鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點難點及控制措施

鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點、難點及控制措施本文針對鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)的重點和難點，按多年來的工程實踐經(jīng)驗主要闡述十種實用焊接變形的控制措施和方法；焊接殘余應(yīng)力的控制措施；焊接裂紋的防治措施；焊接工藝評定的范圍；焊縫質(zhì)量檢查；框架結(jié)構(gòu)制作與安裝焊接；安裝焊接工藝；鋼結(jié)構(gòu)變形的預(yù)防等。概述鋼結(jié)構(gòu)焊接時，焊接熱源對結(jié)構(gòu)不均勻加熱引起的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的變化，稱為焊接變形。在變形的同時，結(jié)構(gòu)內(nèi)部還產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)變，因為這時結(jié)構(gòu)并未承受外載時，就存在這些應(yīng)力，所以這些應(yīng)力居于內(nèi)應(yīng)力范疇，稱為焊接殘余力。屬于不均勻分布的自平衡內(nèi)應(yīng)力。焊接變形及應(yīng)力在焊接過程中往往是難以避免的。它們將影響到焊接結(jié)構(gòu)尺寸精度和焊接接頭的強度，輕者需耗費不少人力、物力去矯正、修理，嚴(yán)重的會使構(gòu)件報廢。此外，焊接變形和應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)以后使用是的承載能力也產(chǎn)生不可低估的影響。焊接殘余應(yīng)力和焊接變形是能量存在同一構(gòu)件的不同形式，服從于能量存在同一構(gòu)件的不同形式，服從于能量守恒定律；它們相輔相成，并互相轉(zhuǎn)化。減少一方必須增大一方：設(shè)：焊縫的總能量為E總，E總=E有+E損+ρ殘+ε=1（1）式中，E有—冶金反應(yīng)時的有用能；E損---無用能，損耗能；ρ殘--焊接殘余應(yīng)力；ε-焊接變形，當(dāng)焊接完成后，構(gòu)件中只存在兩種能量形式；E殘+ε=c<1（2）c---常量于是（2）式有了工程應(yīng)用的價值，這就是我們在工程實際中控制焊接殘余應(yīng)力和焊接變形的基本觀點。我們從事鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作安裝的技術(shù)人員必須了解和掌握焊接變形及應(yīng)力產(chǎn)生的原因及其基本規(guī)律、影響因素，以便在制作安裝過程中能夠控制焊接變形和應(yīng)力。焊接應(yīng)變與變形的控制焊接變形的控制盡量減少焊縫的截面積，施焊量以滿足連接需要即可，俗話說：“不過焊”，（對一般的角焊縫）是按照有效焊角尺寸來決定其焊縫強度的，所以對于凸出很高的焊縫，多出的焊縫金屬，按規(guī)范作用并不能提高其許可強度，反而增大了應(yīng)力集中系數(shù)，消弱了坡口的綜合性能。對厚板，對接焊縫，可采用U型刨邊形成U型坡口，可進一步減少焊縫金屬量。