如何控制鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力變形

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摘要：為有效控制鋼結(jié)構(gòu)因焊件的不均勻膨脹和收縮而造成的焊接變形,就焊接變形和焊接應(yīng)力的各種影響因素進(jìn)行分析,提出了相應(yīng)的控制措施。

關(guān)鍵詞：焊接變形,焊接應(yīng)力,熱過程,焊接工藝

在建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展如火如荼的今天,形式各異的焊接機(jī)械、焊接方法日新月異,焊接技術(shù)成了一個(gè)關(guān)鍵的課題。但在施工過程中,由于焊接產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力和殘余變形,嚴(yán)重影響著工程的質(zhì)量、安裝進(jìn)度和結(jié)構(gòu)承載力(即使用功能),因而,急需采用合理的方法予以控制。

鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程實(shí)際上是在焊件局部區(qū)域加熱后又冷卻凝固的熱過程,但由于不均勻溫度場(chǎng),導(dǎo)致焊件不均勻的膨脹和收縮,從而使焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力而引起焊接變形。常見的焊接應(yīng)力有:1)縱向應(yīng)力;2)橫向應(yīng)力;3)厚度方向應(yīng)力。常見的焊接變形有:1)縱向收縮變形;2)橫向收縮變形;3)角變形;4)彎曲變形;5)扭曲變形;6)波浪變形。針對(duì)這些

不同種類的焊接變形和應(yīng)力分布,追溯根源,具體進(jìn)行研究控制。

1、焊接變形的控制措施

全面分析各因素對(duì)焊接變形的影響,掌握其影響規(guī)律,即可采取合理的控制措施。

1.1

焊縫截面積的影響

焊縫截面積是指熔合線范圍內(nèi)的金屬面積。焊縫面積越大,冷卻時(shí)收縮引起的塑性變形量越大,焊縫面積對(duì)縱向、橫向及角變形的影響趨勢(shì)是一致的,而且是起主要的影響,因此,在板厚相同時(shí),坡口尺寸越大,收縮變形越大。

1.2

焊接熱輸入的影響

一般情況下,熱輸入大時(shí),加熱的高溫區(qū)范圍大,冷卻速度慢,使接頭塑性變形區(qū)增大。

1.3

焊接方法的影響

多種焊接方法的熱輸入差別較大,在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接常用的幾種焊接方法中,除電渣以外,埋弧焊熱輸入最大,在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下,收縮變形最大,手工電弧焊居中,ＣＯ2氣體保護(hù)焊最小。

1.4

接頭形式的影響

在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時(shí),不同的接頭形式對(duì)縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對(duì)接焊。

1)表面堆焊時(shí),焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束,而且加熱只限于工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時(shí)受到板厚、深度、母材方面的約束,因此,變形相對(duì)較小。

2)Ｔ形角接接頭和搭接接頭時(shí),其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似,其橫向收縮值與角焊縫面積成正比,與板厚成反比。

3)對(duì)接接頭在單道(層)焊的情況下,其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大,在單面焊時(shí)坡口角度大,板厚上、下收縮量差別大,因而角

但根部焊道、坡口內(nèi)及蓋面層與母材坡口面相鄰的兩側(cè)焊道不宜錘擊,以免出現(xiàn)熔合線和近縫區(qū)的硬化或裂紋。高強(qiáng)度低合金鋼,如屈服強(qiáng)度級(jí)別大于345ＭＰａ時(shí),也不宜用錘擊法消除焊接殘余應(yīng)力。

6)采用拋丸機(jī)除銹:通過鋼丸均勻敲打來抵消構(gòu)件的焊接應(yīng)力。

綜上所述,在施工過程中,一定要了解焊接工藝,采用合理的焊接方法