鋼結(jié)構(gòu)制造中焊接變形的控制方法

1、鋼結(jié)構(gòu)制造中焊接變形的控制方法摘要：鋼結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中由于受熱不均勻往往就會(huì)出席那變形的情況，這是鋼結(jié)構(gòu)制造中的常見(jiàn)問(wèn)題；有效地控制好鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的問(wèn)題，才能夠更好的提高鋼結(jié)構(gòu)的制造質(zhì)量；一旦由于焊接出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)型材出現(xiàn)較大的變形，也就會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)的失敗，成為廢品，為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，浪費(fèi)人力物力，而且影響了工期和廠家的聲譽(yù)。所以本文主要就是研究了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因，鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制方法；同時(shí)通過(guò)實(shí)例舉例來(lái)分析了鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形控制。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 焊接變形 控制方法焊接是鋼結(jié)構(gòu)連接的最常用的方式，而焊接往往都是采用熔化焊接的方式進(jìn)行；熔化焊接都是高溫進(jìn)行的，所以溫

2、度的變化很容易就會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的才來(lái)發(fā)生一定的變形，不同形式的變形，也就會(huì)產(chǎn)生不同形式的殘余應(yīng)力，影響結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中因?yàn)楹附訉?dǎo)致變形，就會(huì)影響到產(chǎn)品的使用壽命。一、有關(guān)焊接變形的主要原因1.材料因素的影響，一般來(lái)說(shuō)焊接變形的才來(lái)因素，主要就是焊接的焊材還有母材的因素；這其中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)變形影響最大的主要就是材料的熱力學(xué)性能，和物理性能。主要就是熱物理性能參數(shù)對(duì)于整個(gè)材料的變形體現(xiàn)在熱傳導(dǎo)系數(shù)上,通常情況下熱傳導(dǎo)系數(shù)越小,那么溫度梯度越大,產(chǎn)生的材料變形也就越大。力學(xué)性能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)材料的焊接變形影響就更為復(fù)雜一些,一般來(lái)說(shuō)都是膨脹系數(shù)來(lái)對(duì)材料變形產(chǎn)生一個(gè)影響，彭產(chǎn)系數(shù)越大，產(chǎn)生的變形相應(yīng)也

3、就會(huì)越大。同時(shí)影響材料焊接變形的因素還有材料在高溫時(shí)候的屈服極限，以及材料在高溫時(shí)候的彈性模量；簡(jiǎn)單的說(shuō)隨著彈性模量的增大以后, 鋼結(jié)構(gòu)材料的焊接變形隨之減少，但是屈服極限會(huì)升高從而產(chǎn)生更多的殘余應(yīng)力,這樣的話結(jié)構(gòu)的焊接變形也就會(huì)給材料帶來(lái)更多的應(yīng)力學(xué)影響，改變材料的性質(zhì)，間接地影響到材料的設(shè)計(jì)受力能力。2.焊縫在結(jié)構(gòu)的位置原因,因?yàn)楹附拥奈恢貌煌?，焊接縫對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響，也就不一樣，主要就是在一些主要的受力結(jié)構(gòu)處出現(xiàn)的焊接縫，會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)的受力情況，同時(shí)焊接縫也就會(huì)受到一些作用力，產(chǎn)生一定的變形，這樣也就會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體性，和鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以焊接位置也是需要重點(diǎn)進(jìn)行變形控制的。3.工