焊縫的數(shù)量愈少愈好，每條焊縫盡量采用多層多道焊，厚板焊接特別要注意。焊縫盡可能稱、布置要靠近中和軸施焊（由于收縮力引起鋼板變形力臂?。虼藴p少變形。環(huán)繞中和軸的焊縫要平衡：應(yīng)用對稱施焊的原則，時一個收縮力對另一個收縮力相互平衡的辦法，也同樣可以在設(shè)計和焊接工序中，有效的控制變形；采用逆向回焊法施焊此法：當(dāng)焊接總進程從左到右時，則每一焊的施焊卻應(yīng)從右到左，也就是分段側(cè)焊法。因為每道施焊后，沿焊縫板內(nèi)側(cè)的熱量將導(dǎo)致該處膨脹，而使兩塊板暫時向外分開；但當(dāng)熱量在板內(nèi)側(cè)向外擴散后沿板外緣的膨脹又會使板合攏。篩將收縮力扣引至有用現(xiàn)的方法，桑即采用反舉變形法踏施焊前采輕用焊件有遷意偏置的括辦法有可斷能較好地傅利用收縮題力，如某凈些組合在狂焊接前先拔裝偏一些習(xí)，使其預(yù)千偏量恰好廣可使收縮鏈后的半間移回到所需戲求對準(zhǔn)位昏置上來。鴿將焊接前露的部件進仍行彎曲或雁預(yù)拱，就黨是用機械甩方法產(chǎn)生閥反向力來鳴抵消收縮配力的簡單指例子。拐用反向力維來平衡收愧縮力猾其反向力尚可以是：介其他的收捎縮力；鈔夾具等產(chǎn)競生的約束鳥力兼各構(gòu)件裝嬌配成組合疫件時的約健束力需構(gòu)件重力玻拱度向下盛所產(chǎn)生的本反力。談平衡收縮胳力的一種艷通常做法佳，是將同球等焊接件這背靠背的橫緊夾在一剖起，然后翁將這兩個牧組合件焊榨好，待其嫂冷卻后再翁將夾具松幕開。預(yù)彎盤法也可以爪和這種方忠法結(jié)合起音來，即在制夾緊前，雷在兩個構(gòu)譜件合適的術(shù)地方打入偷契塊。還對小型組用合或零部令件，控制火變形量最賭常用的方辟法多半采尖用夾具和槽卡具等裝撿置將部件束固定在一哪定位置上葵，直到全椅部焊好為迫之。如前罩所述，夾愁具引起的糕約束力將愛使焊件內(nèi)材應(yīng)力加大膏，直到焊享縫金屬達客到屈服為狠止。對低贈碳鋼板典薄型焊縫來坡說，其屈給服點很可掃能接強近保311N兩/鄭㎜仗2國.打通常以為井當(dāng)焊好的雄部件從夾桶具上取下摘后，內(nèi)應(yīng)腹力會引起釘顯著的變載形，但實暑際上并不省會出現(xiàn)這州種情況，登因為該應(yīng)葵力引起的攀應(yīng)跑變夜ε額（單位收之縮量）。廟與無約束奏力焊接所聞產(chǎn)生的變陳形，相比對是輕微的稠。這是因惕為應(yīng)力大符于等于屈景服點時，底會產(chǎn)生微姿小變形從和而釋放應(yīng)野力所致。顫施焊順序歐的合理安行排韻一個安排蠟的很好的干施焊順序榜往往有助純于收縮力捆的相互平職衡。也就至是有意安福排對結(jié)構(gòu)笛不同部位汪進行施焊悔，使某一拍處的收縮多力和已焊吹的收縮力蝴相抵消。扶如對焊縫跪中的中和榮軸對兩側(cè)織交錯施工娛焊、就是既其中的一削個簡單實董例?？岷附訒r或差焊接后的流收縮力消燃除欺錘擊法是拉一種消除凍收縮力的卵方法，只謹(jǐn)是這種方其法現(xiàn)在還慧有爭議，紀(jì)這一種在枝焊縫上施勉加外力的緩機械另工辰法，它使根焊縫變薄芳，從而變妙長并消除房殘余應(yīng)力錫。載在進行點巡垂擊時，珍常肅用廊“趟三點垂，撕三點不室垂其”蝶的原則；膀即在一定葬的層面溫菠度中錘擊??；在一定誦頻率下捶葬擊；在一帥定力道下午錘擊；焊烈道根部不屋錘；等材瞞不錘；焊守道表面不構(gòu)錘，會狀度錘擊應(yīng)當(dāng)郵嚴(yán)格掌握艇?？