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        鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的防治方法

        2016-03-16 07:16:28葛大利
        環(huán)球市場(chǎng) 2016年32期
        關(guān)鍵詞:矯正鋼結(jié)構(gòu)工件

        葛大利

        沈陽(yáng)中辰鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司

        鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的防治方法

        葛大利

        沈陽(yáng)中辰鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司

        建筑構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的變形使其外形不符合設(shè)計(jì)圖紙和驗(yàn)收要求,不僅影響最后裝配工序的正常進(jìn)行,而且還有可能降低結(jié)構(gòu)的承載能力。如已產(chǎn)生角變形的對(duì)接和搭接構(gòu)件在受拉時(shí)將引起附加彎矩,其附加應(yīng)力嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的超載破壞。有鑒于此,必須對(duì)焊接變形不同類型和原因進(jìn)行全面分析,并采取有力措施控制焊接變形量,以確保不斷提高生產(chǎn)效率和鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量,降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

        建筑鋼結(jié)構(gòu);焊接變形;治理措施

        焊接,是一種采用加熱、高溫或高壓的方式接合金屬的制造工藝,其原理是首先對(duì)焊件的局部區(qū)域進(jìn)行加熱,最后實(shí)施冷卻凝固。在實(shí)際焊接操作中,焊件會(huì)因局部受熱不均勻產(chǎn)生焊接變形,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的載荷能力大大降低,使鋼結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程受到嚴(yán)重影響。因此,必須采取有效控制策略對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形進(jìn)行控制,確保鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的安全可靠性。

        1 鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的問(wèn)題

        1.1 焊接出現(xiàn)變形

        焊接變形出現(xiàn)的原因有很多,但主要可以分為兩個(gè)方面,即人為原因和非人為原因。人為原因主要是指鋼結(jié)構(gòu)焊接之前沒(méi)有做好準(zhǔn)備工作,焊接平臺(tái)搭建不合理,焊接工件拼接存在問(wèn)題等。這些因素會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)變形。而非人為原因主要是指焊接工件本身的原因或者操作人員無(wú)法控制的原因。比如在高溫影響下,焊接工件因?yàn)槭軣岵痪鸬淖冃?;或者是工件本身剛度較小而產(chǎn)生的受熱收縮變形。這些焊接變形的出現(xiàn)是材料本身在焊接過(guò)程中產(chǎn)生變化而發(fā)生的,想要改善這類變形就需要在明確焊接原理的基礎(chǔ)上,采取相應(yīng)措施。

        1.2 焊接發(fā)生斷裂

        在鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中,還容易發(fā)生工件突然斷裂的問(wèn)題。雖然說(shuō)工件斷裂區(qū)域可以通過(guò)焊接過(guò)程來(lái)逐步補(bǔ)全,但是焊接工件的質(zhì)量卻會(huì)因?yàn)閿嗔褏^(qū)域而出現(xiàn)下滑,嚴(yán)重的還會(huì)直接威脅焊接成品使用中的安全性。目前,大部分學(xué)者和焊接高級(jí)技工都認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中發(fā)生斷裂的主要原因還是因?yàn)楹附与娏鞑环€(wěn)定、電路短路等問(wèn)題。這些因素會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中的受力分布,一旦達(dá)到一定臨界值,就很容易發(fā)生斷裂。但也有很大原因是因?yàn)椴牧媳旧硇阅懿贿^(guò)關(guān),或者是焊接設(shè)計(jì)之初就沒(méi)有尋找到合適的焊接點(diǎn),使得鋼結(jié)構(gòu)在焊接的時(shí)候,材料很難承受焊接的溫度變化和應(yīng)力轉(zhuǎn)移,從而發(fā)生斷裂。

        1.3 焊接完成開裂在

        鋼結(jié)構(gòu)焊接的時(shí)候,我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)有些工件雖然焊接在了一起,但是完成的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)突然開裂現(xiàn)象,或者焊接不牢固,很容易受到外力就發(fā)生分離。這種問(wèn)題對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊接來(lái)說(shuō)是非常嚴(yán)重的,如果后續(xù)檢查不仔細(xì),直接將這些焊接成品上交,那么就會(huì)引發(fā)后續(xù)安全事故。焊后開裂的產(chǎn)生因素有很多,比如焊接方法不規(guī)范、焊條質(zhì)量問(wèn)題、操作不合格等。因此,我們必須要重視焊后開裂問(wèn)題,并全方位的控制鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程,從根源上避免焊后開裂的發(fā)生。

