鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝及變形矯正

1、鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝及變形矯正11601332張?zhí)K建焊接工藝規(guī)范：建筑鋼結(jié)構(gòu)工程焊接難度可分為一般、較難和難三種情況。施工單位在承擔(dān)鋼結(jié)構(gòu)焊接工程時(shí)應(yīng)具備與焊接難度相適應(yīng)的技術(shù)條件。焊接技術(shù)要求: 1應(yīng)明確規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用鋼材和焊接材料的類(lèi)型和焊縫質(zhì)量等級(jí)，有特殊要求時(shí)，應(yīng)標(biāo)明無(wú)損探傷的類(lèi)別和抽查百分比；1.2應(yīng)標(biāo)明鋼材和焊接材料的品種、性能及相應(yīng)的國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)對(duì)焊接方法、焊縫坡口形式和尺寸、焊后熱處理要求等作出明確規(guī)定。對(duì)于重型、大型鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)明確規(guī)定工廠制作單元和工地拼裝焊接的位置，標(biāo)注工廠制作或工地安裝焊縫符號(hào)。2制作與安裝單位承擔(dān)鋼結(jié)構(gòu)焊接工程施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)具有與工程結(jié)構(gòu)類(lèi)型相適應(yīng)

2、的設(shè)計(jì)資質(zhì)等級(jí)或由原設(shè)計(jì)單位認(rèn)可。3鋼結(jié)構(gòu)工程焊接制作與安裝單位應(yīng)具備下列條件：3.1應(yīng)具有國(guó)家認(rèn)可的企業(yè)資質(zhì)和焊接質(zhì)量管理體系；3.2應(yīng)具有2.0.5條規(guī)定資格的焊接技術(shù)責(zé)任人員、焊接質(zhì)檢人員、無(wú)損探傷人員、焊工、焊接預(yù)熱和后熱處理人員；3.3對(duì)焊接技術(shù)難或較難的大型及重型鋼結(jié)構(gòu)、特殊鋼結(jié)構(gòu)工程，施工單位的焊接技術(shù)責(zé)任人員應(yīng)由中、高級(jí)焊接技術(shù)人員擔(dān)任；3.4應(yīng)具備與所承擔(dān)工程的焊接技術(shù)難易程度相適應(yīng)的焊接方法、焊接設(shè)備、檢驗(yàn)和試驗(yàn)設(shè)備； 3.5屬計(jì)量器具的儀器、儀表應(yīng)在計(jì)量檢定有效期內(nèi)；3.6應(yīng)具有與所承擔(dān)工程的結(jié)構(gòu)類(lèi)型相適應(yīng)的企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程、焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、焊接工藝評(píng)定文件等技術(shù)軟件；

3、3.7特殊結(jié)構(gòu)或采用屈服強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)390的鋼材、新鋼種、特厚材料及焊接新工藝的鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接制作與安裝企業(yè)應(yīng)具備焊接工藝試驗(yàn)室和相應(yīng)的試驗(yàn)人員。焊接工藝流程：焊接方法：金屬焊接方法有40種以上，主要分為熔焊、壓焊和釬焊三大類(lèi)。1熔焊:熔焊是在焊接過(guò)程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。熔焊時(shí)，熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化，形成熔池。熔池隨熱源向前移動(dòng)，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過(guò)程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會(huì)氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進(jìn)入熔池，還會(huì)在隨后冷卻過(guò)程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的

4、質(zhì)量和性能。為了提高焊接質(zhì)量，人們研究出了各種保護(hù)方法。例如，氣體保護(hù)電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護(hù)焊接時(shí)的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時(shí)，在焊條藥皮中加入對(duì)氧親和力大的鈦鐵粉進(jìn)行脫氧，就可以保護(hù)焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進(jìn)入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。2壓焊：壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱(chēng)固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對(duì)焊，當(dāng)電流通過(guò)兩工件的連接端時(shí)，該處因電阻很大而溫度上升，當(dāng)加熱至塑性狀態(tài)時(shí)，在軸向壓力作用下連接成為一體。各種壓焊方法的共同特點(diǎn)是在焊接過(guò)程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴(kuò)散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒(méi)有熔化過(guò)程，因而沒(méi)有象

5、熔焊那樣的有益合金元素?zé)龘p，和有害元素侵入焊縫的問(wèn)題，從而簡(jiǎn)化了焊接過(guò)程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時(shí)由于加熱溫度比熔焊低、加熱時(shí)間短，因而熱影響區(qū)小。許多難以用熔化焊焊接的材料，往往可以用壓焊焊成與母材同等強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)接頭。 3釬焊：釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。 焊接時(shí)形成的連接兩個(gè)被連接體的接縫稱(chēng)為焊縫。焊縫的兩側(cè)在焊接時(shí)會(huì)受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱(chēng)為熱影響區(qū)。焊接時(shí)因工件材料、焊接材料、焊接電流等不同，焊后在焊縫和熱影