4、藝因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接的工藝同樣是會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)的變形的，主要就是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的焊接方法很多，但是不同的焊接方法，就有不同的溫度受理?xiàng)l件影響；一般來(lái)說(shuō)影響焊接變形的因素有：焊接時(shí)候的材料固定方法，焊接采用的不同方法，焊接過(guò)程中焊接設(shè)備的電壓，焊接選用的夾具等等；通過(guò)對(duì)實(shí)際的情況討論后發(fā)現(xiàn)，一般情況下，對(duì)于焊接變形影響比較大的主要就是焊接的工藝順序，改變焊接的工藝順序也就能夠有效地控制材料的變形，合理的選擇施工的方法，也就能夠有效地減少變形，減少殘余應(yīng)力的的出現(xiàn)；利用特殊的工藝規(guī)范和措施,同樣能夠有效地減少焊接殘余應(yīng)力和變形。二、有關(guān)實(shí)例分析這是一個(gè)橋梁工程，主跨1008m的單跨鋼箱梁懸索。其中

5、大橋的主纜分跨為290m+1008m+350m，橋的中跨為懸吊結(jié)構(gòu)，橋的鋼箱梁結(jié)構(gòu)斷面如圖1。整座橋一共有128米，共87個(gè)梁段， 2個(gè)合龍段，2個(gè)特殊梁段。鋼箱梁構(gòu)件，都是采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，具體采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345C，整座大橋都是焊接結(jié)構(gòu)，焊接的地方非常多，焊接的縫也非常多，橋梁的結(jié)構(gòu)受到焊接的影響也就比較大了，從而導(dǎo)致焊接難度增加，可能產(chǎn)生的焊后變形及焊接殘余應(yīng)力較大，整個(gè)大橋的箱體制造難度比較大。 圖1 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面1. 主要接頭類型，采用的是角接接頭和對(duì)接接頭兩種，通過(guò)這兩種方法來(lái)連接整個(gè)大橋的箱梁主要的方法就是：頂、底板對(duì)接，橫隔板進(jìn)行一個(gè)立位的對(duì)接，然后就是橫隔板與

6、頂板接板仰橫位對(duì)接，接著就是錨箱承力板與橫隔板立位不等厚的對(duì)接；其中的U形肋，還有頂、底板坡口角接如圖2所示進(jìn)行對(duì)接，錨箱承力板與斜底板坡口角接，錨腹板與頂板、斜底板的熔透坡口角接，橫隔板與底板、斜底板的角接焊縫，斜頂板與人行道面板、斜頂板與頂板自然坡口熔透角接焊縫，錨箱構(gòu)件的熔透角接、坡口角接以及抗風(fēng)支座、豎向支座的各類熔透焊縫等。 圖2 U形肋與頂、底板的坡口角接焊縫2.焊接施工（1）U形肋與頂、底板坡口角接焊縫的焊接和變形控制黃埔大橋懸索橋U 形肋板厚度為頂板8mm，底板6mm，要求焊縫有效厚度0.8倍U形加勁肋的板厚，且不允許燒穿，并對(duì)焊縫進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)。由于焊接及焊接變形控制難度

7、較大，經(jīng)綜合分析并結(jié)合焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，對(duì)U 形肋與頂、底板的坡口角接焊縫定位焊采用實(shí)芯焊絲(1.0mm)CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊焊接，正式焊接采用藥芯焊絲(1.66mm) CO2氣體保護(hù)自動(dòng)焊焊接。為保證焊縫有效厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求并控制焊接變形，通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)了焊接反變形胎架(圖3)使工件在近似船形位置的約束狀態(tài)下焊接，有效減小了焊接變形，通過(guò)實(shí)際的的情況看，確實(shí)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。 圖3 焊接反變形胎架（2）頂、底板對(duì)接焊接，也要進(jìn)行質(zhì)量變形控制，在粘接的過(guò)程中，為了保證收縮變形處于可控制的范圍，主要采用用實(shí)心焊絲，同時(shí)在焊接的過(guò)程中采用CO2氣體進(jìn)行保護(hù)，才能夠起到實(shí)際的施工效果。埋弧自動(dòng)焊填

