㈠ 钢构焊接变形及火焰矫正施工法
下面是中达咨询给大家带来关于钢构焊接变形及火焰矫正施工法的相关内容,以供参考。
目前,钢结构已在厂房建筑中得到广泛应用。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,应设法进行矫正,使其达到符合产品质量要求。实践证明,多数变形的构件是可以矫正的。矫正方法都是设法造成新的变形来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。火焰矫正是一门较难操作的工艺,方法掌握、温度控制不当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、矫正方法作一粗略分析。
一、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3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。火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢)为:低温矫正500度~600度,冷却方式:水;中温矫正600度~700度,冷却方式:空气和水;高温矫正700度~键迅800度,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。
二、针对各种变形采取的措施
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。
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,横向线状磨亮旅加热宽度一般取20~90毫米,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。线状加热最好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。
三、角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应采用中温矫正,浇水要少。
3.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50~90毫米。当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大,可按d=(4δ10)毫米(d为加热点直径;δ为板厚)计算得出。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600~700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瞎凳链式密点形。注意温度不要超过750度。
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一定要慎重,尽量采用合理的工艺措施以减少变形,矫正时尽可能采用机械矫正。
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最大应力截面附近;
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)加热温度最好不超过700度。
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㈡ 在不采取其他措施的情况下,采取何种焊接顺序能够有效避免工字梁的挠曲变形
我自己整理的,给点分吧
1.从设计方面控制焊接残余变形.\
1)合理选择构件截面提高构件的抗变形能力
设计结构时要尽量使构件稳定、截面对称,薄壁箱形构建的内板布置要合理,特别是两端的内隔板要尽量向端部布置;构件的悬出部分不易过长;构件放置或吊起时,支承部位应具有足够的刚度等。较容易变形或不易被矫正的结构形式要避免采用。可采用各种型钢、弯曲件和冲压件(如工字梁、槽钢和角钢)代替焊接结构,对焊接变形大的结构尽量采用铆接和螺栓连接。
对一些易变形的细长杆件或结构可采用临时工艺筋板、冲压加强筋、增加板厚等形式提高板件的刚度。如从控制变形的角度考虑,钢桥结构的箱形薄壁结构的板材不宜太薄,如起重20t、跨度28m的箱形双梁式起重机,主体箱形梁长度达45m、断面为宽800mm、高1666mm、内侧腹板厚度为8mm,外侧腹板6mm,焊成箱形后,无论整体变形还是局部变形都比较大,而且矫正困难。因此,箱形钢结构的强度不但要考虑板厚、刚度和稳定性,而且制造和安装过程中的变形也是很重要的。
2)合理选择焊缝尺寸和布置焊缝的位置
焊缝尺寸过大不但增加了焊接工作量。对焊件输入的热量也多,而且也增加了焊接变形。所以,在满足强度和工艺要求的前提下,尽可能的减少焊缝长度尺寸和焊缝数量,对联系焊缝在保证工件不相互窜动的前提下,可采用局部点固焊缝;对无密封要求的焊缝,尽可能采用断续焊缝。但对易淬火钢要防止焊缝尺寸过小产生淬硬组织等。
