钢结构制造中焊接变形的控制初探(共7页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上钢结构制造中焊接变形的控制初探 摘要：钢结构焊接过程中，由于焊接区域的局部收缩和应力作用将产生焊接变形，焊接变形会影响钢结构的尺寸精度、安装质量，因此必须采取措施实现变形的控制。本文分析了钢结构制造中焊接变形控制的重要性，并探讨了钢结构制造中焊接变形的成因与控制措施。 关键词：钢结构；焊接变形；焊接顺序 一、钢结构制造中焊接变形控制的重要性 钢结构工程是以钢材制作为主，由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构，是主要的建筑结构类型之一。在钢结构制备的工艺之中，焊接是钢结构制备的主要连接技术。然而，钢构件在未受荷载

2、前，由于施焊电弧高温引起的变形为焊接变形。包括缩短、角度改变、弯曲变形等，焊接变形对结构安装精度有很大影响，过大的变形将显著降低结构的承载能力。焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，如果严重的话甚至会导致焊件报废，给企业造成直接经济损失。特别是在大型钢结构件的焊接作业中，这一问题表现得尤其突出。有鉴于此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并采取有力措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量，降低企业生产成本。 二、钢结构制造中焊接变形的一般成因与控制 （一）钢结构焊接变形产生的原因 引起钢结构焊接变形的原因多种多样，本文总结了以下几种进行阐述。 1、材料

3、因素的影响 材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关，而且和母材也有关系，材料的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。其中热物理性能参数的影响主要体现在热传导系数上，一般热传导系数越小，温度梯度越大，焊接变形越显著。力学性能对焊接变形的影响比较复杂，热膨胀系数的影响最为明显，随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。 2、温度控制不当 温度是引起钢结构焊接变形的一个重要因素。当温度达到金属熔点甚至高于金属熔点时，不一样的金属就会产生不同程度的膨胀。此时，整个钢结构看起来就会有一种不协调的感觉即产生了变形。同时，一种金属达到熔点膨胀之后，这种金属本身也具有了一定的高温，会使

4、周围的金属产生不同程度的膨胀，造成焊接变形。 3、钢结构的焊接顺序和方法不当 对钢结构的不同部位进行不同顺序的焊接，可能会引起钢结构的焊接变形。因为钢结构焊缝处的承载力不同，当优先焊接承载力较小的钢结构时，较大的重量可能会使钢结构产生扭曲，形成钢结构的焊接变形。 4、焊缝数量和断面大小 焊缝数量愈多，断面尺寸愈大，焊接变形愈大。焊缝若沿构件截面分布不对称，则会引起该构件焊接时产生弯曲变形。 在结构焊接生产中，不同种类的焊接变形往往并不是单独出现的，而是同时出现，互相影响的。只有全面分析影响焊接变形的各种因素，掌握其影响规律，才能采取合理的措施来控制焊接变形。 （二）钢结构焊接变形的控制 1、材

5、料检查 对焊接材料进行外观检查，并审核质保证书，合格的材料才允许使用。检查时注意焊接材料必须和工艺评定所选用的材料一样，同时，重点检查施工单位的焊接材料管理制度和实施情况，做到焊料的领用、烘焙和回收有条不紊，符合工艺的要求。 2、采用合理的装配-焊接顺序 （1）应将钢结构尽可能先装配成整体再焊接。这样可增大钢结构焊接时的刚性，以减少变形。以工字梁为例，先整体装配再焊接，其焊后的上拱弯曲变形，要比边装边焊顺序所产生的弯曲变形小得多。（2）对称焊缝应采用对称焊接法。一般先焊的焊缝由于结构刚度较小易使结构产生变形。所以，对截面形状、焊缝布置均匀对称的钢结构件，应采用对称焊接施工。（3）不对称焊缝应先

6、焊缝少的一侧。对于不对称焊缝的钢结构，应先焊焊缝少的一侧，后焊焊缝多的一侧。这样可使后焊的变形足以抵消先焊一侧的变形，以减少结构总体变形。（4）采用不同的焊接顺序控制焊接变形。对于钢结构中的长焊缝，在可能的情况下将连续焊改成分段焊，并适当地改变焊接方向，可使局部焊缝造成的变形适当减少或相互抵消，以减少结构总体变形。 3、合理地选择焊接方法和规范 从影响焊接变形的因素的叙述中可以知道，选用焊接线能量较低的焊接方法和规范参数，可以有效地防止焊接变形，如采用co2焊代替手工电弧焊，采用多层焊的方式降低焊接参数来降低线能量。 4、焊缝控制 （1）尽量减少焊缝的数量、尺寸。钢结构中焊缝数量越多、尺寸越大

7、，焊接热源对结构的热输入就越大，产生的焊接变形也就越大。因此在设计钢结构节点构造时，应力求减少焊缝数量和尺寸。（2）合理选用焊缝的坡口形状和尺寸。设计钢结构节点焊缝时，应在保证结构具有足够承载能力的条件下，采用适当的坡口形状和尺寸，以减少焊缝截面积及结构的焊接变形。（3）焊缝位置应对称于构件截面的中性轴。焊缝位置尽可能对称于构件截面的中性轴，或者尽量靠近中性轴，这对减少梁、柱等一类钢结构的挠曲变形有良好的效果。（4）避免焊缝集中和双向、三向相交。这样可减少焊缝交叉点处或焊缝集中处的热量及应力，从而减少焊接变形。（5）焊缝位置应避开高应力区。焊缝区的应力越大，则钢结构越容易产生焊接变形及焊接裂纹

8、。 5、变形监控 焊接变形虽然会影响构件的安装质量，为减少焊接变形，在现场焊接作业前，焊工应提前了解构件的安装误差，适当地利用焊接变形消除部分安装误差。对于比较重要的构件，为避免焊接完成后变形过大，在焊接作业过程中，应对焊接结构进行同步监测，一旦发现变形超标，应及时调整焊接顺序或焊接速度，以保证最终的钢结构施工质量。 三、钢结构制造中焊接变形控制应用 （一）压力容器筒体制造焊接变形的控制 压力容器筒体焊接时容易出现“桃子尖”和“桃子尾”的焊接变形，这将增强焊后重新辊圆的工序和制造难度，根据焊接顺序的不同可以采用不同的“压头”形式和装配形式来解决这个问题，有时可以达到焊后不用矫正的效果。具体如下： 若坡口向筒内，先焊内侧焊缝，外侧清根后焊接，则按图1装焊： 图1 图2 若坡口向筒外，先焊外侧焊缝，内侧清根后焊接，则按图2装焊。 （二）平板对接局部角变形的控制 平板对接在钢结构制造厂中经常遇到，要获得良好的效果可以采用以下几种方式：（1）薄板拼接可以采用专用设备?D?D压力架，使用埋弧自动焊可以单面焊接双面成型，而且钢板平面度很好，效率也高。（2）厚板拼接可以采用双面坡口双面埋弧自动焊进行焊接，焊接时要求每焊23层后就翻身焊接反面焊缝。（3）对于板厚为814mm的钢板也可以采用陶质衬垫埋弧自动焊单面焊双面成型的工艺进行拼接，焊丝直径采用4mm或5mm，陶质衬垫