建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施

1、<p>　　建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施</p><p>　　摘要：近年來建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣泛, 本文通過對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的理論研究，結(jié)合施工生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制措施，減少焊接變形，提高鋼結(jié)構(gòu)施工的整體質(zhì)量。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu); 焊接變形; 控制措施 </p><p>　　中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼

2、：A 文章編號： </p><p><b>　　前言： </b></p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)焊接過程是高溫加熱過程，焊縫熔池金屬熔點(diǎn)處溫度最高，而熔池周圍金屬濕度由熔點(diǎn)遞減，直到達(dá)到室溫。焊接高溫金屬受熱膨脹， 因金屬膨脹受到周圍低溫金屬的阻礙，無法自由膨脹，形成塑性變形。在焊后冷卻過程中，塑性收縮金屬，又受到其周圍金屬的阻礙，無法自由收縮，從而使整體構(gòu)件產(chǎn)生一定的收

3、縮, 形成焊接變形。 </p><p>　　建筑鋼結(jié)構(gòu)的組成及焊接特點(diǎn) </p><p>　　1.建筑鋼結(jié)構(gòu)的組成 </p><p>　　建筑鋼結(jié)構(gòu)一般由柱子、梁、屋蓋系統(tǒng)、鋼桿支撐系統(tǒng)等組成。這些系統(tǒng)構(gòu)件采用熱軋鋼板、角鋼、槽鋼、工字鋼、圓鋼、無縫(有縫)鋼管、鋼球， 以及各種橫截面冷彎薄壁型鋼進(jìn)行拼裝焊接而成。 </p><p>　　2.

4、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接特點(diǎn) </p><p>　　建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接特點(diǎn)是“三多一高”， 即鋼材品種規(guī)格多，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式多，焊接方法多，焊接質(zhì)量要求高。 </p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類及產(chǎn)生原因 </p><p>　　由于焊接結(jié)構(gòu)的接頭形式、工藝、方式及焊縫位置等的不同, 造成焊接變形在外觀表現(xiàn)形式上各有不同, 歸納起來,可分為縱橫向收縮變形、撓曲變形、角變形、波浪

5、變形、錯邊變形和螺旋形變形。 </p><p>　　1、構(gòu)件焊后產(chǎn)生的縱橫向收縮變形: 構(gòu)件焊后在焊縫方面上的收縮變形,稱為縱向收縮變形, 而垂直于焊縫方向的收縮變形稱為橫向收縮變形。其產(chǎn)生原因主要是因?yàn)楹附訒r, 高溫區(qū)金屬的膨脹受低溫金屬阻礙, 產(chǎn)生塑性變形所造成。 </p><p>　　2、撓曲變形: 構(gòu)件焊后在外形上發(fā)生撓曲。產(chǎn)生原因主要是因?yàn)閮蓚?cè)焊縫收縮變形量的不同, 或一邊產(chǎn)生收

6、縮變形而另一邊保持不變而引起的。 </p><p>　　3、角變形: 焊后構(gòu)造的平面圍繞焊縫產(chǎn)生的角位移。產(chǎn)生原因主要是由于沿板厚方向焊縫收縮變形量的不同造成。 </p><p>　　4、波浪變形: 構(gòu)件的焊接后呈波浪狀的變形, 主要出現(xiàn)在薄鋼板的焊接中,其產(chǎn)生原因是由于薄鋼板焊后存在焊縫內(nèi)應(yīng)力, 在內(nèi)應(yīng)力作用下, 使薄板失穩(wěn),形成波浪變形。 </p><p>　　

7、5、錯邊變形: 焊后兩焊接件在長度方向和厚度方向的錯位現(xiàn)象, 稱為錯邊變形。主要是焊接過程中兩焊接件的受熱不均勻造成的。 </p><p>　　6、螺旋形變形: 焊件在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的扭曲變形。產(chǎn)生原因主要是由于焊縫角變形沿長度上的分布不均勻性和工件的縱向錯邊造成的。 </p><p>　　影響各種焊接變形的因素 </p><p>　　在實(shí)際焊接過程中, 不同條件下的焊

8、接所產(chǎn)生的焊接變形量各不相同, 在諸多工藝因素中焊接線能量與焊接變形成正比, 焊接線能量越大則焊接時產(chǎn)生的塑性變形區(qū)面積越大, 焊后的焊接變形越大, 反之則越小。決定焊接線能量的因素主要有: </p><p>　　1、焊縫尺寸的大小: 焊縫尺寸越大則焊接所需線能量也越大。 </p><p>　　2、焊接的分層方式: 焊縫施焊時, 分層焊的層數(shù)越多, 每層所需的線能量越小, 變形就越小。但對

9、于開坡口的對接焊縫角變形來講, 則是例外, 分層數(shù)越多, 角變形越大, 這主要是由焊件厚度方向的溫差所決定的。 </p><p>　　3、焊接的原始溫度: 原始溫度高, 無形中提高線能量, 造成塑性變形增大, 焊后的焊接變形隨之增大。( 當(dāng)原始溫度提高到一定程度時, 焊件的溫差下降, 焊接變形反而減小) 。 </p><p>　　4、在滿足受力要求的前提下, 間斷焊可降低線能量, 從而減小

10、焊接變形。焊接方法是影響焊接變形另一因素, 實(shí)踐及各國焊接專家的研究表明, 對于相同焊件, 相同焊縫, 選擇不同的焊接方法, 其焊接變形也不同, 埋弧焊的焊接變形最大, 其次為手弧焊, 最小的焊接變形為CO2 氣體保護(hù)焊。因此, 在條件設(shè)備許可的情況下, 選擇合適的焊接方法, 可有效降低焊接變形。 </p><p>　　合理選擇拼裝順序和焊接順序, 可降低焊接變形。 </p><p>　　

