法兰的质量控制及焊接变形
法兰板验收中平整度与平面度的质量控制
法兰板验收中平整度与平面度的质量控制一、前言风电项目中法兰板的应用较多，常见的有钢塔筒法兰、混凝土转换段顶法兰、钢转换段法兰、锚栓式基础上下分片式法兰、基础环的上下法兰等。
所有的法兰在焊接完成前或完成后均需对法兰受力面按设计要求进行加工，这就面临着一个质量检验术语：平面度、平整度。
很多工程师对这个两个概念容易混淆，认为是一个概念在工程中的不同叫法，这是一个错误理解。
我将从以下几个维度对平面度和平整度进行阐述，以期加深大家的理解，以便在后期的质量检查过程中进行合理检测及质量控制。
二、平面度、平整度定义平面度测量是指被测实际表面对其理想平面的变动量。
平面度误差是将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。
打表测量法是将被测零件和测微计放在标准平板上，以标准平板作为测量基准面，用测微计沿实际表面逐点或沿几条直线方向进行测量。
然后用测微计进行测量，测微计在整个实际表面上测得的最大变动量即为该实际表面的平面度误差。
这样说大家可能还是一头雾水，我再举个例子：假设桌面上有个一米见方的镜子，镜子表面是完全光滑水平的，把它视为一个标准的平面，然后我们用一把刀在镜子表面划上几道横七竖八的刻痕。
这些刻痕的顶部还是在一个平面上，底部沟槽处会有高低不平，沟槽最低处与最高处（标准平面处）的线值距离就是平面度误差值。
测量仪器：常用的测量仪器是百分表法兰面最高点假设平面百分表测量平面度平整度测量在土建工程中较多，主要有路面平整度、墙面平整度、基础平整度测量等。
平整度测量如测量平面以测量点的绝对水平高差为标准；如测量竖向平面则依靠靠尺和塞尺配合读取相应的塞尺数据为标准。
测量路面平整度的方法主要采用定长度直尺法，即采用规定长度的平直尺搁置在路面表面，直接测量直尺与路面之间的间隙作为平整度指标; 测量竖向平面时，检测尺侧面靠紧被测面，其缝隙大小用契形塞尺检测，其数值即平整度偏差。
控制变形及减小消除焊接应力的方法
控制变形及减小消除焊接应力的方法一、控制焊接变形的方法1、设计措施（1）选择合理的焊缝尺寸：焊缝尺寸增加，变形随之增大，但是过小的焊缝尺寸将降低结构的承载能力，并使焊接接头的冷却速度加快，热影响区硬度增高，容易产生裂纹等缺陷，因此应在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，随着板的厚度来选取工艺上可能选用的最小的焊缝尺寸。
（2）尽量减少焊缝数量;适当选择板的厚度，减少肋板数量，从而可减少焊缝和焊接后变形的校正量，如薄板结构件，可用压型结构代替肋板结构，以减少焊缝数量，防止或减少焊后变形。
（3）合理安排焊缝位置：焊缝对称于焊件截面的中性轴或使焊缝接近中性轴均可减少弯曲变形。
（4）预留收缩余量：焊件焊后纵向横向收缩变形可通过对焊缝收缩量的估算，在设计时预先留出收缩余量进行控制。
（5）留出装焊卡具的位置：在结构上留有可装焊夹具的位置，以便在焊接过程中可利用夹具来控制技术变形。
2、反变形法（1）板厚8～12mm钢板单边V型坡口对接焊，装配时反变形1.5°焊接后几乎无角变形。
（2）工字梁焊后因横向收缩引起的角变形，若采用焊前预先把上、下盖板压成反变形（塑性变形），然后装配后进行焊接，即可消除上、下盖板的焊后角变形。
但是上下盖板反变形量的大小主要与该板的厚度和宽度有关，同时还与腹板厚度和热输入有关。
（3）锅炉、集装箱的管接头都集中在上部，焊后引起弯曲变形所以要借用强制反变形夹紧装置，并配以对称均匀加热的痕迹顺序，交替跳焊法这样采用了在外力作用下的弹性反变形再配合以合理的受热的施焊顺序，焊后基本上可消除弯曲变形。
（4）桥式起重机的两根主梁是由左、右腹板和上、下盖板组成的箱型结构的为提高该梁的刚性，梁内设计有大、小肋板，且这些肋板角焊缝大多集中在梁的上部，焊后会引起下桡弯曲变形。
但桥式起重机技术要求规定，主梁焊后应有一定的上拱度，为解决焊后变形与技术要求的矛盾，常采用预制腹板上拱度的方法，即在备料时，预先使两块腹板留出上拱度。
拼焊法兰焊接变形和控制
・５ ７・
