[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu) 焊接變形 矯正 火焰矯正  

　　在鋼結(jié)構(gòu)屋架和鋼柱平臺(tái)施工中，焊接是重要工序.如何消除焊接應(yīng)力，控制焊接變形，是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵.針對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)屋架和鋼柱平臺(tái)焊接變形問(wèn)題，施工前應(yīng)分析出影響變形的主要因素并預(yù)見(jiàn)變形的方向，制定預(yù)防、矯正變形、釋放焊接應(yīng)力的措施 

　　1、焊接應(yīng)力與釋放概述 

　　1.1焊接應(yīng)力概述 

　　焊接應(yīng)力：是焊接過(guò)程中焊件內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力。它是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，形成裂紋的主要原因。焊接應(yīng)力可分為瞬態(tài)熱應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力。焊接應(yīng)力的危害可從兩方面考慮： 

　�。�1）對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響 

　　焊接熱應(yīng)力可促使焊縫產(chǎn)生熱裂紋，殘余應(yīng)力導(dǎo)致焊后延遲裂紋的形成。 

　　（2）對(duì)結(jié)構(gòu)服役性能的影響 

　　焊接殘余應(yīng)力可以加速疲勞破壞，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂（包括硫化物引起的開裂和堿脆破壞），產(chǎn)生低溫脆斷破壞，促進(jìn)材料的腐蝕磨損等，壓縮殘余應(yīng)力還會(huì)造成薄板結(jié)構(gòu)或細(xì)長(zhǎng)桿件的壓曲失穩(wěn)，產(chǎn)生面外變形。 

　　1.2應(yīng)力釋放 

　　應(yīng)力釋放（stress relief）是指物體內(nèi)某一點(diǎn)的應(yīng)力由于釋放能量而降低的現(xiàn)象；確切地說(shuō)是能量釋放。應(yīng)力釋放一般有兩種情況：其一，在應(yīng)力集中的部位，如斷裂端點(diǎn)和交叉部位等處發(fā)生形變或破壞，導(dǎo)致應(yīng)力釋放。其二，并非應(yīng)力集中的地區(qū)巖質(zhì)相變、巖石力學(xué)性質(zhì)變化或其他原因，致使強(qiáng)度降低，也會(huì)發(fā)生形變或破壞，造成應(yīng)力釋放。 

　　在焊接過(guò)程當(dāng)中，由于焊接點(diǎn)的好壞，往往會(huì)出現(xiàn)焊接殘余應(yīng)力，焊接殘余應(yīng)力和殘存變形將影響構(gòu)件的受力和使用，并且是形成各種焊接裂紋的因素之一，應(yīng)在焊接、制造和設(shè)計(jì)時(shí)加以控制和重視。因此在焊接鋼結(jié)構(gòu)屋架的時(shí)候，由于我們需要對(duì)焊接應(yīng)力進(jìn)行詳細(xì)的分析與研究，將焊接應(yīng)力所產(chǎn)生的影響降低到最小的限度。一般來(lái)說(shuō)，焊接的方式主要分為幾種，熱時(shí)效、加載法、超聲沖擊與錘擊 

　�。�1）熱時(shí)效：對(duì)重要焊接構(gòu)件先進(jìn)行整體熱時(shí)效，然后在現(xiàn)場(chǎng)與其它構(gòu)件進(jìn)行組合拼焊的工藝是建筑鋼結(jié)構(gòu)制造常采用的方法。在焊接很多大型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的時(shí)候，我們一般都是采用整體熱時(shí)效，然后運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)拼焊。采用盲孔法殘余應(yīng)力測(cè)量技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)換柱熱時(shí)效工藝效果，通過(guò)熱時(shí)效的焊接方式，可以具有焊縫去氫、恢復(fù)塑性和消應(yīng)力三重功能。在焊接過(guò)程當(dāng)中，一般認(rèn)為熱時(shí)效的消應(yīng)力效果為40-80%，能有效的保證焊接的效果完整。 

　�。�2）加載法： 加載法就是通過(guò)不同方式在構(gòu)件上施加一定的拉伸應(yīng)力，使焊縫及其附近產(chǎn)生拉伸塑性變形，與焊接時(shí)在焊縫及其附近所產(chǎn)生的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達(dá)到松馳應(yīng)力的目的。這種方式可以在一定程度上進(jìn)行進(jìn)行大型鋼結(jié)構(gòu)屋架的焊接。由于在焊接前先將所焊接的鋼彩進(jìn)行拉伸。在焊接完畢之后，鋼材能夠在恢復(fù)時(shí)抵消焊接應(yīng)力的影響，并且能夠有一定的伸縮度，提高屋頂?shù)某兄啬芰�。因此焊接大型鋼結(jié)構(gòu)屋架應(yīng)該主要采用這種方式。 

　�。�3）超聲沖擊與錘擊：超聲沖擊消應(yīng)力技術(shù)由烏克蘭巴頓焊接研究所提出，近年引入我國(guó)，已在北京電視臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)立柱上進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)。超聲沖擊消應(yīng)力工藝的特點(diǎn)是：在超聲頻率（≥16KHz）下應(yīng)用束狀沖頭，在對(duì)焊趾和焊縫表面進(jìn)行沖擊；從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)看： 

　　⑴超聲沖擊對(duì)一定深度的表層有消應(yīng)力的效果，在采用對(duì)焊道全覆蓋沖擊時(shí)，被沖擊的表面會(huì)形成壓應(yīng)力，對(duì)2～4mm深度層消應(yīng)力效果可達(dá)34～55%。 

