钢结构焊接工艺及变形矫正

《钢结构焊接工艺及变形矫正》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构焊接工艺及变形矫正（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、钢结构焊接工艺及变形矫正XX（XX学院XX班XX号）摘要：在建筑工程中，钢结构的主要连接方式就通过焊接来完成，焊接技术在建筑工程中 发挥着重要的作用。然而在钢结构的焊接过程中，由于焊接区域的局部收缩和应力作用将产 生焊接变形，焊接变形会影响钢结构的尺寸精度、安装要求和施工进度。基于焊接技术的重 要性，本文主要阐述了高强钢焊接、低温焊接、厚钢板焊接和H型钢焊接施工方面的主要 工艺以及焊接变形的原因、控制方法和减小焊接应力的一些措施。关键词：钢结构；焊接工艺；变形矫正0前言随着社会的进步和科学技术不断创新，不论是在物理、化学、冶金，还是在电子、计 算机等领域，新技术、新设备、新材料不断被发现和使用

2、，作为主要的钢结构连接技术一 焊接技术，在我国的建筑钢结构建设过程中发挥着不可替代的作用。根据相关的资料显 示，在建筑领域一半以上的钢结构在使用前都需要进行必要的焊接处理加工，由此可见， 为了实现钢结构技术在建筑领域的快速发展，以及钢结构在建筑方面的质量保证，不断提 高钢结构的焊接水平，防止或减少焊接变形就显得尤为重要。本文主要结合实际操作过程， 对钢结构焊接工艺及变形矫正进行详细的论述。1钢结构焊接工艺11高强钢焊接的施工工艺111焊接材料的选择及匹配（1）强匹配。强节点弱杆件，即与母材规定的最低标准相比，焊接材料熔敷金 属在强度、韧性、塑性等方面要明显高于标准；并且焊接接头位置的各种基本的

3、性能 指标至少要与母材料规定的最低标准相匹配；（2）焊缝的塑性。在进行厚板焊接时，应该根据厚度效应后的强度来选择适当的 焊材，通常当节点的拘束度比较大的时候，可以在1/4板厚以后选择强度稍低的焊 材；（3）满足冲击韧性的要求。对焊材韧性的选择是一项非常重要的工作，好韧性的 焊材能够使焊缝以及热影响区的韧性满足钢结构的规定标准。比如在焊接无裂纹钢种的 时候，可以选取低H或者超低H的焊接材料，同时，在钢板厚度低于50mm或 者温度在0C以上的时候，可以不对钢结构进行预热。这一方法的明显优势就是它的力学指标突出，尤其是在区强比的冲击性能方面更显优越。112高强钢焊接性能的评价方法现阶段，建筑施工主要

4、采取的评价方法有：碳钢量计算评定法；热影响区最高 硬度试验评定法；插销试验临界断裂应力评定法。113确定最低预热温度的常用方法（1）通过裂纹实验来进行控制，即通过进行斜Y坡口试样抗裂方面的试验对最 低的预热温度进行确认；（2）通过硬度控制预热温度，通常采用的方法是根据一定碳含量的钢材，其不 同板厚T形接头角焊缝热影响区硬度达到350HV对应的冷却速度（540C时），查表 确定焊接线能量；（3）根据裂纹敏感指数、板厚范围、拘束度等级、熔敷金属扩散氢含量确定最低 预热温度；（4）根据接头热输入、冷却时间和钢材的特定曲线来确定最低预热温度。114对焊接质量的控制方法（1）对热输入以及冷却速度进行控制

5、。此方法主要是通过对焊接时的电压、电流 以及焊接时的焊接速度和熔敷金属在800C500C区间内的冷却时间的控制，进而完成 焊接质量的控制；（2）对焊缝中各种元素的质量百分比进行必要的控制，主要是指碳、硫、磷、氢、 氧等。为了达到这一目的，除了要选择质量优越的低氢焊接材料外，还要求操作人员 拥有较好的操作手法，从而对熔池金属进行很好的保护；（3）应力与变形控制。选用高能量密度、低热输入的焊接方法，如气体保护焊； 用小线能量，多层多道焊接；减小焊接坡口的角度和间隙，减少熔敷金属填充量； 采用对称坡口，对称、轮流施焊；长焊缝应分段退焊或多人同时施焊；用跳焊法避 免变形和应力集中。在进行高强钢的焊接作