设计焊缝时,尽量设计在构件截面中心轴的附近和对称于中性轴的位置,使产生的焊接变形尽可能的相互抵消。如工字梁其截面是对称的,焊缝也对称与工字梁截面的中性轴。焊接时只要焊接顺序选用合理,焊接变形就可以得到有效的控制,特别是挠曲变形可以得到有效的控制。
3)合理选择焊缝的截面和坡口形式
要做到在保证焊缝承载能力的前提下,设计时应尽量采用焊缝截面尺寸小的焊缝。但要防止因焊缝尺寸过小,热量输入少,焊缝冷却速度快易造成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。因此,应根据板厚、焊接方法、焊接工艺等合理的选择焊缝尺寸。
此外,要根据钢结构的形状、尺寸大小等选择坡口形式。如平板对接焊缝,一般选用对称的坡口,对于直径和板厚都较大的圆形对接筒体,可采用非对称坡口形式控制变形。在选择坡口形式时还应考虑坡口加工的难易、焊接材料用量、焊接时工件是否能够翻转及焊工的操作方便等问题。如直径比较小的筒体,由于在内部操作困难,所以纵焊缝或环焊缝可开单面V或U形坡口。具体坡口形状和尺寸见下节内容。
4)尽量减少不必要的焊缝
焊缝数量与填充金属量成正比,所以,在保证强度的前提下,钢结构中应尽量减少焊缝数量,避免不必要的焊缝。为防止薄板产生波浪变形,可适当采用筋板增加钢结构的刚度,用型钢和冲压件代替焊件。
2.控制焊接变形的工艺措施
(1)反措施
当构件刚度过大(如大型箱形梁等),采用上述强制反变形有困难时,可以先将梁的腹板在下料拼板时作成上挠的,然后再进行装配焊接(如桥式起重机箱形大梁)。
在薄板上焊接骨架时,对薄板采用加热(SH法)、机械预拉伸(SS法)、或者两者同时使用(SSH法)使其伸长,然后再薄板上装配焊接骨架,薄板预拉伸和加热后再冷却所产生的拉应力可以有效地降低焊接应力防止失稳波浪变形。
在薄板对接时也可采用在焊缝两侧一定距离处适当宽度上加热,使焊缝得到拉伸,从而减少压缩塑性变形,降低残余内应力,而消除波浪变形,此法即为低应力无变形法(LSND法)。
(2)刚性固定法
对防止弯曲变形的效果远不如反变形法。但对角变形和波浪变形较有效。例如法兰面的角变形。
焊接薄板时为防止波浪变形,在焊缝两侧紧压固定,加压位置应尽量接近焊缝并保持压力均匀。为此,可采用带一定挠度的压块或者采用琴键式的多点压块。
(3)选用合理的焊接方法和规范
选用能量比较集中的焊接方法,如CO2保护焊、等离子弧焊代替气焊和手工电弧焊进行薄板焊接可减少变形量。
焊缝不对称的焊件,可通过选用适当的焊接工艺参数,在没有反变形或夹具的条件下,控制弯曲变形。
在焊缝两侧采用直接水冷或水冷铜块散热,可限制和缩小焊接热场,减少变形。但对有淬火倾向的钢材应慎用。
(4)选择合理的装配焊接次序
把结构适当地分成部件,分别装配焊接,然后再拼焊成整体。使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝能自由地收缩而不影响整体结构。按照这个原则生产复杂的大型焊接结构既有利于控制焊接变形,又能扩大作业面,缩短生产周期。
㈢ 箱梁焊接怎么不变形
大型钢箱梁焊接收缩变
焊接残余变形的机理及影响因素 1.焊接残余变形 钢材的焊接通常采用熔化焊方法,是在接头处局部加热,使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液态金属,形成熔池,随后冷却凝固成固态金属,使原来分开的钢材连接成整体。 由于焊接加热,熔合线以外的母材产生膨胀,接着冷却,熔池金属和熔合线附近母材产生收缩,因加热、冷却这种热变化在局部范围急速地进行,膨胀和收缩变形均受到拘束而产生塑性变形。这样,在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。表1为焊接残余变形的基本形式。实际结构中,焊接残余变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。
2.影响焊接变形的因素 影响焊接变形的主要因素如下: (l)焊接方法:钢桥的焊接连接通常采用手工弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊等焊接方法(包括针对不同焊接接头形式选用的施焊工艺参数)。因这些焊接方法输入的热量不同,引起的焊接残余变形量也不同。 (2)接头形式:钢桥接头通常有对接接头、T型接头、十字型接头、角接头、搭接接头和拼装板接头。一般采用对接焊缝的角焊缝,包括板厚、焊缝尺寸、坡口形式及其根部间隙、熔透或不熔透等。即构成焊缝断面积及影响散热(冷却速度)的各项因素。 (3)焊接条件:预热和回火处理,以及环境温度等对钢材冷却时温度梯度的影响因素。 (4)焊接顺序及拘束条件:对于一个立体的结构,先焊的部件对后焊的部件将产生不同程度的拘束,其焊接变形也不相同。为防止扭曲变形,应采用对称施焊顺序。