　�、撇捎煤钢簺_擊法，可以快速修復(fù)焊趾的缺陷，降低應(yīng)力集中。并伴隨其壓應(yīng)力區(qū)的作用可以在一定程度上降低焊趾邊未受沖擊焊縫的殘余應(yīng)力，下降率達(dá)19%，對(duì)提高接頭的疲勞壽命有明顯作用。 

　�、怯捎跊_擊工藝處理的特點(diǎn)，僅可以用于沖擊工具可達(dá)的外表面，其工作效率約為1200mm2/min。 

　　沖擊工藝一般采用的應(yīng)壓力的方式將焊接應(yīng)力隨著振動(dòng)的方式進(jìn)行消除，這種工藝一般適用于短焊接的局部處理。例如修補(bǔ)焊接口，小配件焊接方式等。焊接后容易產(chǎn)生延遲冷裂紋的情況。因此在屋架焊接上可以采用于一些零件搭配焊接的方面。 

　　3、焊接變形的種類 

　　鋼結(jié)構(gòu)焊接后出現(xiàn)變形的類型和大小與結(jié)構(gòu)的材料，板厚，形狀，焊縫在結(jié)構(gòu)上的位置。以及采用的焊接順序 ，焊接電流大小，焊接方法等有關(guān)。按焊接殘余變形的外觀形態(tài)分為收縮變形，角變形，彎曲變形，波浪變形和扭曲變形五種基本類型。 

　　3.1收縮變形：可分為縱向收縮變形和橫向收縮變形。 

　　3.2角變形 

　　角變形是常見(jiàn)的焊接變形。主要發(fā)生在堆焊，搭接接頭，對(duì)接接頭和T形接頭焊縫中。堆焊是指板材上平鋪焊縫。在堆焊時(shí)，焊縫及其周圍溫度明顯高于焊縫背面，因此，板材堆焊表面金屬受熱膨脹產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻后產(chǎn)生了角變形。對(duì)接接頭焊縫的坡口形式，坡口角度和焊接順序是影響對(duì)接接頭角變形的重要因素。 

　　3.3彎曲變形 

　　彎曲變形也稱為撓曲變形。焊接引起的撓曲變形指縱向收縮和橫向收縮引起的撓曲變形。 

　　縱向收縮引起的撓曲變形：當(dāng)焊縫中心線與焊接結(jié)構(gòu)截面的中性軸不重合，焊縫在焊件上的分布不對(duì)稱以及焊接順序不合理，使縱向收縮力在焊件中性軸兩側(cè)引起的變形不能相互抵消，除了要求焊件的收縮變形外，同時(shí)還會(huì)引起焊件的撓度變形。隨著焊縫尺寸的增大，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的撓曲變形量也增大。 

　　橫向收縮引起的撓曲變形：鋼結(jié)構(gòu)上的焊縫分布不均勻，在其橫向收縮時(shí)和縱向收縮一樣會(huì)產(chǎn)生焊件的撓曲變形。 

　　3.4扭曲變形 

　　扭曲變形常發(fā)生在桿件結(jié)構(gòu)中。在桿件結(jié)構(gòu)中由于縱向焊縫分布不均和焊接順序不合理等因素，焊接后造成桿件結(jié)構(gòu)發(fā)生繞桿件軸線的扭轉(zhuǎn)變形。 

　　焊接扭曲變形的影響因素主要是焊接加熱不均勻造成的，其機(jī)理分析較為復(fù)雜。 

　　4、鋼結(jié)構(gòu)矯正概述 

　　隨著工業(yè)迅速發(fā)展，越來(lái)越多的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于橋梁、廠房以及梁等構(gòu)件，H型鋼柱是鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，通常以焊接方式進(jìn)行連接。由于焊接是一個(gè)熱加工過(guò)程，在構(gòu)件制作過(guò)程中受熱影響，都存在焊接變形問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中，若焊接變形不予以矯正，則不僅影響結(jié)構(gòu)整體安裝，還會(huì)降低工程的安全可靠性。 

　　4.1鋼結(jié)構(gòu)焊接變形火焰矯正 

　　火焰矯正法就是把焊接變形相對(duì)部位的金屬局部加熱到熱塑狀態(tài)，利用不均勻加熱引起的變形來(lái)矯正焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生的變形，這種方法只需普通氣焊所用的工具和設(shè)備。但火焰矯正是一門較難操作的工作，方法掌握、溫度控制不當(dāng)還會(huì)造成構(gòu)件新的更大變形。因此，火焰矯正要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 

　　4.2鋼結(jié)構(gòu)焊接變形機(jī)械矯正 

　　利用機(jī)械外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，使兩者互相抵消，稱為機(jī)械矯正法。采用加壓機(jī)械來(lái)矯正工字梁的彎曲變形。當(dāng)板殼結(jié)構(gòu)的焊縫比較規(guī)則時(shí)（例如直焊縫或環(huán)形焊縫），采用碾壓法消除焊接變形效率高、質(zhì)量好，具有很大的優(yōu)越性。碾壓法是利用圓盤形滾輪來(lái)碾壓焊縫及其兩側(cè)壓縮塑性變形區(qū)，使之伸長(zhǎng)來(lái)達(dá)到消除變形的目的。 

　　結(jié)語(yǔ) 

　　從上述分析我們可以知道，在焊接的過(guò)程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)焊接應(yīng)力來(lái)影響整個(gè)焊接的結(jié)果，因此在焊接之前，認(rèn)真了解所焊接的工藝屬于什么類型的產(chǎn)品和焊接的方法等，就能夠在焊接過(guò)程當(dāng)中最大限度的消除焊接應(yīng)力。 

　　建筑屋架鋼結(jié)構(gòu)焊后存在高的殘余應(yīng)力，時(shí)效工藝可以明顯降低應(yīng)力水平，對(duì)安全性及使用壽命帶來(lái)好處。 

　　參考文獻(xiàn) 

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