6、业时，应从钢材料自身的强化机理以及供货时的所处特征 出发，全面考察各项性能的指标要求，从而选择适合的焊材以及评价焊接质量的试验 方法。最后得到适合于生产的焊接工艺，起到相应的指导生产的要求。在进行这一钢 材的焊接时，为了避免其产生冷裂现象，应该注意采取相应的措施。同时为了出现接 头弱化的现象，焊接时应该对层间温度以及焊接线能量进行较为严格的筛选和控制。 总的原则还是应该在较低的成本下，尽可能完成高质量的焊接任务。1.2低温焊接时的施工工艺1.2.1焊接材料的选取由于是在低温环境中进行焊接作业，所以为了更好的完成焊接任务，应该尽量选 取氢含量较低的焊接材料，并且对焊接材料进行必要的烘焙以及保温措

7、施。1.2.2焊接前的防护措施为了达到尽量减少热量的损失，可以在进行焊接作业的地方构建相应的保护房， 从而形成相对密闭的空间。如果条件不允许构建防护房，也可以采取其他一些措施来 起到防护热量损失的作用。在进行一些气体保护焊接操作时，气瓶也要进行必要的保 温措施。1.2.3对焊接质量的控制(1) 预热和层间温度。相比较于常温条件下的焊接预热，低温焊接时的预热温度 要稍高，并且需要预热的区域范围较大，通常情况下是焊接点周围大于等于两倍钢厚 度的范围，并且这一范围不小于100mm。焊接层的温度通常要高于预热温度，或者 是不低于相应规定中的最低温度20C,二者之间取较高温度者；(2) 采用合理的焊接方

8、法。尽量使用窄摆幅，多层多道焊，严格控制层间温度;(3) 焊接后热及保温。焊接后及时对焊接接头进行后热保温处理。利于扩散氢气 的逸出，防止因冷速过快而引起的冷裂纹，同时适当的后热温度还可以适当降低预热 温度。1.3厚钢板焊接技术1.31建筑钢结构中厚钢板得到最大的使用，大量钢结构工程采用厚钢板，促进 了厚钢板焊接技术的发展，同时也丰富了建筑用钢的范围。1.3.2厚钢板焊接的关键是防止由于焊接而产生的裂纹和减少变形，应主要考虑以 下几点：(1) 选用合理的坡口形式。如尽量选用双U或X坡口，如果只能单面焊接， 应在保证焊透的前提下，采用小角度、窄间隙坡口，以减小焊接收缩、提高工作效率、 降低焊接残

9、余应力；(2) 合理的预热和层间温度；(3) 后热和保温处理。1.4 H型钢焊接工艺141施工准备和程序(1) H型钢制作应按规定的程序进行。(2) H型钢组焊前，应做好技术准备和机具设备准备。在图纸会审后，对相同材 质、规格、型号、长度的H型钢进行归类，统计数量，画出各种形式的标准图，标明 钻孔位置，筋板位置，进行技术交底。(3) 所有钢材和焊材均应有质量证明书，并应符合设计要求，否则必须经过检验, 合格后方可使用。(4) 制作场地应铺设平整且具有一定刚度的平台，平台用12mm以上厚度的钢板 铺设。钢材调直后，进行号料切割。号料所用的量具应与检查安装时所用量具统一校对。 号料时应预留出焊接收

10、缩量及切割、刨边和铳平的加工量。(5) 号料时应注明其型号、长度、编号等。同时可以采用预先制作的样板进行号 料，这样既快又省事。制作样板的允许偏差和号料的允许偏差应符合表1的规定。表1 样板与好料的允许偏差(mm)项目允许偏差项目允许偏差平行线距离和分段尺 寸0.5加工样板的角度20对角线差1.0零件外形尺寸1.0宽度、长度0.5孔距0(6) 切割前应将钢材表面切割区的铁锈、油污等清理干净，切割后清除熔渣和飞 溅物。用半自动切割机进行。切割时采用留点形式，每切割1.5m左右留一点不切，每 切割一条缝大约留23点，待钢板完全冷却后，再切割所留的点，这样可防止钢板的变 形。切割的允许偏差应符合表2

