《大型钢结构制作中焊接变形的控制分析》
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[摘 要]在这个社会的快速发展过程中,目前已存在很多新型技术逐渐融入到各个行业发展中.如今,钢结构在铁路桥梁和车站等工程中已经得到了应用,这就是需要焊接技术作为支撑了.
[关键词]大型钢结构；制作；焊接变形；控制
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0074-01
引言
大型钢结构焊接技术是一项相对复杂的技术,涉及到的方面广泛,比如,复杂的施工操作和计算等.里面高温加热是钢结构焊接中的基本操作,在这个过程中它将达到最高温度,焊缝处的金属熔点,但是室温在焊接时温度一定要降到合适的温度,降温的过程就是焊接钢结构的过程.正常的情况下,焊缝周围金属的温度相比较比较低,这样才能更好的与填充焊接金属相互融合,若融合位置的焊缝金属无法充分的产生膨胀,就会形成焊接变形.所以,施工技术人员要对大型钢结构制作中焊接变形的控制工作重视起来.
1钢结构焊接变形的主要类型
钢结构焊接变形的主要类型有：第一,降温就会收缩纵横变形,肯定的是在焊接温度降低金属收缩的过程中,焊缝是为原点的,钢结构在纵横轴方向出现的变形；第二,降温过程中可能会因为收缩量的不同而发生角度产生变形.钢结构在焊缝位置一般会因金属收缩量的差异出现角度位移,呈现出角度变形；第三,焊缝角螺旋状变形.焊缝角钢结构纵横的面均匀分布是不能实现的,将会发生焊接变形；第四,错边变形.加热钢结构发生不平均的时,构件的收缩度会有产生一定的差异,焊缝位置的构件在长和宽上就会出现无法相同,发生错边变形情况；第五,挠区变形.两焊缝位置无法出现同一焊接变形的结果,会给人带来一种感官扭曲变形的情况；第六,波浪形变形.焊缝位置本身是具有内应力的,可以在焊接位置出现波浪式表现.
2影响钢结构焊接变形的主要影响因素
2.1材料因素
焊接材料对大型钢结构制作产生焊接变形的一个重要的因素,母材和焊材在焊接中是比较长用的材料,物理性能和热力学性能对焊接效果影响也是不一样的.在大型钢结构制造过程中,焊接变形的影响因素中有温度梯度和材料热传导系数,两者之间是反比例增长的关系,伴着热传导系数的减小,温度梯度就会出现增大的情况,材料受到焊接的影响也是较大的,会出现情况严重的焊接变形.然而热力学性能对大型钢结构变形的影响相比之下还是强于材料物理性能,以膨胀系数为典型代表.除此之外,大型钢结构焊接中会形成高温环境,材料屈服基线及弹性模量直接影响着材料焊接变形,其具体关系是：伴着弹性模量的逐渐变大,焊接变形会在一定程度上减小,受到材料屈服极限增大的一系列影响,焊接残余应力出现显著增强,材料受力的能力发生降低情况,大型钢结构焊接出现严重的变形.
2.2焊接坡口
焊接坡口是影响焊接工艺的其中一个因素,经常也会被忽略.焊接坡口与变形程度之间的关系是成正比关系,坡口越小变形程度越小,反之坡口越大变形程度就会越大.除了这些以外,不同的工艺水准产生的效果也是不同的,不同的焊接规范也有一定的区别,快速、电流小等措施能够有效地减少焊条的摆动,同时也能减少一定程度的变形.
2.3钢结构刚度
钢结构刚度是指在弯曲和拉伸变形的情况下,钢结构能够承受的抵抗力.钢结构截面尺寸和形状是影响钢结构刚度的一些因素中的一些因素.例如,钢结构截面尺寸与面积对纵向桁架和工字钢截面的变形量有很大的影响；钢结构截面形状和抗弯刚度对丁字型、工字型、其他形态的型钢的弯曲变形量有一定的影响.
2.4焊缝位置
钢结构焊接位置也是存在一定的差异性,产生焊接缝对钢结构产生不同的影响,在钢结构部分特殊受力位置就会出现焊接缝,钢结构受力状态会产生一定的影响,受外界作用力的影响时,焊接缝也会发生不同程度的变形情况,对钢结构的整体稳定性与安全性产生一定的影响.因此,施工技术热暖应重点控制焊缝位置.
