摘要：采暖阀组汇管焊接时，在汇管上进行马鞍口的切割及焊接均是局部不均匀的加热过程。冷却时，高温区域因热塑性变形产生的收缩量大，低温区域的收缩量小，这种不平衡的收缩导致汇管产生凝缩弯曲变形。掌握汇管焊接变形和防止变形的机理，制定出合理的施工方案，焊后及时采取正确的矫正方法，可有效地控制汇管及立管的变形，提高焊接质量及工作效率，同时节约人力、物力。
关键词：采暖阀组；汇管；立管；变形；焊接顺序；开孔顺序
在焊接过程中，由于结构受到不均匀的加热和冷却，各部位金属热胀冷缩的程度不同。金属材料是一个整体，相互联系，相互制约，不能自由伸长和缩短，所以焊接过程中就会产生应力和变形。焊接变形导致焊件尺寸和形状发生变化，直接影响制造质量。如果变形超过正常值范围，就需要进行返工矫正处理，降低了工作效率，同时也增加了生产成本。在采暖阀组预制过程中，要根据其结构的状况、特点以及可能产生变形的原因进行认真分析，选择合理的工艺措施来控制变形，满足技术标准要求，以提高功效，减少不必要的损失。
1 变形原因
采暖阀组汇管预制时，在汇管上进行马鞍口的切割及焊接均是局部不均匀的加热过程。切割及焊接时，高温区域受热膨胀，受周边低温区域的刚性阻碍而不能自由伸长，产生热塑性变形。冷却时，高温区域因热塑性变形产生的收缩量大，低温区域的收缩量小，这种不平衡的收缩导致汇管产生凝缩弯曲变形。马鞍口愈多，焊缝数量愈多，汇管的变形愈大，同时汇管上的立管也产生凝缩角变形。
焊接时，焊接的加热和冷却速度都较快，高温区域的组织由珠光体变成奥氏体。冷却后，奥氏体转变为混合体，如珠光体加索氏体、索氏体加屈氏体等，甚至转变马氏体，其组织发生变化时，其体积也会发生变化，从而产生组织应力和组织变形。凝缩变形和组织变形的共同作用，使采暖阀组汇管产生弯曲变形、汇管上的立管产生角变形。
2 控制变形的工艺措施
2.1 采用合理的开孔顺序
主汇管开孔非常关键，若措施不当，极易发生变形。为了减小变形，在开孔前先把汇管两侧用盲阴离子基团也被引入到膨润土的表面，增大了膨润土颗粒间的静电排斥力和水化膜排斥力，使得拆散后的空间网架结构不易恢复，从而增大了膨润土在水中的分散程度，增大其吸附水中杂质的能力。板焊死，采用刚性固定法能有效减小变形。把汇管固定在预制平台上，在汇管的中间处用气焊开一个孔，在汇管里加满水，这样做的目的是减少受热面积，使汇管不产生过热现象。开孔顺序合理可有效减小开孔时的温度场，从而减小变形。开孔顺序采用中分跳开法开孔，以开5 个孔为例，先开 1 号孔，然后再开 2 号孔，依此类推最后开5号孔（1-2-3-4-5），使热量分散，减小变形，如图 1 所示。开完孔后进行立管的组对，组对采用对称点焊4点固定。
图1汇管固定及马鞍口开孔顺序
2.2 采用反变形法
组对完立管后，在汇管下侧加垫板，垫板两边薄、中间厚，每隔200～300 mm加一组垫板。因为直径大的管线比直径小的管线刚性大，变形大小与刚性有一定的关系，刚性大则变形小，刚性小则变形大，所以汇管直径大时垫板就薄一些，汇管直径小时垫板就厚一些。
2.3 选择合理的焊接参数
在焊接过程中，采取较小的焊接电流，较快的焊接速度，减少焊接的热输入，就能有效地减小变形。但焊接电流和焊接速度互相影响，焊接电流小必然导致焊接速度慢，二者之间的合理搭配不是一个固定的数值，因人而异，靠施焊的电焊工自己控制，因此焊工的技术水平就显得非常重要。推荐的马鞍口焊接工艺参数见表1。
2.4 采用合理的焊接顺序
焊接顺序对焊接结构的变形有很大影响。焊接顺序合理，焊接变形可以通过自由收缩互相抵消；焊接顺序不合理，焊接变形将互相叠加，不同的焊接顺序焊后会产生不同的焊接变形。
采用对称焊接法。在减小热输入的同时，为防止立管产生角变形，每道马鞍焊口不能一次焊接完成，每次只焊 1/4 马鞍口。若只有一个焊工施焊时，焊接完1/4马鞍口后，再进行对角1/4马鞍口的焊接，如图2所示；
图2一个焊工施焊时的对称焊顺序
（2）采用跳焊法。
跳焊法可减小焊件的变形量，避免因长时间加热增加焊接温度场。以5个立管为例，焊完 1 号立管再隔一个立管焊接 2 号立管；2 号立管焊接完再隔一个立管焊接 3 号立管；然后再焊与 1 号立管相邻的 4 号立管，最后焊接 2号立管和 3 号立管之间的 5 号立管（1-2-3-4-5）。打底焊和盖面焊的焊接顺序均如此，如图3所示。
图3 汇管马鞍口跳焊顺序
3 焊后变形的矫正
整个汇管的马鞍口全部焊完后，把汇管两侧的固定点用气焊割开，撤出垫板，放掉水，查看有无变形情况。如果是汇管发生弯曲变形，可用气焊火焰并采用三角形加热法进行加热矫正；如果是立管发生变形，可在立管根部加热，向左倾斜时加热右侧，反之向右倾斜时加热左侧。加热后可自然冷却或在加热区域周围喷水冷却来限制火焰加热范围，以提高对加热点的挤压作用，达到良好的矫正效果。
4 结语
采用合理的开孔顺序及焊接工艺后，经现场检查，汇管未发生弯曲变形现象。实践证明，掌握汇管焊接变形和防止变形的机理，制定出合理的施工方案，运用合理的焊接工艺，焊后及时采取正确的矫正方法，可有效地控制汇管及立管的变形，提高焊接质量及工作效率，同时节约人力、物力。
参考文献：
[1] 叶新才，王占岐，赵宇宁．改性膨润土处理石化含油废水试验研究[J]．非金属矿，2004，27（2）：41-43．
[2] 郭继香，袁存光．吸附法处理石油污水中 COD 的实验研究（I）——吸附剂及吸附条件的选择[J]．精细化工，2000，17（9）：522-525．
[3] 廖欣峰，王照龙，金辉．膨润土对乳化油废水的吸附絮凝性能[J]．环境污染与防治，1999，21（S1）：78-79．
论文作者:王召军1,张振增1,刘安利2,朱国明2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/28
标签：顺序论文; 垫板论文; 开孔论文; 采暖论文; 区域论文; 发生论文; 弯曲论文; 《基层建设》2019年第4期论文;