法兰焊接变形 主要 有以上 ３种 ， 对 于每种 变形我们 应采 取相 应 的措施 控 制 。 ２ ． １ 角变形控制 ： 角变形 的控制主要可 以采用 以下 几种 方法 （ １ ）坡 口设计 ： 焊缝尺寸直接关 系到变形 的大 小， 一条焊缝焊缝金属量越 多变形越 大。我们知道 条焊缝焊缝金属量双 Ｙ型 比单 ｕ型、 单 Ｙ型少 ， 双 ｕ型又 比双 Ｙ型少。所以我们焊接较厚 的板时 ， 采用对称双 ｕ型或者对称双 Ｙ型焊缝 金属量少焊 接 变形 小 。 （ ２ ）对称焊接 ： 将法兰拼接成整体讲 四条焊缝 点 焊 固定后 ， 用 车 间天 车悬 挂 ， 让 两名 焊工 对法 兰 毛 坯两面同时焊接 ， 由于焊接时关 于 中性线两侧的收 缩量基本一致 ， 变形相互抵消最后角变形小。
・
５ ６・
山 东 化 工 Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｄ ０ Ｎ Ｇ Ｃ Ｈ Ｅ Ｍ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
２ ０ １ ３年第 ４ ２卷
拼焊法兰焊接变形和控制
肖 巨全
（ 岳阳岳化机械有限责任公司， 湖南 岳阳 ４ １ ４ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 拼焊法兰在焊接过程 中产生焊接变形 ， 焊接变形大小将直接影 响法兰尺寸精度 ， 本文介绍 了法兰 的制造和焊接工艺 ， 分析 了 法兰变形产生的原 因， 并提 出了控制法兰焊接变形 的工艺措施。
压 力容器 用法 兰 （ Ｊ Ｂ ／ Ｔ ４ ７ ０ １ ， Ｊ Ｂ ／ Ｔ ４ ７ ０ ２ ） 机 加前 毛坯是 由内外 圆构 成 的圆环 组成 ４ ｍ ｍ。
约金属材料 ， 当圆环直径超过 ６ ０ ０ ｍ ｍ时圆环分成均 匀的四瓣下料 ， 然后 拼焊成整体。拼焊法兰 的加工 工序为： 划线——下料并 开坡 口——拼对 法兰—— 按焊 接 要 求 拼 缝——校 正 超 差 变 形——无 损 检 测—— 消 除应力 热处 理—— 机 加工 。在 毛坯 的拼 焊
控制法兰盘焊接变形的措施
头 的 承 栽 能 力 ， 可 使 焊 缝 的 横 截 面 积 减 应 力 ． 又
小 ， 小 击 兰盘 的 角 变 形 战
减 小
焊 临 时 肋 板 法 ：对 于 尺 寸 很 太 的 法 兰 法
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图 ４ 开 坡 口和 焊 临 时 肋 板 浩
盘 捍 接 ． 以 先 在 管 道 和 法 盘 之 间 焊 接 临 盘 的 焊接 角 乏彤 待 自然 冷 却 后 。 去 点 可 除 时 肋 板 （ 目 ４１ 以 保 证 管 道 和 法 兰 盘 之 固焊 蛙 井 打 唐 干 净 见 ，
缝 处 于 法 兰 盘 饭 犀 的 中 残 位 王 时 ， 横 净 ， 者 卸 去 压 饭 即 可 。 其 或 向 收 缩 对 鲁 兰盘 的 角 变 形 移 响 不 明 显 ， 同 此 法 可 把 赶 减 小 焊 后 角 变 彤 ，但 不
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在 日常 生 产 中 ，许 多管 道 的 连 接 都 低 工 件 的 温 片． 有 利 于 减 小 焊 接 的 角 变 ，
风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施
３ 控 制变 形 采取 的 工艺 措施
３ １ 采 用 反 变 形 法 ． 根 据 风 机 厂 的 要 求 及 图 纸 ， 法 兰 加 工 时 ， 法 兰 加 在 将 工 成 内 倾 。内 倾 量 要 根 据 与 法 兰 相 连 接 的 板 厚 而 确 定 。焊
它 由 ３ ４段 直 筒 或 圆锥 筒 通 过 高 强 螺栓 将 两端 的 法 兰 连 、
参 考 文 献
内 ， 角线 之差 小 于等 于 ２ ｍ。 对 ａ ｒ
（ ） 节 预制 时 ， 圆度 要控 制在 ３ ｍ 以内 。 ３单 椭 ｍ （ ） 用无 间 隙组对 ， 尽量 避免 强力 组 对 。 ４采 且 （ ）加 工 制 作 一 个 ５平 方 米 的 平 台 。 对 时 将 法 兰 平 ５ 组