8、充蓋面的單面焊雙面成型技術(shù)。但是在打底焊接過(guò)程中很容易出現(xiàn)一些馬板的收縮縫，裂縫，或者一些不均勻的焊接變形，導(dǎo)致焊接不合格，所以必須要在焊接過(guò)程中，嚴(yán)格的控制焊接的工藝參數(shù)，更快速的進(jìn)行回焊，一般要回焊20毫米以上；采用向前推或拉的運(yùn)條方式來(lái)解決根部熔合不良的問(wèn)題；焊接完第一道埋弧后，需要去除襯墊，比需要讓因?yàn)樽屖軣嵯聣嫷暮缚p金屬，能夠有一定的有所依托，解決焊縫受熱后下墜而導(dǎo)致反面余高過(guò)高等外觀問(wèn)題；碼板必須要在焊接完成溫度降低以后，才能夠拆除。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初步確定本橋接焊縫間隙控制在4-8mm。（3）斜頂板與頂板、斜頂板與人行道面板焊接斜頂板與頂板及人行道面板的焊接接頭形式為自然坡口焊縫，見(jiàn)圖

9、4。斜頂板與頂板的焊接采用CO2藥芯焊絲，先焊接鋼箱梁里側(cè)焊縫，并焊接箱外焊縫，保證焊縫熔透的要求，使鋼箱梁密封。斜頂板與人行道面板的焊接采用CO2實(shí)芯焊絲，先焊接鋼箱梁內(nèi)側(cè)焊縫，再用埋弧自動(dòng)焊焊接鋼箱梁外側(cè)焊縫，保證熔透焊接，保證外觀質(zhì)量。 圖4 斜頂板與頂板及人行道面板的焊接接頭（4）其它焊縫焊接，橋梁的鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中對(duì)于其余坡口角接、熔透角接時(shí)，或者是焊縫的連接焊接時(shí)，用的是小接線能量焊接方法，還有兩側(cè)交替的焊接方法，以及對(duì)稱施焊、預(yù)留焊接等這樣一些焊接的方法來(lái)控制焊接的變形；同時(shí)還采取了一些其他的措施，就比如:底板縱向?qū)硬蓵r(shí)，采用的是同時(shí)同方向焊接，以此來(lái)減小焊接中產(chǎn)生的變形情況。

10、然后就是第二箱梁進(jìn)行總拼的時(shí)候，采取了以下的一個(gè)焊接的步驟來(lái)控制焊接的變形：首先，焊橫隔板立位對(duì)接焊縫；然后，進(jìn)行焊橫隔板與底板、斜底板的角接焊縫或熔透角接焊縫，后焊橫隔板的仰橫位對(duì)接焊縫。所有的施工工序都必須要嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行。3.總結(jié)，在整個(gè)箱梁大橋的施工過(guò)程中，采用了以上的這些焊接變形控制方法，確實(shí)保證了整個(gè)大橋的高質(zhì)量，準(zhǔn)確施工，有效地保證了大橋的施工質(zhì)量，同時(shí)還有效地控制了施工的成本，有效地提高了焊接過(guò)程的效率，減小了箱梁的變形，同時(shí)進(jìn)一步減小了整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力結(jié)構(gòu)變形，所以說(shuō)合理設(shè)計(jì)焊縫坡口形式是保證焊接質(zhì)量和減小焊接變形的關(guān)鍵，也只有這樣才能夠提高鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程的精度，有效提高鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制能力。鋼結(jié)構(gòu)的焊接，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造有著非常巨大的影響，所以必須要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形進(jìn)行有效的控制，必須要保證鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)的精度，必須要選取最為合理的施工方法，也只有這樣才能夠有效提高我們鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造的能力，擴(kuò)展鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍。參考文獻(xiàn)：1蔡延彬.機(jī)械用鋼板焊接工藝的探討J.電焊機(jī),2010(7).2鄭建西,何惠付.不銹鋼鋼構(gòu)件的焊接工藝J.焊接,2009(1).3李箕福.新型焊接材料及其應(yīng)用J.現(xiàn)代制造,2010(18)4劉文斌 攻克箱形梁焊接變形