应用于电站锅炉及辅机、化工容器等产品中低碳钢及合金钢的中厚板焊接。在大型结构产品的焊接中，其焊缝的成形缺陷主要有未焊透、焊穿、咬边和满溢等缺陷。在圆筒容器的环焊缝中，由于焊机机头没有自动找正的功能，焊道又被掩盖，环焊缝就有可能出现弯弯曲曲，形成“S”状焊缝的缺陷，严重影响产品的质量。因此，分析焊缝成弯曲状缺陷的原因，研究解决问题的方法与措施显得格外重要，本文针对此问题探讨如下。

二、圆筒环焊缝埋弧焊时成弯曲形缺陷的原因

笔者认为，圆筒环焊缝埋弧焊时成弯曲形缺陷的原因主要有如下五个方面：

第一，大尺寸的筒状容器是由几段筒体拼装组成的，而每段圆筒又由平板卷曲而成。因此，没有号料，划线、下料的尺寸精度过低，而导致接头不平，影响焊缝成形。

第二，在卷曲平板时，板料放置不正，定位不好，卷曲后发生歪扭，在每段圆筒装配定位点焊纵焊缝后，圆筒两端端口不平。

第三，由各段圆筒拼装成整个筒状容器时，因上述原因导致筒体环状接头处、接口的间隙不均，表面不平，加之强行安装、榔头的敲打，环状接头处的圆柱面坑坑洼洼，致使焊接时，筒体发生轻度的抖动，而使焊缝成形不佳。

第四，焊接滚轮架设计、制造精度、安装精度偏低。当圆筒放在滚轮架上施焊时，应使电弧偏离最高点一个小距离对准焊道中心，但因滚轮架精度低，筒体在被驱动时，焊缝中心线时刻发生位置改变，而机头是不动的，导致焊缝出现弯曲状。

第五，安装焊接滚轮架的地基不平，致使筒体容器的中心轴线歪斜，容器在被驱动施焊的过程中就会使焊缝成弯曲状。具体原因如下：当筒体搁置在滚轮上时，其轴线与水平线成一个夹角，此时筒体的重力P可分解为两个分力，见简图a所示。其中沿容器筒体的轴线的分力为Px。由于容器两端没有约束，因而当筒体在滚轮上被驱动时，除转动外，在Px力的作用下，会使筒体沿轴线方向产生少量的移动，筒体在转动和少量的水平方向移动的合成运动中，筒体上任意点的轨迹就形成为曲线轨迹。在埋弧自动焊过程中，机头电极是固定不动的，因此焊接电弧不会摆动，施焊后环焊缝就形成为弯曲形的焊接接头。

三、消除弯曲形环焊缝的方法与措施

当环焊缝成为弯弯曲曲的焊接接头，即成“S”状时，既影响焊接产品的外观，又直接降低接头的强度，严重影响产品的质量，同时还容易伴随产生其他缺陷，在焊接高压容器时更应注意此问题。上面分析了焊缝成弯曲状缺陷的原因，下面具体介绍一些解决问题的方法与措施。

1.严格划线下料

首先应改变人们的传统观念，要摒弃那些认为焊接结构产品的制造精度低些没有问题的认识与做法，用科学、严谨的态度认真对待每一个工作过程。因此，要严格选料，钢板两边不垂直时，一定要去边。划线时，要考虑圆筒产品变形问题。矩形板的对角线误差要控制在允许的范围以内。例如尺寸为2m之内的误差为±1mm，下料时应尽量采用自动或半自动化的方法，按设计要求加工坡口，坡口加工质量对焊缝成形、接头质量影响很大，坡口小处，焊缝易堆高，坡口大处易咬边和塌陷，使焊缝宽窄不一。

2.调准卷制方向

在卷板时，应注意卷制方向与辊子是否垂直，以免卷板发生扭曲。卷制前需划“看线”或“找正”工件的卷制方向。在卷弯前应将平板两端边缘的剩余直边预弯，以保证每段筒体的圆度要求，在焊接时，就能够使圆筒与滚轮保持良好的接触。

3.筒体的装配

为了防止筒体因自重而产生椭圆变形，直径较大、长度较短的圆筒体容器拼装多用立装，而直径小、长度较长的筒体多采用卧装。要正确地使用各种辅助装配设备，不能随意敲打，严禁使用气割枪切割接头，以避免造成接头处坡口间隙不均匀。定位点焊间隔要均匀，焊点金属不能堆得过高，以免影响焊缝的外观和质量。

4.改进焊接滚轮架

传统的焊接滚轮架只约束了筒体两个方向的直线移动，而没有约束沿筒体轴线的移动，因而易使环焊缝成弯曲状。为了避免产生这种缺陷，对滚轮架必须作适当的改进，即在焊接滚轮架的两端设置限位装置，限制筒体沿轴线移动，但又不会限制筒体随滚轮的转动，因而不会影响焊接的正常进行。

具体的改进措施如下：在现有滚轮架的两端各安装一个支架，在支架上部固联一个短轴，短轴的外圆柱面紧套推力轴承的座圈，推力轴承的动圈装有一个圆筒套，该圆筒套与圆平板固联，而圆平板的内侧面抵住圆筒的两端封头，当滚轮驱动筒状容器转动时，两端支架上的圆平板随圆筒转动，既限制容器的轴线移动，又不影响其转动，保证了环焊缝的焊接质量。改进后滚轮架的结构简图如图b所示。主动滚轮与从动滚轮之间的距离，两端限位支架之间的距离，支架的高度都是可以调整的，以满足不同尺寸的圆筒容器环焊缝焊接之需要。

四、结论

由以上的讨论研究可知，圆筒容器的环焊缝的质量除了受制于工艺过程中的各个环节外，还牵涉到焊接时所使用的辅助设备、焊接滚轮架的功能等。只有增设了限位支架后，埋弧自动焊焊接圆筒环焊缝时，才能焊出表面成形好、强度高、直线形的环焊缝。

参考文献：

[1]黄正闫.焊接结构生产[M].北京：机械工业出版社，1991.

（作者单位：余瀚欣 韩美娥 余茂武，江西机电学院；夏志娟，南昌师范附属实验小学）