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防爆电器焊接结构缺陷:焊接应力与焊接变形

发布时间:2019-04-26 14:59:01点击量:1

焊接应力和焊接变形是金属焊接结构常见的主要缺陷,严重影响其性能。本文将分别分析这些缺陷产生的原因和预防措施,以尽可能减少和消除焊接应力和变形。

1、焊接应力和焊接变形的原因

焊接过程中防爆正压柜工件局部发热是造成焊接应力和变形的主要原因。焊接过程中,焊缝及近缝区温度很高,防爆正压柜的工件及电极(丝)金属处于高温状态,焊接后焊缝金属逐渐冷却,焊缝及近缝区的凝固收缩受到周围低回火的阻碍。由于是金属,所以它们在纵向上受到拉应力,在远离它们的地方受到压应力。由于这些应力在焊接和冷却过程中不能平衡和释放,焊接防爆正压柜的工件变形将由这些应力引起。对于塑性好的材料,焊接后防爆正压柜的工件阻碍小,焊接变形大,焊接应力小。对于塑性差的材料,焊接后防爆正压柜的工件受到很大阻碍,焊接变形小,焊接应力大。

防爆电器的焊接变形有多种形式,如:

(1)防爆正压柜对接焊时,由于焊缝的存在,使防爆正压柜的工件纵向和横向减小,所以防爆正压柜的整个工件焊后尺寸减小,称为“收缩变形”。

(2)平V型槽对接焊时,由于焊缝截面形状不对称,焊缝收缩不均匀,因此对焊防爆正压柜的工件在焊后沿焊缝方向有一个角度,即所谓的“角变形”(图7)。

(3)板与T型槽焊接时,焊接结构不对称,单边焊接导致焊缝收缩不均匀,防爆正压柜焊接后工件翘曲,称为“弯曲变形”(图8)。

图7角度变形图8弯曲变形图

1,3-板2-焊1,2-板;3-焊;4-焊后两板之间的变形角

(4)焊接薄板时,在焊接应力的作用下,防爆正压柜的工件冷却后会出现不规则翘曲,称为“波浪变形”。

在防爆电气设备外壳的焊接中,人们对这些焊接变形非常关注。例如,对于隔爆电气设备的隔爆外壳,有时通过隔板将接线盒的空腔与主空腔隔开,隔板焊接采用T型槽平焊。例如,正压电气设备的正压外壳在与薄板焊接结构组装时,会产生波浪变形。

2、防爆电器焊接应力及焊接变形的预防措施

防止和消除焊接应力和焊接变形的基本措施不仅是焊接结构件的设计因素,而且根据防爆正压柜的材质和焊接结构,在焊接过程中采取一些简单可行的工艺措施。

(1)降低焊接应力的工艺措施

原则上可采取以下工艺措施降低焊接应力:

1)合理选择焊接顺序

在焊接平面防爆正压柜的工件时,应保证焊缝的纵向和横向收缩自由,并避免阻碍收缩,防止形成较大的应力。因此,在焊接多片防爆正压柜工件时,应注意各焊缝的焊接顺序,以减少各焊缝的收缩阻力,从而降低焊接应力。

如图3、9所示为三板拼焊的焊接顺序。环3。9a显示了第一个方案。焊接顺序是先焊接2,然后焊接1、平板一和平板一是直缝2、经过适当的处理后,它们可以成为一个整体平面,然后在与平板I I I I焊接时形成一个直焊缝41、两个焊缝都是直焊缝,收缩更自由,应力更小。然而,如图3。9b所示,第二种方案是不同的。首先焊接1,然后焊接2或焊接3,板L和板III为直焊缝1,焊接后可成为平面。然后,当板II焊接时,两条焊缝2和3在A点垂直相交,焊缝的收缩受到限制,应力明显增大,在A点交叉,有时会出现裂纹。

2)焊接前预热防爆正压柜工件

焊接前对防爆正压柜的工件进行预热,可以减小焊接区金属与周围金属的温差。焊接后还可以均匀缓慢地冷却和收缩,使焊接应力明显降低。

焊接前对防爆正压柜工件进行预热是降低焊接应力最有效的方法。钢板焊接结构的预热温度一般控制在350~400之间。在C的范围内。

3)防爆正压柜工件焊后退火

焊后退火是消除焊接结构件焊接应力最有效的方法。一般可以消除80%-90%的焊接应力。焊接后,焊接结构件的退火温度一般控制在600-650(?)c。保温时间为6-10h,然后缓慢冷却至窒息温度。

例如,对于防爆电机座、防爆控制箱体等大型钢板焊接结构件,建议采用如图3。10所示的热处理退火曲线的过程控制过程:退火温度约610 C,保温时间6。5-7h;关闭热源,对工件进行退火处理。防爆正压柜的ECE只有在退火炉温度降至320℃以下时才能出炉,然后对防爆正压柜的工件进行中自然冷却。

(2)减少焊接变形的工艺措施

原则上可单独或综合采取以下工艺措施,以减少焊接变形:

1)增加利润

为了抵消焊接后焊接结构件尺寸减小的影响,在焊接前对防爆正压柜的工件进行切割时,可根据经验适当增加释放尺寸,并留有一定的工艺裕度(如0。1%-0。2%)。

2)抗变形

焊接前,先评估防爆正压柜焊后工件可能变形的大小和方向,然后将防爆正压柜的工件放置在适当的焊接方向,如图11所示;或将防爆正压柜的工件反向变形。焊接前先将压力柜定位,然后进行焊接,以减少或消除焊接变形。

图10热处理退火温度曲线示例a)焊前b)焊后

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