6、響區(qū)可能產(chǎn)生過(guò)熱、脆化、淬硬或軟化現(xiàn)象，也使焊件性能下降，惡化焊接性。這就需要調(diào)整焊接條件，焊前對(duì)焊件接口處預(yù)熱、焊時(shí)保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質(zhì)量。焊接工藝注意要點(diǎn)1、施工前要加深對(duì)設(shè)計(jì)施工圖閱讀理解；做好施工圖會(huì)審工作，對(duì)有些施工圖未注明焊接的坡口形式，焊縫隙間、純邊坡口角度、UT探傷等級(jí)、是否單面焊等，在圖紙會(huì)審過(guò)程中一定要搞清，杜絕盲目施工2施工單位對(duì)首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊后熱處理及不同型材品種的焊接，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，并應(yīng)根據(jù)評(píng)定報(bào)告確定焊接工藝。3、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)在工廠制作時(shí)要加強(qiáng)檢查，對(duì)應(yīng)在工廠加工制作的鋼構(gòu)不得在現(xiàn)場(chǎng)加工制作。如；焊接H型鋼應(yīng)在工廠條件下切割

7、下料和焊接，現(xiàn)場(chǎng)下料、焊接無(wú)法控制焊縫質(zhì)量和焊縫變形，在現(xiàn)場(chǎng)焊接就會(huì)出現(xiàn)無(wú)法保證仰焊質(zhì)量。對(duì)工廠制作的桿件在現(xiàn)場(chǎng)安裝不上時(shí)，不得在安裝現(xiàn)場(chǎng)截短或接長(zhǎng)。4規(guī)范要求的質(zhì)量驗(yàn)收項(xiàng)目必須執(zhí)行。根據(jù)焊接鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205-2001）鋼結(jié)構(gòu)分部工程進(jìn)行竣工驗(yàn)收前，應(yīng)按規(guī)范要求附錄G進(jìn)行焊接鋼結(jié)構(gòu)安全及功能的檢驗(yàn)和見(jiàn)證檢測(cè)，其中焊縫質(zhì)量應(yīng)按焊縫處（該焊縫處數(shù)應(yīng)包括在工廠制作的半成品和現(xiàn)場(chǎng)拼接及安裝焊縫，在鋼結(jié)構(gòu)分部現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢后，按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要不必須進(jìn)行檢查的焊縫總數(shù)）隨機(jī)抽檢3%，且不少于3處。鋼結(jié)構(gòu)變形變形的原因：1、受外力作用引起的變形1）鋼結(jié)構(gòu)件長(zhǎng)期承受載荷后而殘存的變形

8、。2）鋼結(jié)構(gòu)不正常的外力作用后造成的變形。這些變形都是外力作用后的永久變形，屬于塑性變形。導(dǎo)致產(chǎn)生這些變形的外力，包括彎曲力、扭力、沖擊力、拉力、壓力等多種。2、由于內(nèi)應(yīng)力作用引起的變形在物體受到外力作用發(fā)生變形的同時(shí)，在其內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一種抵抗變形的力，這種力就叫做內(nèi)力。物體受外力作用，在單位截面積上出現(xiàn)的內(nèi)力叫應(yīng)力。當(dāng)沒(méi)有外力作用時(shí)，物體內(nèi)部所存在的應(yīng)力叫做內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力并不是由外力引起的，焊接過(guò)程對(duì)金屬構(gòu)件來(lái)說(shuō)，是一種不均勻的加熱和冷卻，是容易造成構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起變形的主要原因。因此，不論何種形式的好焊接變形，都遵循同一規(guī)律，即焊縫冷卻后，在焊縫區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生收縮，而使焊件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)焊件

9、本身的剛度不能克服焊縫的收縮作用時(shí)，便造成焊接件的變形。 變形實(shí)例：鋼結(jié)構(gòu)變形的因素：影響鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的因素較多，大致可以分為設(shè)計(jì)和工藝兩方面因素。設(shè)計(jì)方面主要指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、焊縫的位置以及焊接坡口的形式等。工藝方面主要指合理的焊接工藝規(guī)程、合理的裝焊順序、各種防變形和反變形的采用以及設(shè)法消除焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力等。鋼結(jié)構(gòu)件都是將多種零件通過(guò)焊接、鉚接或用螺栓連接等方式連成一體的，相互聯(lián)系而又相互制約的一個(gè)有機(jī)的整體。因此，對(duì)產(chǎn)生變形的鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行矯正前，必須首先了解變形產(chǎn)生的原因，分析鋼結(jié)構(gòu)件的內(nèi)在聯(lián)系，找出矛盾的主次關(guān)系，確定了正確的矯正部位和相應(yīng)的矯正手段，才可著手進(jìn)行矯正工作。切不可孤

