鋼結構的焊接工藝及變形矯正

1、鋼結構的焊接工藝及變形矯正11601332張?zhí)K建焊接工藝規(guī)范：建筑鋼結構工程焊接難度可分為一般、較難和難三種情況。施工單位在承擔鋼結構焊接工程時應具備與焊接難度相適應的技術條件。焊接技術要求: 1應明確規(guī)定結構構件使用鋼材和焊接材料的類型和焊縫質量等級，有特殊要求時，應標明無損探傷的類別和抽查百分比；1.2應標明鋼材和焊接材料的品種、性能及相應的國家現(xiàn)行標準，并應對焊接方法、焊縫坡口形式和尺寸、焊后熱處理要求等作出明確規(guī)定。對于重型、大型鋼結構，應明確規(guī)定工廠制作單元和工地拼裝焊接的位置，標注工廠制作或工地安裝焊縫符號。2制作與安裝單位承擔鋼結構焊接工程施工圖設計時，應具有與工程結構類型相適應

2、的設計資質等級或由原設計單位認可。3鋼結構工程焊接制作與安裝單位應具備下列條件：3.1應具有國家認可的企業(yè)資質和焊接質量管理體系；3.2應具有2.0.5條規(guī)定資格的焊接技術責任人員、焊接質檢人員、無損探傷人員、焊工、焊接預熱和后熱處理人員；3.3對焊接技術難或較難的大型及重型鋼結構、特殊鋼結構工程，施工單位的焊接技術責任人員應由中、高級焊接技術人員擔任；3.4應具備與所承擔工程的焊接技術難易程度相適應的焊接方法、焊接設備、檢驗和試驗設備； 3.5屬計量器具的儀器、儀表應在計量檢定有效期內(nèi)；3.6應具有與所承擔工程的結構類型相適應的企業(yè)鋼結構焊接規(guī)程、焊接作業(yè)指導書、焊接工藝評定文件等技術軟件；

3、3.7特殊結構或采用屈服強度等級超過390的鋼材、新鋼種、特厚材料及焊接新工藝的鋼結構工程的焊接制作與安裝企業(yè)應具備焊接工藝試驗室和相應的試驗人員。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。1熔焊:熔焊是在焊接過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，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，冷卻后形成連續(xù)焊縫而將兩工件連接成為一體。在熔焊過程中，如果大氣與高溫的熔池直接接觸，大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池，還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，惡化焊縫的

4、質量和性能。為了提高焊接質量，人們研究出了各種保護方法。例如，氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣，以保護焊接時的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時，在焊條藥皮中加入對氧親和力大的鈦鐵粉進行脫氧，就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進入熔池，冷卻后獲得優(yōu)質焊縫。2壓焊：壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實現(xiàn)原子間結合，又稱固態(tài)焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊，當電流通過兩工件的連接端時，該處因電阻很大而溫度上升，當加熱至塑性狀態(tài)時，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是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料。多數(shù)壓焊方法如擴散焊、高頻焊、冷壓焊等都沒有熔化過程，因而沒有象

5、熔焊那樣的有益合金元素燒損，和有害元素侵入焊縫的問題，從而簡化了焊接過程，也改善了焊接安全衛(wèi)生條件。同時由于加熱溫度比熔焊低、加熱時間短，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度的優(yōu)質接頭。 3釬焊：釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕工件，填充接口間隙并與工件實現(xiàn)原子間的相互擴散，從而實現(xiàn)焊接的方法。 焊接時形成的連接兩個被連接體的接縫稱為焊縫。焊縫的兩側在焊接時會受到焊接熱作用，而發(fā)生組織和性能變化，這一區(qū)域被稱為熱影響區(qū)。焊接時因工件材料、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，焊前對焊件接口處預熱、焊時保溫和焊后熱處理可以改善焊件的焊接質量。焊接工藝注意要點1、施工前要加深對設計施工圖閱讀理解；做好施工圖會審工作，對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、是否單面焊等，在圖紙會審過程中一定要搞清，杜絕盲目施工2施工單位對首次采用的鋼材、焊接材料、焊接方法、焊后熱處理及不同型材品種的焊接，應進行焊接工藝評定，并應根據(jù)評定報告確定焊接工藝。3、對鋼結構在工廠制作時要加強檢查，對應在工廠加工制作的鋼構不得在現(xiàn)場加工制作。如；焊接H型鋼應在工廠條件下切割