接 方 法确 定 后 ，可 通 过调 节 焊接 工 艺 参数 来 控 制焊 接 热
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输 入 。焊 接 每 一 焊 缝 时 热 输 入 要 一 致 ， 一 层 都 要 用 小 的 每 热输 入 。
４ 应 注 意 的 问题
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在 法 兰 焊 接 变 形 控 制 中有 以 下 五 点 要 注 意 ： （ ） 好 法兰 材料 采购 关 ， 做好 人 厂检 验 。 １把 并
法 兰 焊 接 变 形 控 制 已在 多 个 项 目上 进 行 了 应 用 ， 得 取
了 良好 的经 济 效 益 ： ）大 唐辉 腾 梁 Ｂ区一 期 ４ ．Ｍ 项 １ ９５ Ｗ
目 ，３台 １５ ３ ．ＭＷ 塔 架 。２） 京 官 厅 二 期 ４ ．ＭＷ 项 目 ，３ 北 ９５ ３ 台 １５ ．ＭＷ 塔 架 。 ３） 大 唐 乌 力 吉 ４ ．ＭＷ 项 目 ，４ 台 ９５ ３
焊接变形原因分析及其防止措施
焊接变形原因分析及其防止措施摘要：本文重点对常见焊接变形的原因进行分析，并根据原因分别从设计和工艺两个方面论述防止变形的措施。
关键词：焊接变形原因分析防止措施随着新材料、新结构和新焊接工艺的不断发展，有越来越多的焊接应力变形和强度问题需要研究。
焊接变形在焊接结构生产中经常出现，如果构件上出现了变形，不但影响结构尺寸的准确性和外观美观，而且有可能降低结构的承载能力，引起事故。
同时校正焊接变形需要花费许多工时，有的变形很大，甚至无法校正，造成废品，给企业带来损失。
因此掌握焊接变形的规律和控制焊接变形具有十分重要的现实意义。
一、焊接变形种类生产中常见的焊接变形主要有纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形、波浪变形、错边变形、螺旋变形。
这几种变形在焊接结构中往往并不是单独出现，而是同时出现，相互影响。
在这里重点对生产中经常出现的纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、错边变形进行分析。
二、焊接变形原因分析1.纵向收缩变形。
焊接时，焊缝及其附近的金属由于在高温下自由变形受到阻碍，产生的压缩性变形，在平行于焊缝的变形称之为纵向收缩性变形。
焊缝纵向收缩变形量可近似的用塑性变形区面积S来衡量，变形区面积S于焊接线能量有直接关系，焊接线能量越小，S越小，反之S越大。
同样截面的焊缝可以一次焊成，也可以分几层焊成，多层焊每次所用的线能量比单层焊时小得多，因此每层焊缝产生的塑性变形区的面积S比单层焊时小，但多层焊所引起的总变形量并不等于各层焊缝的总和。
因为各层所产生的塑性变形区面积和是相互重叠的。
从上述分析可以看出多层焊所引起的纵向收缩比单层焊小，所以分的层数越多，每层所用的线能量就越小，变形也越小。
2.横向收缩变形。
横向收缩变形是指垂直于焊缝方向的变形，焊缝不但发生纵向收缩变形，同时也发生横向收缩变形，其变形产生的过程比较复杂，下面分几种焊缝情况来分析。
2.1堆焊和角焊缝。
首先研究在平板全长上对焊一条焊缝的情况。
当板很窄，可以把焊缝当作沿全长同时加热，采用分析纵向收缩的方法加以处理。
压力容器设备中法兰设计存在的问题及对策
法兰密封性能不达标
总结词
密封性能不达标
详细描述
法兰是压力容器设备中重要的连接部件，其密封性能对 整个系统的安全性和可靠性具有重要影响。如果法兰的 密封性能不达标，可能会导致介质泄漏、环境污染等问 题。例如，垫片或填料选择不当、安装不正确等都可能 影响法兰的密封性能。因此，在法兰设计中需要充分考 虑垫片或填料的类型、尺寸、安装方式等因素，以确保 其密封性能达到要求。
法兰设计的原则和标准
法兰设计应遵循国家及行业相 关标准、规范和规定。
法兰设计应考虑其使用环境、 介质特性、压力、温度等因素 ，以确保其安全性和可靠性。
法兰设计还应考虑制造、检验 和维修的便利性，以提高其可 操作性。
