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1、建筑钢结构残余应力的消除工艺一些高要求的建筑大型焊接钢结构上已采用了时效 工艺，包括有技术标准支持的热时效、振动时效、TIG 重熔和锤击工艺，以及研发中的振动焊接、超声冲击、 爆炸法技术。 2.1 热时效 对重要焊接构件先进行整体热时效，然后在现场与其它 构件进行组合拼焊的工艺是建筑钢结构制造常采用的方法。 其具有焊缝去氢、恢复塑性和消应力三重功能。一般认为热 时效的消应力效果为4080 上海金茂大厦的钢架 2.2 TIG 重熔 （上海宝冶工程技术公司进行重型门式起重 机大梁维修）焊趾缺陷是一种焊道融合线上中难以避免的小而尖锐、连 续的缺陷，往往成为结构疲劳破坏的裂纹源。常采用TIG 重熔 工
2、艺对焊趾进行修整，重建裂纹起裂前的状态，降低由于焊趾 缺陷所造成的应力集中现象，以延长了疲劳寿命。同时TIG 重 熔也能改善焊缝区的横向残余应力；重熔对于焊缝的纵向残余 应力改善不明显，残余应力绝对值下降不大；但对于纵向残余 应力的均匀分布有一定效果。但对横向残余应力有明显的改善 效果，残余应力绝对值下降明显而且分布趋于均匀。 2.3振动时效（VSR）振动时效是对构件施加交变应力，与构件上的残余应力叠加达 到材料的屈服应力，发生局部的宏观和微观塑性变形；这种塑 性变形往往首先发生在残余应力最大处和构件的应力集中点， 使这里的残余应力得以释放，达到降低和均化残余应力的作用 。应用振动时效技术在我
3、国已达25年，相继出台三个技术标 准 。尽管振动时效不具备去氢和恢复塑性的功能，但从尺寸 稳定性比较，已达到和超过热时效的水平，振动时效是一种以 消应力、提高尺寸稳定性为目标的替代热时效的先进工艺。尽 管目前振动时效在建筑钢结构应用尚少，但根据建筑钢结构的 载荷特点与施工要求，振动时效有可能成为今后建筑钢结构消 应力的主流工艺之一。2.4振动焊接（VW or VCW）振动焊接又称振动调制焊接、随焊振动，是目前国内外正在研 发的新技术；在振动时效标准的附录中，已确认为可与振动时 效组合的工艺之一。其不改变原有的焊接工艺；在焊接过程， 通过一个几百瓦的小激振器对构件注入频率和振幅可控的振动 ，即形
4、成振动焊接。这种限幅的振动，势必对焊接熔池和热影 响区产生一定的作用： 当焊缝金属在熔融状态下，由于振动使气泡、杂质等容易上浮 、排除。 在结晶过程振动可细化晶粒，使焊缝的力学性能得到提高。 温度大于600的区域，材料在强度逐步恢复的冷却过程中，伴随振动 的热塑性变形，使逐步形成的焊接残余应力得到降低和均化， 可减少焊接变形及焊接裂纹的形成。 2.5 超声冲击与锤击超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年 引入我国，已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲 击消应力工艺的特点是：在超声频率（16KHz）下应用束状冲 头，在对焊趾和焊缝表面进行冲击；试验表明： 超声冲击对一定深度的
5、表层有消应力的效果，在采用对焊道 全覆盖冲击时，被冲击的表面会形成压应力，对24mm 深度 层消应力效果可达3455。 采用焊趾冲击法，可以快速修复焊趾的缺陷，降低应力集中 。并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受 冲击焊缝的残余应力，下降率达19，对提高接头的疲劳寿命 有明显作用。 由于冲击工艺处理的特点，仅可以用于冲击工具可达的外表 面，其工作效率约为1200mm2/min。冲击工艺是以点接触、 压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺，伴随一定的 振动时效效果，比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。 2.6 爆炸法工艺将特种专用炸药沿焊缝走向粘贴在焊缝附近。炸药引爆后产生 连续的冲击波迫使结构的峰值应力区域发生塑性变形，以此达 到消应力的目的。据报道消除厚度可达70mm，效果可达60 ，瞬间完成，适合大型和特大型结构，在水利涵管方面应用较 多。爆炸法消应力施工时十分强调安全措施，故在城市建筑中 应用有一定困难。
