控制薄板变形工艺技术

控制薄板变形工艺技术

陈斌

广州南方管道有限公司

摘要：十三五规划后，传统意义上燃煤机组受到严格管控，新兴起余热锅炉，余热锅炉中最重要的构件为侧墙模块，我司近期连续签约6台余热锅炉，急需克服的技术难点在于，模块中的薄板打砂问题，主要由6mm的钢板和少量加固槽钢焊接组成，同时打砂等级必须达到Sa2.5，因其结构具有以下几个特点：1、面积较大（一般9F为25米*3.2米），需拼板焊接；2、加固少；3、表面要求高；

众所周知，薄板在打砂的过程中，会产生弹性变形及塑性变形，影响构件质量，为克服这个难点，本文主要对如何产生变形的原因及如何控制该变形做出论述。

关键词：薄板、变形、控制

一、概述

余热锅炉本体侧墙、底部、顶部墙板和进出口烟道墙板中的外护板，基本为厚度6mm的碳钢板组成，墙板面积基本为80-100平方，平面度要求高，需控制在每平米3mm，总长10-15mm以内，其制作工艺流程如下：

（1）拼板：多块钢板拼接（焊接）组成墙板；

（2）焊接加固槽钢：槽钢跳焊在钢板上；

（3）打砂：对有槽钢加固的一面进行打砂；

外护板的工艺流程较为简单，但实际制作中发现，制作过程中往往会变形严重，对于变形较为严重的薄板，只能采用费时、费人工的火焰校正，且校正的效果存在很大的不确定性，对于变形非常严重（失稳变形，即波浪变形）的情况，墙板就有报废的风险；

二、影响薄板变形的因素

2.1变形因数分析

●拼板：钢板进行拼接时在焊缝附近变形严重，表现为纵向收缩变形和横向角变形；

●焊接加固槽钢：槽钢组装焊接到钢板上时，钢板出现一定程度的翘起，甚至出现失稳变形（波浪形）；

●打砂：打砂后变形严重，钢板表现为中间拱起或波浪形；

2.2因数比例分析

2.3原因分析

（1）薄钢板在制作过程中，拼板变形主要是焊接变形，薄钢板在对接焊时（拼接），如果采用沿对接线堆焊，焊接时持续高温输入对薄钢板影响很大，焊后会出现较大的角变形；

（2）角钢或槽钢与钢板组装时，因为钢板很薄，本身刚度低，容易在焊缝处出现角变形，整体容易产生失稳变形，而失稳变形原因是焊接残留在钢板的压应力，压应力越大，越易失稳；

（3）钢板在进行打砂除锈时，钢板表面受到冲击力的作用，从而清除钢板表面的氧化皮和污物，同时，砂粒也使钢材表面发生了形变（包括弹性形变和塑性形变），在钢材表面留下了密密麻麻的凹坑（被压缩状态），打砂结束后，这些凹坑解除了压缩状态，单位凹坑的面积变大，宏观表现为打过砂的一面面积大于未打砂面的面积，从而导致钢板被打砂面向上拱起；

（4）由于钢板在焊接和打砂时均有残留部分应力，在这部分内应力和打砂变形共同作用下即会产生失稳变形；另外，由于结构的原因，有槽钢加固的地方强度高，打砂不易变形，而没有槽钢加固的地方打砂后出现很大的变形；

三、控制措施

1、控制变形方法；

刚性平台法：组建一个大的刚性平台，减少大面积薄板因自身自重问题导致的变形；

反变形法：在拼接钢板时，将焊缝下面垫高，预留对接焊反变形量，用于抵消焊接的角变形；

分段退焊法：采用分段退焊法对钢板拼接焊缝进行焊接，在工艺允许的范围内减小焊接电流的输入；

预拉伸加热法：焊接骨架（槽钢）时，对薄板采用加热（SH法）、机械预拉伸（SS法），或者两者同时使用（SSH法）使其伸长，然后在薄板上装配焊接槽钢，薄板预拉伸和加热后再冷却所产生的拉应力可以有效地降低焊接应力防止失稳波浪变形；

加热法：在薄板对接时采用在焊缝两侧一定距离处适当宽度上加热，使焊缝得到拉伸，从而减少压缩塑性形变，降低残余内应力，消除波浪变形（即低应力无变形法）；

临时加固法：打砂时对钢板进行加固，用槽钢或角铁点焊在墙板较薄弱的地方，加强薄板的刚性，待打砂完成后在将其拆除；

合理选择法：改良打砂参数：选择大小适中的砂粒或混合砂粒对钢板进行打砂，在保证钢板表面质量的前提下尽量选择小一些的砂粒，能有效改善打砂变形情况；

角度法：人工打砂时，将沙枪抛投抛开传统意义上直射打砂，即薄板与枪成30°至45°夹角打砂，减少钢砂对薄板表面的直射力来控制薄板变形。

2、各种方法效果比例

四、效果

1、一次合格率

黄埔、高要、谢岗等项目薄板制作一次合格率100%

2、经济效益

高效率的一次合格率减少人工校正及返修成本

与传统制作完成后校正相对，采购上述7种控制措施，单片80平方减少人工成本，校正3工日（200元/工日），气体及水约150元，共计750元。

3、前景

对于制作余热锅炉单位、船厂及需用到薄板的项目，具有很好的推广前景

五、总结

本文是根据目前市场主要以余热锅炉为制作主体单元，为解决薄板的制作变形而编写的，主要分为焊接变形和打砂变形，本文对薄板的变形进行深入分析和控制，提出了多种变形控制工艺措施，能有效地控制薄板的变形，有很好的借鉴和推广前景。

六、参考文献

[1]冯权.新造客车墙板抛丸除锈的变形问题[J].机车车辆工艺,1984,(04):39-45.

[2]覃志清,姚建伟.大面积薄钢板平铺焊接变形的控制技术[J].青岛理工大学学报,2007,(04):117-120.

[3]唐和平.客车车体抛丸除锈质量的控制[J].铁道运营技术,2006,(04):30-31+34.

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[6]柳炎樵.中、薄钢板变形的热压矫正[J].工业建筑,1964,(06):47-48.