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浅谈钢结构焊接变形的火焰矫正施工方法 以及焊接过程的规范问题

2020-07-22  来自: 甘肃鑫祥威钢结构工程有限公司 浏览次数:45

目前,钢制产品在日常生活和大型建设工程中得到了广泛的应用。而钢结构厂房的生产工艺的诞生,为现代建设工程增添了一道亮丽的琵琶。然而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题,如果焊接变形不予以矫正,则不仅影响结构整体安装,还会降低工程的安全可靠性。焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围,就应设法进行矫正,使其达到符合产品质量的要求。实践证明,多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。在生产过程中普遍应用的矫正方法,主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作,方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此,火焰矫正要有丰富的实践经验。本文对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作了一个粗浅的分析。

1. 钢结构焊接变形的种类和火焰矫正方法

火焰矫正法利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形,使较长的金属在冷却后缩短来消除变形。此方法简单, 机动灵活, 适用面广。在使用时应控制温度和加热位置。对低碳钢和普通低合金钢常采600800℃的加热温度。由于需再次加热, 对合金钢等慎用。以下为火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢)

低温矫正

500℃~600

冷却方式

中温矫正

600℃~700

冷却方式

空气和水

高温矫正

700℃~800

冷却方式

空气

注意事项:火焰矫正时加热温度不宜过高,过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却,包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。     

钢结构焊接变形的种类与火焰矫正钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法:(1)线状加热法;(2)点状加热法;(3)三角形加热法。下面简单介绍解决不同部位变形的校正施工方法。

1.1翼缘板的角变形矫正H型钢柱、梁、撑角变形。

在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650度以下),注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围,所以不用水冷却。线状加热时要注意:(1)不应在同一位置反复加热;(2)加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。

1.2柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲。

1)、在翼缘板上,对着纵长焊缝,由中间向两端作线状加热,即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形,两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力,但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩,较难掌握。

2)、翼缘板上作线状加热,在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形,效果显著,横向线状加热宽度一般取2090mm,板厚小时,加热宽度要窄一些,加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热由两人同时操作进行,再分别加热三角形三角形的宽度不应超过板厚的2倍,三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始,然后从中心向两侧扩展,一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高,否则造成凹陷变形,很难修复。

注:以上三角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应用中温矫正,浇水要少。柱、梁、撑腹板的波浪变形矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰,用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为5090mm,当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大,可按d=(4δ+10mmd为加热点直径;δ为板厚)计算得出值加热。烤嘴从波峰起作螺旋形移动,采用中温矫正。当温度达到600700度时,将手锤放在加热区边缘处,再用大锤击手锤,使加热区金属受挤压,冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点,方法同上。为加快冷却速度,可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法,加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750度。          

2.选用合理的焊接方法的规范

2.1.选用能量密度高的焊接方法,如采用二氧化碳气体保护焊、等离子弧焊和手工点弧焊进行薄板焊接, 可以减少变形量。

2.2.采用较小的焊接线能量可以减少焊接变形量。但在实际生产中要考虑生产率, 焊接线能量不宜过低。

2.3.焊接不对称得构件, 通过选用不同的焊接参数, 可以控制和调节弯曲变形。如图所示的截面不对称得梁, 焊缝12到中心轴的距离e 比焊缝34 到中心轴的距离f 大焊后引起的变形也大。如果焊缝12采用比焊缝34 小的规范参数分层焊接, 可以是上下弯曲变形抵消。选择合理的装配焊接顺序。

 

钢结构焊接钢结构焊接钢结构焊接钢结构焊接钢结构焊接2.4.构件在装配过程中, 侧面中心位置不断发生变化, 因而焊接变形也变化。利用这一特点通过把结构适当的分成部件, 分别装配焊装, 使不对称得焊缝和收缩量较大的焊缝在焊接过程中能比较自由的收缩而不影响整体结构, 然后拼焊成整体。这样有利于控制变形,矫正也比较容易。

2.5.分布在侧面中心线两侧的焊缝,一般来说,先焊的一侧焊缝产生的弯曲变形比后焊的一侧焊缝产生的弯曲变形要大。因此焊接顺序总的规律是先焊焊缝少的一侧。对于截面形状对称的结构, 尽可能采用对称焊接方法。防止薄板焊接变形的预拉伸法在薄板焊接骨架时, 采用机械的预拉伸, 加热的预拉伸, 或者两者同时使用, 使薄板预先得到拉伸或伸长, 然后在张紧薄板上装配焊接骨架, 可以有效防止波浪变形。

3.结语。 火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加,会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力,从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构制造中要慎重,尽量采用合理的工艺措施以减少变形,矫正时尽量可能采用机械矫正。当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点:

1)、烤火位置不得在主梁应力截面附近;

2)、矫正处烤火面积在一个截面上不得过大,要多选几个截面;

3)、宜用点状加热方式,以改善加热区的应力状态;  

4)、加热温度不超过700度。 同时选用合理的焊接方法及焊接顺序也是减少焊接变形的一个重要措施。针对不同结构的构件需要不同的焊接方法。

总之,焊接变形程度上可以减少,不可避免的焊接变形采用合理的矫正办法进行矫正,这样才能使其达到符合产品质量的要求。

 

 


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