        2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的防治方法

        2.1 反變形法

        預(yù)先估算結(jié)構(gòu)的變形值,在施工時(shí)預(yù)先起拱。反變形法可以利用各種不同的方式實(shí)現(xiàn),常用的方式是使構(gòu)件反變形值與焊接產(chǎn)生的變形值相等,焊接完成后反變形消失。例如工字鋼截面與工字鋼截面或其他板材的對(duì)接接頭,常需要三條焊縫,即腹板的一條豎向焊縫和翼緣板的兩條水平焊縫,當(dāng)完成第一條翼緣板焊縫的焊接后,所焊板材會(huì)縮短,導(dǎo)致另外兩個(gè)未焊接的板材已不能再貼緊,如不采用方法來(lái)防止這種變形,則無(wú)法施工。針對(duì)此種情況可以采用反彎曲法,如先焊接上翼緣對(duì)接焊縫,則使結(jié)構(gòu)向上起拱,具體起拱值根據(jù)實(shí)際條件確定,上翼緣的焊接收縮可以和起拱值相抵消,這樣就不妨礙下翼緣板和腹板的焊接。

        2.2 焊接變形的火焰矯正法

        火焰矯正法是目前常用的控制變形方法之一,經(jīng)常用于型鋼或者鋼板由于焊接收縮產(chǎn)生的凹凸變形等情況。其原理是,在構(gòu)件變形的凸起處進(jìn)行局部加熱,鋼結(jié)構(gòu)由于熱脹冷縮的物理性能,會(huì)產(chǎn)生一定的膨脹變形,當(dāng)加熱結(jié)束,鋼結(jié)構(gòu)冷卻收縮,收縮后的長(zhǎng)度比加熱前有所縮短,從而達(dá)到了矯正變形的目的。在使用火焰矯正法時(shí),需要合理的確定加熱范圍、加熱溫度和深度。加熱溫度通常為500~800℃,火焰矯正時(shí)加熱溫度太低,矯正效果不明顯;如果加熱溫度過(guò)高,會(huì)引起金屬變脆,并降低沖擊韌性,容易放生脆斷?;鹧婕訜岬姆秶悬c(diǎn)狀、線狀和三角形三種。其中,點(diǎn)狀加熱法適用于多數(shù)結(jié)構(gòu)的矯正,可根據(jù)不同情況加熱一點(diǎn)或數(shù)點(diǎn)。焊件較厚,則加熱點(diǎn)的直徑要大,焊件較薄,加熱點(diǎn)直徑要小一些。線狀加熱法適用于矯正變形量大及剛性大的焊接結(jié)構(gòu)。三角形加熱適用于厚度大、附性強(qiáng)的構(gòu)件。加熱深度一般控制在鋼板厚度的40%以下。

        2.3 減少焊接應(yīng)力的技巧和工藝

        減少焊接應(yīng)力也有一些值得學(xué)習(xí)的技巧和方法,首先要注意合理選用焊縫的尺寸,其次要選用合適的焊接參數(shù)和材料,采用一定的焊接工藝,進(jìn)行一定的熱處理措施,同時(shí)搭配振動(dòng)時(shí)效方法減少應(yīng)力。焊縫的熱脹冷縮會(huì)形成焊接應(yīng)力,焊接區(qū)域小,焊接后的變形程度就會(huì)較少。我們?cè)谶M(jìn)行焊接時(shí)會(huì)考慮到提高金屬的抗裂性、塑性、韌性,降低一定的應(yīng)力,所以我們需要選擇合適的材料進(jìn)行焊接。一般情況下,為了與母材達(dá)到一致會(huì)增加錳和硅的含量。

        2.4 選擇合理的拼裝方案

        對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等大體積的焊接施工,為了避免整體結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變形,也為了施工方便,可以將大的結(jié)構(gòu),分解成很多個(gè)小拼單元,最后再進(jìn)行總拼,形成整體結(jié)構(gòu)。這樣有利于控制整體結(jié)構(gòu)的焊接變形,有效的減小局部焊接變形對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響。

        總之,造成鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因復(fù)雜多樣,除了本身存在的問(wèn)題,還可能因操作環(huán)境和技工的操作技能限制而產(chǎn)生變形。因此,為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制,需要不斷地實(shí)踐和改進(jìn),在實(shí)踐中改進(jìn)控制策略,同時(shí)還需要焊工具備良好的焊接技術(shù),以提高鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的可靠性。

        [1] 凌國(guó)準(zhǔn).鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因與控制策略探討[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2016(6):169--169.

        [2] 左定強(qiáng).淺談鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制[J].商情,2011(11):71.

        [3] 牛傳波,張彥平,陳小華,等.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制分析[J].建材發(fā)展導(dǎo)向(下半月),2014(9):43-43.

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