法兰设计的流程和步骤
法兰设计应根据设备的使用要求进行初 步设计。
最后，进行法兰的制造和检验，确保其 符合设计要求和使用性能。
总结词
提升设计人员的专业素养和技能水平
详细描述
通过定期组织专业培训、学术交流、经验分 享等活动，提高设计人员对压力容器设备中 法兰设计的理论知识和实践技能，加强设计 人员的专业素养和技能水平，确保法兰设计 的质量和安全性。
制定规范化的设计标准和流程
总结词
制定统一、规范的设计标准和流程，明确设 计细节和要求
法兰结构设计不合理
要点一
总结词
结构设计不合理
要点二
详细描述
法兰结构设计不合理可能会导致应力集中、密封性能 差等问题。例如，法兰边缘的锐角或突变部位可能会 引起应力集中，影响法兰的强度和稳定性。此外，如 果法兰结构设计不合理，还可能影响其与管道或阀门 的连接和密封效果。因此，法兰结构设计需要充分考 虑应力分布、密封性能等因素，以确保其安全性和可 靠性。
风电塔筒制作法兰平面度控制
风电塔筒制作法兰平面度控制摘要：本文笔者结合多年的风电塔筒制作经验，对风电塔筒法兰与筒体的组焊工艺进行了优化改进，特别是采用法兰加工预留内倾量方法，有效地控制了法兰平面度，使得一次性合格率达到了90%以上，提高了生产效率，降低了成本，同时有效地消除了反复刨焊造成焊缝外观质量差，焊缝成型不好的现象，提高了产品外观质量和内在质量。
关键词：焊接；平面度；法兰内倾；法兰外翻；焊接变形1、塔筒制作法兰平面度控制1.1 在下料过程中控制筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差（1）所有料坯下料前检查外形尺寸，经质量检查合格确认后，方可批量下料。
（2）每段塔筒中间节预留2～3mm 焊接收缩余量，与法兰连接的筒节在钢板下料时预留5～10mm 修正余量。
（3）δ≤14mm 壁厚的钢板可以不开坡口外，其他壁厚的钢板开23°坡口，预留5.0～7.0mm 钝边；与法兰连接的筒节开23°坡口，留5.0~7.0mm 钝边。
保证所有切割面切割后光滑，避免出现缺肉情况，清理切割飞溅及氧化皮等。
1.2 筒节卷制、组对、焊接过程控制其圆度（1）筒节卷制时，按滚压线进行卷制，卷制过程中注意清理板面及卷板机上下辊，防止因氧化铁等杂物压伤板材；对接后进行打底焊，打底焊采用CO2气体保护焊，其焊缝应规整、均匀，焊后及时清理焊接飞溅等；开坡口管节在管内壁打底焊，不开坡口的管节在管外壁打底焊。
（2）在筒节卷制中严格控制压延次数，筒节的周长误差控制到最低值。
（3）相邻筒节的组对，纵缝错位180°，环缝对接前应进行管口平面度修整，满足技术要求后方能对接，对接时控制环缝间隙均匀，并检查管节对接的素线长度、对角线偏差值满足要求，以保证上下管口的平面度、同轴度。
（4）单节筒节卷制不允许出现死弯，卷形过程中用弧形样板多次检查其圆度，不允许卷过量，直径尺寸偏差控制在±3mm 以内，卷形后筒节两头用十字拉筋支撑，才能进入下道焊接工序。
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法兰的质量控制及焊接变形
法兰作为主要连接件被广泛应用,虽然其结构比较简单, 但在合理选用材料、焊条配制、焊接质量控制等制造全过程均进行了严格的要求。
在焊接时, 由于焊缝横向收缩易引起法兰的变形, 给随后的机械加工或装配带来不便, 为矫正焊接变形要浪费大量的人力、物力,且难于达到预期的效果, 因此法兰在焊接过程中必须采取相应的工艺措施, 控制法兰的焊接质量和焊接变形。
1 规范要求
当采用钢板制作法兰时, 应符合下列要求。
(1) 钢板应经超声检测, 无分层缺陷, 钢板表面不得有气泡、结疤、裂纹、折叠、夹杂和压入的氧化铁皮;(2) 应沿钢板轧制方向切割出板条、弯制、对焊成圆环, 并使钢板表面成为环的侧面;(3) 圆环的对接接头应采用全焊透结构;(4) 圆环的对接接头应经焊后热处理及100%射线或超声检测。
(5)Q235B 钢板不得用作毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器法兰; 法兰用碳素钢和低合金钢钢板制作时，厚度大于50mm勺Q245R Q345R钢板应在正火状态下使用。