h焊接殘余淋應(yīng)力的控端制措施競減少焊縫炕尺寸；監(jiān)減小焊縫斜拘束度；油采用合理延的焊接順式序；禍降低焊件厘的剛度，菜創(chuàng)造自由獲收縮的條小件。伐焊接裂紋既的防治措漿施餓合理選擇非焊接材料鋤控制焊縫習(xí)的化學(xué)成俱份，降低西母材及焊申接材料中然形成低熔四點共晶物羨即易于偏彼析的元素鹿，縮如趟S刻、會P狠含量；目堵的是防止稿熱裂紋的丙產(chǎn)生。換控制焊接屆工藝參數(shù)愈，電流和曠焊縫速度敗，使得焊你道截面上燈不的寬度紙和深度比字值符合工帥藝要求。癥（稱為焊迫縫成型系蠅數(shù)稈B/測H濟）以達到橫控制熱量方輸入的目奏的。雕合理的焊早前預(yù)熱和凡焊后緩冷飛，能改善斜焊接接頭蔑的組織，燦控增制拾t厲8/5甚,鍛從而改善惡焊縫右及懷HA扮Z繁的綜合性副能。防止棟冷裂紋的謝產(chǎn)生。趴焊接工藝景評定燙焊接工藝忍評定的范振圍斃國內(nèi)首次豬生產(chǎn)的鋼毀材、焊材符或進口鋼耕材應(yīng)用于滾重大、特度殊鋼結(jié)構(gòu)字工程時；泰設(shè)計規(guī)定鼻的鋼材類籍別、焊接硬材料和工要藝、現(xiàn)場噸的焊接措毫施等綜合擊條件，是商該工程安沖裝施工企劍業(yè)首次采蘇用。盯焊縫質(zhì)量餓檢查外觀檢查鼠表面形狀垂：包括焊董縫截面的拾不規(guī)則、漁弧坑處理楊情況、焊壟縫的連接恒點、焊腳岔不規(guī)則的支形狀等；賣焊縫尺絞寸戒;飛包括對接肌焊縫的余搜高、寬度犬、角焊縫茂的焊腳尺狐寸等；醉焊縫表面瞧缺陷：包率括咬邊、敬裂紋、焊袋瘤和弧坑登氣孔等。壟我國《建懷筑鋼結(jié)構(gòu)夾焊接技術(shù)茶規(guī)程》對則焊縫外觀戴質(zhì)量要求酒為：不得和有裂紋未木熔合、焊狼瘤等缺陷牲，焊接區(qū)增應(yīng)無焊接專飛濺物。剪見站表虹1勺焊縫外觀度檢查質(zhì)量煤標(biāo)準(zhǔn)（允畝許偏差）裂表揭1懷焊縫外觀映檢查質(zhì)量瞇標(biāo)準(zhǔn)（允痕許偏差）把釀酒焊縫質(zhì)量沙等級幻缺陷類別瓣一級夕二級槳三級柴為滿焊夾不允許曠≤宰0.2+恭0.0驢2兔δ少，椒且足≤攪1m鉛m暑，判每薄100m擇m姐焊縫內(nèi)缺俊陷總示長匠≤裳25mm釀≤炎0.2+內(nèi)0.0聯(lián)4輪δ殃，孕且干≤遣2m喜m勇，典每致100m團m淘焊縫內(nèi)缺伙陷總賺長嘩≤司25mm貴根部收縮斥不允許輪≤定0.2+悼0.0溫2愁δ雷，長且婦≤亡1m賽m領(lǐng)，長度瘦不限榜≤蝕0.2+怪0.0額4曾δ昌，揀且薪≤嚼1m漲m貼，長度不脅限鐵咬邊悔不允許菜≤辯0.0彩5涉δ歪，鄉(xiāng)且船≤顯0.5m脫m讓,祖連續(xù)長回度壁≤禍100m壯m網(wǎng).汗且焊縫兩家側(cè)咬邊總縫長具≤每10貫%朝焊縫全長室≤淺0.云1擾δ瘋，執(zhí)且瓶≤駱1m另m末，長度不敬限何電弧擦傷駝不允許窩個別電弧螞擦傷允許愛存在謎接頭不良仰不允許釋缺口深快度虹≤添0.0蛙5膏δ瞎，藥且秋≤菌0.5m段m匯每聽1援m循焊縫不得義超滾過綱1兩處款缺口深雄度剝≤缸0.缸1野δ劉，縣且粥≤證1m嫂m大每混1墨m突焊縫不得漲超匹過舉1外處助表面氣孔奉不允許鄭每超50卡m憶長度焊縫忠內(nèi)允許直浩徑壽＜射0.燙4習(xí)δ守且?guī)Z≤蘿3m柿m鉛氣革孔捕2悠個孔童徑爹≥宮6驢倍孔徑鵝表面夾渣煙不允許闊深炒≤魔0.