10、立地看待問(wèn)題而貿(mào)然下手。鋼結(jié)構(gòu)的矯正：矯正原理：矯正原理就是利用金屬的塑性，通過(guò)外力或局部加熱的作用，迫使鉚焊結(jié)構(gòu)件上鋼材變形的緊縮區(qū)域內(nèi)較短的“纖維”伸長(zhǎng)，或使疏松區(qū)域內(nèi)較長(zhǎng)的“纖維”縮短，最后使鋼材各層“纖維”的長(zhǎng)度趨近相等而平直，其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)對(duì)鋼材變形的反變形來(lái)達(dá)到矯正鉚焊結(jié)構(gòu)件的目的。矯正方法確定：矯正的方法很多，根據(jù)矯正時(shí)鋼材的溫度不同分為冷矯正和熱矯正兩種。冷矯正是在常溫下進(jìn)行的矯正，冷矯正時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象，適用于矯正塑性較好的鋼材，對(duì)變形十分嚴(yán)重或脆性很大的鋼材不能用冷矯正。熱矯正是將鋼材加熱至700-1000C左右的高溫時(shí)進(jìn)行矯正，當(dāng)鋼材的彎曲變形大、塑性差，或在缺少足夠

11、動(dòng)力設(shè)備的情況下應(yīng)用熱矯正。鋼結(jié)構(gòu)矯正另外，根據(jù)矯正時(shí)作用外力的來(lái)源與性質(zhì)來(lái)分，矯正可分為手工矯正、機(jī)械矯正、火焰矯正與高頻熱點(diǎn)矯正等幾種。通過(guò)以上對(duì)鋼結(jié)構(gòu)變形原因的分析，便可得出對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件變形進(jìn)行矯正的要領(lǐng)：1）要分析構(gòu)件變形的原因，弄清構(gòu)件變形究竟是受外力引起的還是由內(nèi)應(yīng)力引起的。2）分析構(gòu)件的內(nèi)在聯(lián)系，搞清各個(gè)零部件相互間的制約關(guān)系。3）選擇正確的矯正部位，先解決主要矛盾，然后再解決次要矛盾。4）要掌握構(gòu)件所用鋼材的性質(zhì)，以防止矯正時(shí)造成工件折斷、產(chǎn)生裂紋或回彈等。5）按照實(shí)際情況來(lái)確定矯正的方法及多種方法并用時(shí)的先后順序。矯正機(jī)械設(shè)備：火焰矯正： 火焰矯正變形一般只用于低碳鋼。其基本操

12、作過(guò)程是先在鋼構(gòu)件變形處用火焰加熱升溫，之后通過(guò)緩慢冷卻或采用大錘敲打矯正變形。按火焰加熱方式的不同，可分成三種形式：點(diǎn)狀加熱、線狀加熱和三角加熱，分別使用于矯正各類(lèi)不同形式的變形。 火焰矯正引起的應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力一樣都是內(nèi)應(yīng)力。不恰當(dāng)?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負(fù)載應(yīng)力迭加，會(huì)使柱、梁、撐的縱應(yīng)力超過(guò)允許應(yīng)力，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù)的降低。因此在鋼結(jié)構(gòu)制造中一定要慎重，盡量采用合理的工藝措施以減少變形，矯正時(shí)盡量可能采用機(jī)械矯正火焰矯正的注意點(diǎn)： 1）烤火位置不得在主梁最大應(yīng)力截面附近； 2）矯正處烤火面積在一個(gè)截面上不得過(guò)大，要多選幾個(gè)截面； 3）宜用點(diǎn)狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)

13、； 4）加熱溫度最好不超過(guò)700度。防止和減少焊接變形的措施：防止和減少焊接變形的措施可以從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面來(lái)解決。工藝措施：1）反變形法這是生產(chǎn)中常用的預(yù)防變形的方法，在裝配前估算出焊接變形的大小和方向，在裝配時(shí)給予構(gòu)件一個(gè)相反方向的變形，使其與焊接變形相抵消。2）剛性固定法此方法是在沒(méi)有使用反變形的情況下，將構(gòu)件加以固定來(lái)限制焊接變形。用這種方法來(lái)預(yù)防構(gòu)件的撓曲變形，其效果遠(yuǎn)不及反變形法。但是利用這種方法來(lái)防止角變形和波浪變形，其效果還是比較好的。焊后消除焊接應(yīng)力的方法：目前，鉚焊結(jié)構(gòu)件常用的消除焊接殘余應(yīng)力的采用焊后熱處理及震動(dòng)法等。1、焊后熱處理焊后熱處理是消除焊接殘余應(yīng)力的方法的主要方法。熱處理時(shí)把鉚焊結(jié)構(gòu)件的整體或局部均勻加熱至材料相變點(diǎn)以下的某一溫度范圍（一般為550-600C），再進(jìn)行一定時(shí)間的保溫（一般鋼材按每毫米厚度2.5min計(jì)算，超過(guò)）50mm，每增加25mm加15min）。此時(shí)金屬雖未發(fā)生相變，但在這樣的溫度下，其屈服極限降低，在金屬內(nèi)部由于殘余應(yīng)力的作用而產(chǎn)生一定的塑性變形，從而使