11、的规定。(7) 加强筋板等用机械剪切的零部件，其厚度宜小于12.0m m,剪切面应平整。机 械剪切的允许偏差值应符合表2的规定。表2 切割与机械剪切的允许偏差(mm)项目允许偏差项目允许偏差零件宽度、长度3.0零件宽度、长度3.0切割面平面度0.05t且不大于2.0边缘缺棱1.0局部缺口深度1.0型钢端部垂直度2.0表中t：切割面厚度(8) 碳素结构钢在环境温度低于-16C，低合金结构钢在环境温度低于-12C时，不 得进行冷矫正和冷弯曲。进行热矫正时，加热温度应根据钢材性能选定，但不得超过 900 C。低合金结构在加热矫正后应缓慢冷却。1.4.2 H型的装配和焊接（1）H型钢制作时，翼板和腹板

12、可沿长度方向拼接，钢板拼接角度为45。翼板和腹 板的拼接缝应错开一定距离，大于200mm以上。拼接缝应焊透，厚度超过8mm以上的 板均要加工坡口，其坡口形式为V形，55。65。，间隙2.0mm,钝边2.0mm。（2）H型钢拼接时，厚度方向的错边量为t10且不大于3.0mm,宽度方向的错边量 腹板不应大于1.0mm,翼板不应大于2.0mm。（3）钢板拼接前要检查坡口尺寸是否正确，并将坡口焊缝两侧各3050mm范围内的 铁锈、毛刺、污垢、冰雪等清理干净。拼接缝两头搭上引弧板，引弧板的材质、厚度及坡 口与母材相同，长度不小于100m m,引出焊缝长度：埋弧焊时应大于50m m,焊条电弧焊 时应大于2

13、0mm。焊接完毕应采用气割切除引弧板，并修磨平整，不得用锤击落。（4）拼接缝的焊接可用焊条电弧焊，其焊接工艺参数见表3。表3 钢板拼接焊工艺参数焊接位置电弧电压/V焊接电流/A焊接速度/(cm min i)正面36381702001215背面38401601901618（5）拼焊应在H型钢组装前进行，构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进行。（6）H型钢的组对在平台上进行。焊接时如果放置不平，增加了焊后扭曲变形的可 能性。因此焊前要认真检查组对质量，平台使用前要将铁锈、毛刺等打磨干净。（7）拼接时用焊条电弧焊点焊定位，定位焊缝高度不宜超过设计焊缝厚度的2/3,且 不应大于8mm,焊缝长度不宜小

14、于25mm。点焊缝应在焊道内进行，并由持合格证的焊工 按正式焊接工艺进行点焊。（8）H型钢在焊接过程中由于受到电弧局部不均匀加热而产生变形和内应力，造成 几何尺寸和形状的变化，降低了构件的承载能力和使用寿命。因此必须采取合理的焊接方 法、焊接程序、焊接参数和技术措施防止和减少焊接变形和内应力，确保焊接质量。组焊 时可制作如图1所示的刚性压紧装置，以防止H型钢焊接后有较大变形。H型钢腹板要 与圆钢对正，压紧翼板并使翼板有23mm的反变形。焊接时由两名焊工从H型钢两侧 同一头以相同的焊接参数进行焊接。压紧装置3钢平台板图 H型钢刚性压紧装置(9) 为了限制、缩小焊接热场，压紧装置也可在冷却水中冷却

15、。为确保焊接质量， 加快工程进度，焊接时可采用气保护半自动弧焊法。这种焊接方法，焊接效率高，是一般 焊条电弧焊的23倍，成本低，质量咼，电弧稳定，变形小。另据有关文献介绍，在焊条电弧焊中采用铁粉焊条代替普通焊条，可大大提高焊接生 产率。焊接熔敷速度可提高30%，每千克熔敷金属燃烧时间减少124.8%，每千克熔敷金 属耗电量减少37.8%，每名焊工一天可焊25kg焊条，提咼工效达60%以上。显而易见， 高效铁粉焊条熔敷效率高，可节省工时、人力、电能、机械台班以及钢材消耗，经济效益 显著。我公司将在今后的钢结构工程施工中，大力开发使用铁粉焊条施焊，以确保工程质 量和经济效益。(10) 在焊条电弧焊时，应按焊接顺序和工艺规程施焊。多层焊时宜连续施焊，中途 不得间断，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。工艺参数见表4。表4H型钢焊条电弧焊工艺参数层数焊条规格0/mm电弧电压/V焊接电流/A焊接速度/(cm min x)焊接 方法根层J4224.035361902101316分段焊填充层J4224.03