棕2胖δ乏，銅長醉≤權(quán)5挺δ殘，惜且青≤按20mm腔弧坑裂紋昏不允許斗允許個別梯存在，恩長服≤夜0.5m初m算注：隙（踢1飽）咬邊如眉經(jīng)磨削修剃平并平滑郵過渡，則閥只按焊縫棚最小允許護厚度值評敗定；恰冷旦（勁2燒）表內(nèi)為圍連接板處愈較薄的板提厚。桶3昂、減少焊撇接應(yīng)力集愧中設(shè)計的鐮基本觀點?。?里）設(shè)計時孟應(yīng)避免不否連續(xù)，不瘋勻順，有凍缺口出現(xiàn)掘；應(yīng)避免連焊縫的密芳集和交叉屆。焊縫間捆最小舉例均應(yīng)離為革100m唐m役以上。惕（迅2般）不等厚降板的對稱救焊接頭，斤無論是否串中心線對推齊，均應(yīng)報將的厚板列削成坡度梅，然后對籃齊。受JGJ8各1嘉—甲200錢2每既定坡禾度樓≤故1櫻：惹2.5涂AW甘S過規(guī)定坡潮度媽≤總1救：屈4泄TBJZ忽-8框5嘗規(guī)定受拉坑或拉壓坡壩度獻≤庭1玻：內(nèi)8界對于受壓蒼接頭坡播度輝≤翠1.4帽（絞3王）焊縫應(yīng)脊布置在工會作最有效歲的地方，流用最少量禽的焊接得章到最佳效厘果。滅（乏4竹）焊縫位首置應(yīng)便于鏟焊接及檢紋查。代（估5奉）在焊縫優(yōu)的連接板薯根部應(yīng)當(dāng)易有較和緩盞的過渡。金（遵6娛）加強筋抄端部的銳娘角應(yīng)切去借，板的端部部應(yīng)包角否。冒（蟲7耐）焊縫布擊置應(yīng)盡可投能對稱并異靠近中心幫軸。勝（慎8丑）受彎曲瞎作用的焊定縫未焊側(cè)凈不要位于貼受拉力處釀。自（世9默）避免將貫焊縫布置僑在應(yīng)力集茂中處，處奔于動載結(jié)妹構(gòu)尤其要凳注意。錄（秒1洞0丸）避免將橋焊縫布置料在載應(yīng)力級最大處。陵在工程中匠，我們常枝常會看見屯一些錯誤際的設(shè)計，慈為了更進績一步了解峽設(shè)計在減封少應(yīng)力架瓜中的具體膜做法，我框們將焊接仗頭的正、雞誤作了一亭個簡單的跨對比表，肅見較表歐2.月接頭設(shè)計延原則閑不合理設(shè)碎計也改進設(shè)計舍焊縫應(yīng)布籃置在工作湊最有交往嘉的地方，襖用最少量全的焊接達唯到最佳效練果似焊縫的位壁置應(yīng)便于懲焊接及檢炊查狹在焊縫的貞連接板根玻部應(yīng)有較族緩和的過取渡洽加強肋等魯端部銳角賠應(yīng)切去，徒板的端部睛應(yīng)包角朝焊縫不宜讀密集廣避免焊縫使交叉盛焊縫布置遷應(yīng)盡可能飾對稱，并醉靠近中性壽軸工受彎曲作施用的焊縫遼未焊側(cè)不件要位于受眠拉處按避免將焊孤縫布置在余應(yīng)力集中盟處，對于僵動載尤為罩重要勞避免將焊紡縫布置載載應(yīng)力最大詳處碼4齡、安裝焊男接工藝節(jié)一般根據(jù)鏡結(jié)構(gòu)平面翻圖形的特肢點，以對磚稱軸為界給或以下通焦體形結(jié)構(gòu)蓄為界區(qū)，訂配合吊裝芒順序進行樹安裝焊接趟。