2 制作、焊接及热处理
首先, 下料前查看材料勺质量保证书且材料标记齐全, 按所需法兰勺厚度, 直径沿钢板轧制方向放出法兰条状展开线, 法兰内、外径为钢板两侧面。
当法兰直径较大时, 可按法兰展开长度的1/2 或1/3 等
分块放线, 留出加工余量, 检查放线尺寸准确无误后移植材料标记。
其次,按划线进行切割, 并应将每块条形板的两端开出焊接坡口并采用机械加工的方法加工其坡口。
待坡口加工完毕后, 进加热炉火焰加热, 随之上卷板机卷制成环状, 将其对接接头处焊接牢固后空冷。
要合理选用焊条, 如法兰所用材料为Q235B、Q235G Q245R时,焊条牌号可以选用J426或J427;如法兰所用材料为Q345R寸,焊条牌号可选用J507或J506;当焊接接头拘束度大时,可选用抗裂性能好的焊条施焊，如J507RH或J506RH焊条在使用前必须进行烘干, 烘干温度按表1, 经烘干后的焊条从烘干箱取出后, 放入保温筒内, 当需要焊接时方可从保温筒内取出使用, 但放入保温筒内的焊条在使用期间应保持焊条所需的温度, 保证法兰焊接接头的焊接质量和强度,使焊缝的内外表面少出气孔和裂纹。
另外, 在施焊前应根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑母材是否需要预热,其预热温度应按表2的规定,为防止局部应力过大,预热的范围为焊缝两侧各不小于母材厚度的3倍,且不小于100mm, 在整个焊接过程中, 预热范围内的温度不应低于表2温度。
由持证焊工施焊组对成型的法兰对接接头环状的内侧, 施焊处应保证焊透与熔合。
在施焊过程中, 每条焊缝应尽可能一次焊完, 当中断焊接时, 对冷裂级敏感的焊件应及时采取后热、缓冷等措施; 重新施焊时, 仍需按规定进行预热。
若焊后立即进行热处理则可不做后热。
施焊完毕后用碳弧气刨清除法兰环外侧焊根, 显露出内侧的焊缝金属, 当确认缺陷和焊渣等被彻底清除
后再施焊外侧, 焊接完毕后在其焊缝一侧打焊工钢印标记, 铲除焊缝内、外侧余高与母材齐平, 并用卷尺测量毛坯的内、外径尺寸, 是否能满足图样的加工要求, 经检查确认无误后, 由无损检测人员对其法兰的对接焊缝进行100^射线无损检测，符合JB/T4730.2-2005规定□级或100%超声检测符合JB/T4730.3-2005规定I级为合格。
当发现有超标的夹渣、气孔等缺陷时, 应认真分析缺陷产生原因, 提出改进措施, 再由焊工本人用碳弧气刨将其缺陷清除干净后补焊, 无损检测人员对其补焊部位重新进行射线或超声检查, 并应符合上述规定, 焊缝同一部位返修次数不宜超过二次。
最后, 经无损检测合格后, 将法兰毛坯送入退火炉内进行消除应力热处理, 不同厚度的母材, 不同的材料, 焊后热处理所用的温度、时间也不同（按标准执行）。
当焊件出炉时, 炉温不得高于400C ,出炉后应在静止的空气中冷却。
当碳素钢、强度型低合金
钢焊后热处理温度低于规定温度的下限时, 最短保温时间按表 3 规定。
3 整体焊接变形的控制法兰按图样加工完毕进行标记移植, 在与设备筒节或接管焊接时, 为控制焊接变形, 可采用单体固定法或密封面相对的固定方法（见图1）焊接顺序为先内后外，每间隔100mn焊150mm分段
对称施焊,尽量减小焊条直径,合理调整焊接电流, 待施焊完毕法兰冷却后取下清除熔渣, 打焊工钢印标记。
对于直径较大的单个法兰与短节（注:短节材料与法兰材料相同）焊,当不能采用（图1）的固定方法时,先将短节与法兰用焊条点焊固定, 在短节和法兰之间采用单面焊
加强筋板, 筋板的数量根据法兰直径的大小而定均布在法兰圆周（见图2）, 焊接顺序及焊接方法同上待施焊完毕法兰冷却后将加强筋取下, 用磨光机将焊点打磨平整。
法兰与短节或圆筒间的连接焊缝表面应应进行100%磁粉检测, 符合
JB/T4730.4-2005规定I级合格,当需要焊后消除应力热处理时，热处理的升、降速度及保温时间按短节壁厚选取。
4 结语
当采用上述方法焊接法兰时, 能保证法兰拼缝的焊接质量, 减少焊接变形和机械加工的金属厚度, 提高焊接时法兰自身的刚度, 降低焊接工件的温度, 达到减少焊接角变形的目的。