7、下料和焊接，現(xiàn)場下料、焊接無法控制焊縫質量和焊縫變形，在現(xiàn)場焊接就會出現(xiàn)無法保證仰焊質量。對工廠制作的桿件在現(xiàn)場安裝不上時，不得在安裝現(xiàn)場截短或接長。4規(guī)范要求的質量驗收項目必須執(zhí)行。根據(jù)焊接鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）鋼結構分部工程進行竣工驗收前，應按規(guī)范要求附錄G進行焊接鋼結構安全及功能的檢驗和見證檢測，其中焊縫質量應按焊縫處（該焊縫處數(shù)應包括在工廠制作的半成品和現(xiàn)場拼接及安裝焊縫，在鋼結構分部現(xiàn)場安裝完畢后，按設計圖紙及規(guī)范要不必須進行檢查的焊縫總數(shù)）隨機抽檢3%，且不少于3處。鋼結構變形變形的原因：1、受外力作用引起的變形1）鋼結構件長期承受載荷后而殘存的變形

8、。2）鋼結構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，在其內(nèi)部會出現(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)力叫應力。當沒有外力作用時，物體內(nèi)部所存在的應力叫做內(nèi)應力。內(nèi)應力并不是由外力引起的，焊接過程對金屬構件來說，是一種不均勻的加熱和冷卻，是容易造成構件產(chǎn)生內(nèi)應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)應力，當焊件

9、本身的剛度不能克服焊縫的收縮作用時，便造成焊接件的變形。 變形實例：鋼結構變形的因素：影響鋼結構焊接變形的因素較多，大致可以分為設計和工藝兩方面因素。設計方面主要指結構設計的合理性、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法消除焊接結構的應力等。鋼結構件都是將多種零件通過焊接、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有機的整體。因此，對產(chǎn)生變形的鋼結構件進行矯正前，必須首先了解變形產(chǎn)生的原因，分析鋼結構件的內(nèi)在聯(lián)系，找出矛盾的主次關系，確定了正確的矯正部位和相應的矯正手段，才可著手進行矯正工作。切不可孤

10、立地看待問題而貿(mào)然下手。鋼結構的矯正：矯正原理：矯正原理就是利用金屬的塑性，通過外力或局部加熱的作用，迫使鉚焊結構件上鋼材變形的緊縮區(qū)域內(nèi)較短的“纖維”伸長，或使疏松區(qū)域內(nèi)較長的“纖維”縮短，最后使鋼材各層“纖維”的長度趨近相等而平直，其實質就是通過對鋼材變形的反變形來達到矯正鉚焊結構件的目的。矯正方法確定：矯正的方法很多，根據(jù)矯正時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行的矯正，冷矯正時會產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象，適用于矯正塑性較好的鋼材，對變形十分嚴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左右的高溫時進行矯正，當鋼材的彎曲變形大、塑性差，或在缺少足夠

11、動力設備的情況下應用熱矯正。鋼結構矯正另外，根據(jù)矯正時作用外力的來源與性質來分，矯正可分為手工矯正、機械矯正、火焰矯正與高頻熱點矯正等幾種。通過以上對鋼結構變形原因的分析，便可得出對鋼結構件變形進行矯正的要領：1）要分析構件變形的原因，弄清構件變形究竟是受外力引起的還是由內(nèi)應力引起的。2）分析構件的內(nèi)在聯(lián)系，搞清各個零部件相互間的制約關系。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）要掌握構件所用鋼材的性質，以防止矯正時造成工件折斷、產(chǎn)生裂紋或回彈等。5）按照實際情況來確定矯正的方法及多種方法并用時的先后順序。矯正機械設備：火焰矯正： 火焰矯正變形一般只用于低碳鋼。其基本操

12、作過程是先在鋼構件變形處用火焰加熱升溫，之后通過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：點狀加熱、線狀加熱和三角加熱，分別使用于矯正各類不同形式的變形。 火焰矯正引起的應力與焊接內(nèi)應力一樣都是內(nèi)應力。不恰當?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應力與焊接內(nèi)應力和負載應力迭加，會使柱、梁、撐的縱應力超過允許應力，從而導致承載安全系數(shù)的降低。因此在鋼結構制造中一定要慎重，盡量采用合理的工藝措施以減少變形，矯正時盡量可能采用機械矯正火焰矯正的注意點： 1）烤火位置不得在主梁最大應力截面附近； 2）矯正處烤火面積在一個截面上不得過大，要多選幾個截面； 3）宜用點狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應力狀態(tài)

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