其原則套為：怎在吊裝、耀校正和栓冶焊混合節(jié)卷點的高強騎螺栓終擰槍完成若干高節(jié)間以后翼開始焊接太，以利于座形成穩(wěn)定鳴框架；垂焊接時，斑應(yīng)根據(jù)結(jié)嚴(yán)構(gòu)體形特別點，選擇魚若干基準(zhǔn)宗柱或基準(zhǔn)星節(jié)間，開土始焊接主工梁與柱之陡間的焊縫曠，然后向幕四周擴展路施焊，以員避免焊縫透的收縮變滾形向一個希方向積累純；光一節(jié)柱中雞每層柱梁享接點拼裝譜完成，依蠻照先上后棍下色順序牲焊接接頭文，保證框膠架穩(wěn)固；確栓焊混合焦接點中，懂應(yīng)先栓后蕉焊（如腹駁板的連接蜜），避免記焊接收縮璃引起的孔牛間位移；晌柱梁接點敵兩側(cè)對稱價的兩根梁昂，應(yīng)同時扔與柱相焊孟，減少焊滲接拘束度類，避免焊格接裂紋產(chǎn)紋生，有可歡防止柱腳囑的偏斜；父柱計—給柱節(jié)點的肚焊接自然厚是由下層捏網(wǎng)上層順拼序焊接。姜由于焊縫萄的橫向收允縮和重力政引起的沉杯降，可能番使標(biāo)高誤癢差積累，蜜在安裝焊墳接若干節(jié)鎮(zhèn)柱后，應(yīng)垮視實際偏養(yǎng)差情況，霸即時要求騾構(gòu)件制造澇廠調(diào)整柱日長，以保嚼證高度方議向的安裝受精度。固各種接點淋的焊接順類序怖柱晨—肆柱拼接點和焊接順序激，主要考蠢慮避免柱斬截面對稱證側(cè)焊縫的額收縮不均上衡而使柱悔發(fā)生偏斜嫌，控制結(jié)遼構(gòu)的外形喂尺寸，但涂同時盡量突減少焊縫檢拘束度，杏防止產(chǎn)生株焊接裂紋隱。血H準(zhǔn)型柱的焊襪接順序見山圖避1惰有方案分愿析和方案友論證急方洪案致1遭：慘A僑、若B番焊訪至掠1/耽3免板厚發(fā)A畝、胃B瘡焊止至朱1/取3洗板合厚講A圍、螺B佩A域、向B利焊完，適誠用于翼板賊厚度小于雕腹板厚度春時；掃方蹲案息2祥：樸A甜、速B文焊完，適貌用于翼板能厚度小于僵腹板厚度痕時；鼓箱型柱的涂焊接順序嗓見濟圖宵2.繭A汽、洞C給焊株至烤1/按3嶼板厚綿B饅、糖D聲焊海至起1/經(jīng)3絹板厚犁A忽、相C膊、雄B舞、頓D治或窮A攤＋蠶C鋪、慘B掘＋糾D逢；騎十字形柱褲的焊接順?biāo)夹蛞娡魣D慈3停。確十字形柱鐮的截面實離際是有兩高個儲H底型截面組膜合而成。戀A坐、售B劣焊州至既1/則3糕板厚嘩A唱、稍B蹄焊漂至臥1/逗3渴板厚負C敘、模D睛焊截至肌1/互3甘板厚啞C純、罪D館焊角至酷1/易3哨板厚舞A污、澇B胸焊于完純A市、壁B瀉焊恩完行C族、述D;績⑤塞神蝦圓管柱的鹽焊接順序伐見歌圖災(zāi)4扒⑥津蘿顫斜立圓管懸柱的焊接岔順序見環(huán)圖掀5濃在鋼結(jié)構(gòu)斑安裝施工斬現(xiàn)場的實茂踐中，要鞏謹(jǐn)慎考慮苦各種因素莫，如預(yù)熱牢溫度、破珍口溫度、烤安裝誤差輩等共同作橫用，采用困相應(yīng)措施紛。以免矯片正或矯正后不夠，達頁到控制變斃形結(jié)果。辣5敢、鋼結(jié)構(gòu)霉變形的預(yù)倘防憂（骨1下）對稱零宣件尺寸或家孔徑尺寸針同一，以荷便加工，授并有利拼沒裝時互換梢性。賓（紛2桐）合理的左布置焊縫查，避免焊賽縫之間的裳距離的靠壁太近，當(dāng)驕材料的尺艱寸與零件抱長度尺寸告時，盡量化減少或不蠅做拼接焊牧縫；焊縫顏布置應(yīng)對介稱于構(gòu)件抵的重心或花軸線對稱姨兩側(cè)，以乞減少焊接翅應(yīng)力的集咱中和焊接秩變形。咐（少3浩）零件和凡構(gòu)件連接肥時應(yīng)避免蹈以下不等都截面和厚扯度相接；津相接時應(yīng)掌按緩坡形擁式改變截洗面的形狀絮和厚度，熟使對接連士接處截面蕉或厚度相畜等，達到吹傳力平順快均勻受力攀，可防止貓焊后產(chǎn)生昌過大應(yīng)力遣及增加變垮形。真（昂4崗）鋼結(jié)構(gòu)白各節(jié)點各庫桿件端頭母邊緣之間預(yù)距離不宜丹考的太近套，一般錯輸開距離不預(yù)得小栽于鼻