探析建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的變形及其控制

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1、探析建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的變形及其控制中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司遼寧省沈陽(yáng)市110015【摘要】科技的進(jìn)步發(fā)展，使得建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日益廣泛。但是由于影響建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的因素較多，不同條件下的焊接建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中所產(chǎn)生的焊接變形量各不相同，因此必須對(duì)其產(chǎn)生原因及其控制措施進(jìn)行研究分析?；诖?，木文概述了建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接，對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因以及加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制的措施進(jìn)行了探討分析，旨在提高建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量?！娟P(guān)鍵詞】建筑鋼結(jié)構(gòu)；焊接；變形；原因；控制；措施一、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的概述建筑鋼結(jié)構(gòu)工程通常是由柱子、梁、屋蓋系統(tǒng)、鋼桿支撐系統(tǒng)等組成。通常這些構(gòu)件釆用熱軋鋼板

2、、角鋼、槽鋼、工字鋼、圓鋼、無(wú)縫（有縫）鋼管、鋼球，以及各種橫截面冷彎薄壁型鋼進(jìn)行拼裝焊接而成。建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接特點(diǎn)是“三多一高”，即鋼材品種規(guī)格多，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式多，焊接方法多，焊接質(zhì)量要求高。二、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的變形原因分析影響建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接施工質(zhì)量的因素主要有作業(yè)環(huán)境風(fēng)大；溫度和濕度變化大，甚至有雨雪威脅，低溫焊接施工等：焊接工作量大，焊接返修困難；輔助作業(yè)工作量大；焊接自由空間受到限制；與其它工種配合交叉作業(yè)量大；焊接裂縫傾向較嚴(yán)重，部分厚板結(jié)構(gòu)有層狀的撕裂傾向；焊接變形量大等。并且建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形在外觀表現(xiàn)形式上各有不同，筆者認(rèn)為焊接變形主要有以下原因：（1）焊縫金屬的收縮。焊縫

3、金屬包括熔化的母材和填充金屬，甚至包括焊縫兩側(cè)力學(xué)熔點(diǎn)以上的固態(tài)母材金屬，它們均處于全塑性狀態(tài)，只有自身的塑性變形，對(duì)周?chē)饘俨o(wú)推力和拉動(dòng)作用，這部分金屬在力學(xué)熔點(diǎn)以下是不能自由收縮的。（2）焊件的不均勻受熱。焊接是一種局部加熱和冷卻的過(guò)程，焊件焊接區(qū)的金屬在熱作用下的熱自由膨脹受到周?chē)幢患訜峤饘俚淖璧K而發(fā)生壓縮縮性變形，所以焊后冷卻吋，這一區(qū)域的金屬必然有收縮變短的趨勢(shì)。（3）金屬組織的變化。冇些金屬在固態(tài)下冇相變過(guò)程。焊縫金屬在周?chē)浣饘俚陌鼑?，冷卻速度極快。如高強(qiáng)鋼焊接吋，焊縫金屬像被淬火一樣，來(lái)不及相變，直到較低溫度下，才從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，比容明顯增大，這不但可能抵消焊接吋

4、產(chǎn)生的部分壓縮塑性變形，減小殘余拉應(yīng)力，其至可能使焊縫區(qū)出現(xiàn)較人的壓應(yīng)力。（4）焊件的剛性和拘束。焊件的剛性和拘束與焊接應(yīng)力、焊接變形有密切的關(guān)系。焊件的剛度和拘束越大，焊接變形就越小、焊接應(yīng)力則越大；反之，焊件的剛度和拘束越小，焊接變形就越大，焊接應(yīng)力則越小。三、加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制的措施1、嚴(yán)格加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式多，比較復(fù)雜。在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)吋，筆者認(rèn)為需要注意以下幾方面：（1）焊縫位置應(yīng)對(duì)稱于構(gòu)件截面的中性軸焊縫位置盡可能對(duì)稱于構(gòu)件截面的中性軸，或者盡量靠近中性軸，這對(duì)減少梁、柱等一類鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。（2）減少焊縫的

5、數(shù)量、尺汴鋼結(jié)構(gòu)中焊縫數(shù)量越多、尺汴越大，焊接熱源對(duì)結(jié)構(gòu)的熱輸入就越大，產(chǎn)生的焊接變形也就越大。因此在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造吋，應(yīng)力求減少焊縫數(shù)量和尺汴。（3）根據(jù)不同的焊接工藝方法，合理選用焊縫的坡口形狀和尺汴。設(shè)計(jì)建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊縫吋，應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力的條件下，采用適當(dāng)?shù)钠驴谛螤詈统叽纾詼p少焊縫截面積及結(jié)構(gòu)的焊接變形。（4）采用剛性較小的節(jié)點(diǎn)形式，避免焊縫集中和雙向、三向相交這樣可減小焊縫交叉點(diǎn)處或焊縫集中處的熱量及應(yīng)力，從而減小焊接變形。（5）便于焊接操作，避免在仰焊位置施焊.在建筑鋼結(jié)構(gòu)加工制作吋，應(yīng)盡量避免將焊縫置于仰焊位置施焊，以利于操作和保證焊接質(zhì)量。無(wú)法避免吋，應(yīng)要

6、求焊工掌握全位置焊接的操作技能。（6）焊縫位置應(yīng)避開(kāi)高疲力區(qū).焊縫區(qū)的應(yīng)力越大，則鋼結(jié)構(gòu)越容易產(chǎn)生焊接變形及焊縫裂紋。（7）不同的建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式，對(duì)焊縫設(shè)置應(yīng)冇不同的要求。2、加強(qiáng)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的控制。在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工過(guò)程中，根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及焊縫形式，采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚧胧?，?duì)于控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形也具有非常重要的作用。（1）反變形法。在焊接前進(jìn)行裝配吋，預(yù)先制造或設(shè)置一個(gè)與焊接變形相反的變形，以便在焊接過(guò)程中，使焊接變形與預(yù)制的反變形相互抵消，達(dá)到焊接后沒(méi)有變形的S的，它屬于預(yù)防焊接變形的措施。（2）選擇合理的裝配焊接順序。合理選擇拼裝順序和焊接順序，可降低焊接變形。選擇合理

7、的裝配焊接順序，使焊接變形消失于裝配焊接的過(guò)程中，或使不同吋期，不同位置產(chǎn)生的焊接變形相反、相消，達(dá)到調(diào)整、控制和消減焊接變形的0的。（3）選擇適宜的焊接方法。多種焊接方法的熱輸入差別較人，在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接常用的幾種焊接方法中，除電渣焊以外，埋弧焊熱輸入最大，在其他條件如焊縫截面積相同情況下，收縮變形最大，手工電弧焊居中，C02氣體保護(hù)焊最小。（4）固定法。剛性固定法是一個(gè)傳統(tǒng)的限制焊接變形的方法，簡(jiǎn)單的固定