Q345方矩管的拼焊工艺

 1.方矩管组焊方案的确定

 为满足强度需要，此方矩管截面尺寸为300mm× 200mm，板厚3mm，设计要求扭曲及平行度等

偏差≤1.2mm，制作技术难度较大。为此，通过调查研究，最终确定利用板材对称两半折弯成槽形

半壳，然后再采用CO2气体保护焊焊接成形方矩管的制造工艺。由于焊接规范选择合理，取得了满

意的效果。 　　

某工装需要长20m的方矩管，但我国钢材市场只供应工字钢、槽钢和角钢等型材，很难买到方

矩管，特别是大截面尺寸的方矩管。 因是单件生产，所以我们决定用 Q345板材拼焊成方矩管。

2.焊接工艺实施

（1）开 V形坡口 对称的两根槽形半管用大型折弯机压制成形，按工艺要求加工对接焊坡口，

预留间隙拼接。焊接接头的设计在焊接工程中是较薄弱的环节。 坡口形式对控制焊缝内部质量和

焊接结构制造质量有着很重要的作用。坡口设计必须考虑母材的熔合比、施焊空间、焊接位置和综合经济效益等问题。应先按下式计算横向收缩值 Δ B。

ΔB =5.1Aω/δ+1.27 d

式中 Aω——焊缝横截面积， mm ； δ——板厚， mm ； d——焊缝根部间隙， mm。

找出 ΔB与 Aω的关系后，即可根据两者关系列表分析，处理数据，进行优化设计，昀后确定

方矩管对接焊缝坡口形式 。

（2）控制焊接变形此方矩管由于其外形属于细长杆类，因此焊接变形极难控制。焊接的主要

变形有挠曲（正弯）、侧弯、角变形及扭曲变形等。对于此方矩管而言，主要的变形是横向收缩，

使方矩管断面尺寸受到影响，每边需缩进预留间隙90%左右；方矩管焊缝横向收缩后，方矩管竖板

两端向内弯曲，使方矩管构件形成腰鼓状；由于方矩管焊缝断面大，输入热量多，必然引起较大方

矩管的纵向收缩，使构件在方矩管长度方向形成挠曲变形；对因不合理焊接造成方矩管的扭曲变形，矫正十分困难，有时不得不割开重焊或整件报废。

 从焊接变形理论可知，影响焊接变形大小的主要因素是:焊缝尺寸越大，熔敷金属越多，变形越大；焊缝尺寸相等时，焊缝热输入越大，造成的变形也越大；焊接大长焊缝时，分段比直通焊变形要小；焊缝布置不对称或虽布置对称但不对称焊接，焊缝部位偏离越严重，变形越大；构件刚性越小，变形越大。

 焊接规范通过工艺试验和工艺分析，确定方矩管对接焊缝采用双层 CO2气体保护焊。焊接材料用 H08Mn2SiA，　1.2mm焊丝；保护气体为纯CO2气体。第一层焊缝的焊接电流为200～250A，第二层为240～320A；电弧电压为24～26V。工艺要求是:第一层焊缝必须焊透，保证背面成形良好；焊接电流、电弧电压、送丝速度和焊接速度等可根据设备型号调节。

焊接顺序为减少变形，方矩管对接焊的焊接顺序应按以下原则:采取由中间向两边分层分段对称跳焊，产生方矩管的焊接变形比直通焊小，有利于方矩管应力的分散和释放，避免在焊件中产生复杂的应力。直通摆动焊时，焊接开始所形成的较窄的塑性变形区只出现一次，而且由于连续摆动焊接，热输入量大，受热面积大，被压缩造成方矩管的塑性变形区域大，因而焊后收缩变形很大。

分层分段跳焊时，每一层截面都很小，所需热量就小，且每一层又分若干段进行跳焊，每焊一段基本上都是在方矩管冷钢板上重新建立一次温度场，每次都出现一个较窄的塑性变形区，因而方矩管塑性变形区的平均宽度 （即横向收缩的尺寸）要比相应分层直通焊小，纵向收缩也小，比起直通连续一次填满的摆动焊接变形就更小。

根据上述分析，先由中间向两端分段跳焊焊缝1第一层 （见图1），翻面由中间向两端分段跳焊焊缝2第一层，焊缝2应采用比焊缝1较大的焊接规范，以产生较大的反向力，使原变形得到矫正

。接着再以同样的方法焊接焊缝1第二层和焊缝2第二层。

3.指标确认

按照拟定工艺方案制造的方矩管，外形尺寸公差及各项技术指标均达到设计要求，经检测满足

各项使用指标，予以交货确认。

参考资料

方矩管，矩形管

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