3大型钢结构制作中焊接变形的控制
3.1规范焊接顺序
为了有效地控制大型钢结构制作中出现的焊接变形问题,相关技术人员应分析大型钢结构制作标准,并规范焊接操作順序,尤其明确大型钢结构的形状和规格型号,确保大型钢结构焊接操作的有效实施.小组件焊接是大型钢结构焊接的基础性环节,相关的工作人员要做好小组件焊接工作,可以有效的保证大型钢结构整体焊接与装配的顺利进行,有效地控制焊接变形.在小型钢结构焊接过程中,应当以组件装配和定位焊固定为基础进行焊接操作,并按照焊接顺序进行规范焊接,避免出现钢结构焊接变形.除此之外,在焊接过程中应当注意,部件装配环节存在较大的变形隐患,这就要求焊接技术人员做好零配件的管理,严格依照焊接要求选用零配件,避免部件装配过程中出现大应力或变形问题,保证大型钢结构制作的规范性和可靠性.
3.2优化焊接设计
在钢结构材料焊接加工前,相关人员必须做好充足的准备工作,深入了解和分析钢结构的基本特征,要严格的管理焊缝的尺寸,焊缝应该对称布置,连接处要平滑.在焊接不同宽度或厚度焊件的过程中,避免截面会发生突变而产生过大的应力集中现象,可以使用坡度过渡的方法.焊接焊缝过分集中的问题要避免,或者是几个方向的焊缝相交于一点,在这样的情况下,相交处会形成多向同号应力场,钢材变脆会因此变脆,要尽可能的减小焊缝的数量和其尺寸,运用适合的焊脚尺寸和长度.其中在搭接角焊缝焊接的过程,为避免焊接热量集中现象的情况,可以运用细长焊缝的方式.搭接连接的过程中,一条正面角焊缝传力是不能的,要求搭接的长度是不小于薄板厚度的5倍或25mm.除此之外,在先进的科学技术支撑下,相关人员可以不断改善焊接技术,加强全新焊接技术的合理应用,比如,二氧化碳保护焊以及氩弧焊,这些焊接工艺技术都能避免钢结构变形问题的产生.
3.3实现对钢结构焊接变形的合理控制
在钢结构节点构造不同或焊缝形式不同的时候,我们的工作人员要根据实际的情况,选择合适高效的控制焊接变形的方式.例如,选择合适的焊接工艺,选用对称焊接、分段焊等方式.正常,焊接相对早点的焊缝容易出现变形,施工人员可以运用对称焊接,可以尽量的减小钢结构焊接的变形程度.最后,要合理选的择焊接方式,均匀布置焊缝,使每一焊缝都具有另外对称的一个焊缝.
3.4重视坡口设置工作
工作人员在开展大型钢焊接工作中,应将钢材翻转到背面,接着在距离坡口比较深的三分之一处进行焊接,最后再翻转焊接剩余的其它部分,这是拼接焊缝技术的重要内容,在钢结构制作过程中发挥着重要的作用.除此之外,只需要进行两次翻转工作就可以完成焊接工艺,尽量减少焊接变形问题的发生.
3.5减少焊接应力的技巧和工艺
施工技术人员要把焊缝尺寸控制一定的合理的范围内,选择的焊接参数和材料要合理.与此同时,焊接使用的施工工艺也是重要的,施工技术人员也要掌握热处理的相关措施,再与振动时效的方式结合,有效地降低应力.除了这些,焊缝极易受热胀冷缩因素的影响,形成焊接应力,这就需要工作人员选用锰与硅含量较高的材料进行焊接.
结束语
钢结构的焊接质量与结构的整体安全是有关系的.伴随着社会经济的发展和科学技术水平的提升,钢结构焊接技术已经非常成熟,但是容易受温度、环境、湿度等影响出现变形.所以,施工技术人员在焊接过程中,应采取有效的措施,才能减少焊接出现的变形问题,进而提升钢结构的整体质量.
参考文献
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