11、控制建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的設(shè)計(jì)措施 </p><p>　　建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式多, 比較復(fù)雜。如果在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)上考慮得比較周到, 注意減少鋼結(jié)構(gòu)焊接變形, 往往比單純從焊接工藝上來解決問題方便得多。相反地, 如果設(shè)計(jì)考慮不周, 則往往給生產(chǎn)帶來諸多額外的工序, 提高產(chǎn)品成本。在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)時, 應(yīng)注意以下幾點(diǎn): </p><p>　　1. 盡量減少焊縫的數(shù)量、尺寸鋼結(jié)構(gòu)

12、中焊縫數(shù)量越多、尺寸越大, 焊接熱源對結(jié)構(gòu)的熱輸入就越大, 產(chǎn)生的焊接變形也就越大。因此在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造時, 應(yīng)力求減少焊縫數(shù)量和尺寸。 </p><p>　　2. 根據(jù)不同的焊接工藝方法, 合理選用焊縫的坡口形狀和尺寸。 </p><p>　　設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊縫時, 應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力的條件下, 采用適當(dāng)?shù)钠驴谛螤詈统叽? 以減少焊縫截面積及結(jié)構(gòu)的焊接變形。 </

13、p><p>　　3. 焊縫位置應(yīng)對稱于構(gòu)件截面的中性軸焊縫位置盡可能對稱于構(gòu)件截面的中性軸, 或者盡量靠近中性軸, 這對減少梁、柱等一類鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。 </p><p>　　4. 采用剛性較小的節(jié)點(diǎn)形式, 避免焊縫集中和雙向、三向相交這樣可減小焊縫交叉點(diǎn)處或焊縫集中處的熱量及應(yīng)力, 從而減小焊接變形。 </p><p>　　5. 便于焊接操作, 避免在仰

14、焊位置施焊 </p><p>　　在建筑鋼結(jié)構(gòu)加工制作時, 應(yīng)盡量避免將焊縫置于仰焊位置施焊, 以利于操作和保證焊接質(zhì)量。無法避免時, 應(yīng)要求焊工掌握全位置焊接的操作技能。 </p><p>　　6. 焊縫位置應(yīng)避開高應(yīng)力區(qū) </p><p>　　焊縫區(qū)的應(yīng)力越大, 則鋼結(jié)構(gòu)越容易產(chǎn)生焊接變形及焊縫裂紋。 </p><p>　　7. 不同的建

15、筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式, 對焊縫設(shè)置應(yīng)有不同的要求 </p><p>　　控制建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的工藝措施 </p><p>　　在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工過程中, 根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及焊縫形式, 采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚧胧? 對于控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形也具有非常重要的作用。 </p><p>　　1.采用合理的裝配- 焊接順序 </p><p>　　( 1)

16、應(yīng)將鋼結(jié)構(gòu)盡可能先裝配成整體再焊接這樣可增大鋼結(jié)構(gòu)焊接時的剛性, 以減少變形。以工字梁為例, 先整體裝配再焊接, 其焊后的上拱彎曲變形, 要比邊裝邊焊順序所產(chǎn)生的彎曲變形小得多。 </p><p>　　( 2) 對稱焊縫應(yīng)采用對稱焊接法 </p><p>　　一般先焊的焊縫由于結(jié)構(gòu)剛度較小易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形。所以, 對截面形狀、焊縫布置均勻?qū)ΨQ的鋼結(jié)構(gòu)件, 應(yīng)采用對稱焊接施工。 </p

17、><p>　　( 3) 不對稱焊縫應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè) </p><p>　　對于不對稱焊縫的鋼結(jié)構(gòu), 應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè), 后焊焊縫多的一側(cè)。這樣可使后焊的變形足以抵消先焊一側(cè)的變形, 以減少結(jié)構(gòu)總體變形。 </p><p>　　( 4) 采用不同的焊接順序控制焊接變形 </p><p>　　對于鋼結(jié)構(gòu)中的長焊縫, 在可能的情況下將連續(xù)焊改成分段

18、焊, 并適當(dāng)?shù)馗淖兒附臃较? 可使局部焊縫造成的變形適當(dāng)減少或相互抵消, 以減少結(jié)構(gòu)總體變形。 </p><p><b>　　2.反變形 </b></p><p>　　焊前將建筑鋼結(jié)構(gòu)裝配成具有與焊接變形方向相反、大小相等的預(yù)先反變形, 以抵消結(jié)構(gòu)焊后形成的變形。例如, 為了防止工字梁上下蓋板焊后產(chǎn)生角變形, 可在焊前使用油壓機(jī)或折邊機(jī)將其蓋板預(yù)先反向壓彎。 <

19、/p><p><b>　　3.剛性固定 </b></p><p>　　是焊接時在沒有反變形的情況下, 利用外加剛度約束來固定構(gòu)件, 限制其焊接變形的方法。例如, 可采用裝焊胎卡具等增加鋼結(jié)構(gòu)在焊接時的剛度, 以減小變形。 </p><p><b>　　4. 熱平衡法 </b></p><p>　　對于某

20、些焊縫不對稱布置的建筑鋼結(jié)構(gòu), 焊后往往會產(chǎn)生彎曲變形。如果在結(jié)構(gòu)上與焊縫對稱的位置上采用氣體火焰與焊縫同步加熱, 只要加熱的工藝參數(shù)選擇適當(dāng), 就可以減少或防止結(jié)構(gòu)彎曲變形。 </p><p><b>　　結(jié)束語： </b></p><p>　　由于影響建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的因素較多, 鋼結(jié)構(gòu)有時出現(xiàn)焊接變形是難以避免的。因此在建筑鋼結(jié)構(gòu)制造與安裝中, 焊后對鋼結(jié)構(gòu)焊