目前,钢结构已广泛应用于厂房。钢结构厂房主要构件为焊接H型钢柱、梁、支撑。这些部件在生产过程中都存在焊接变形问题。如果焊接变形不纠正,不仅会影响结构的整体安装,还会降低工程的安全可靠性。如果焊接钢结构的变形超过技术设计允许变形范围,应努力纠正,使其满足产品质量要求。
生产过程中常用的校正方法主要有机械校正、火焰校正和综合校正。然而,火焰校正是一项艰巨的任务。方法和温度控制掌握不当,也会造成部件新的、更大的变形。因此,火焰校正需要丰富的实践经验。
1 钢结构焊接变形类型及火焰修正
钢结构的主要构件为焊接H型钢柱、梁、支撑。焊接变形常采用以下三种火焰修正方法:
(1)线性加热方式;
(2)点加热法;
(3)三角加热法。
下面介绍解决不同部位的施工方法。
以下为火焰校正时的加热温度(材质为低碳钢)
注意:火焰校正时加热温度不宜过高。温度过高会使金属变脆,影响冲击韧性。 16Mn在高温下校正时不能用水冷却,包括厚度较大或有硬化倾向的钢。
1.1 翼缘板角变形
纠正H型钢柱、梁、支撑的变形。
对法兰盘(焊缝外对齐)进行纵向线性加热(加热温度控制在650度以下)。注意加热范围不超过两个焊脚控制的范围,所以不需要水冷。
线性加热时应注意以下事项:
(1)不宜在同一位置重复加热;
(2)加热过程中请勿浇水。这两点是火焰校正的一般原则。
1.2 柱、梁、支撑的上拱、下挠和弯曲
1、在法兰板上,对着纵向焊缝从中间到两端进行线性加热,纠正弯曲变形。为了避免弯曲和扭曲变形,两条加热带必须同步。可采用低温校正或中温校正。这种方法有利于减少焊接内应力,但这种方法在纵向收缩的同时,横向收缩量较大,不易掌握。
2、翼缘板进行直线加热,腹板进行三角加热。
该方法用于矫正柱、梁、支撑的弯曲变形,效果显着。横向线性加热宽度一般为20-90mm。当板厚较小时,加热宽度应较窄,加热过程应从宽度的中间向两侧延伸。
线性加热最好两人同时进行,然后三角形分别加热。三角形的宽度不应超过板厚的2倍。三角形的底边等于相应翼板上的线性加热的宽度。
从顶部开始加热三角形,然后从中心向两侧逐层加热钢结构焊接变形,直到到达三角形的底部。加热卷材时,温度不宜过高,否则会造成凹痕、变形,难以修复。
注:上述三角加热方法也适用于元件的侧弯校正。加热时应采用中温修正,并少浇水。
1.3 柱、梁、支撑腹板的波浪变形
要矫正波形变形,首先要找到凸出的波峰,用手锤采用点加热法进行矫正。
加热点直径一般为50~90mm。当钢板厚度或波纹面积较大时,直径也应加大。该值可按d=(4δ+10)mm(d为加热点直径;δ为板厚)加热计算。
烧烤喷嘴从波峰开始呈螺旋状移动,采用中温修正。
当温度达到600~700度时,将手锤放在加热区的边缘,然后用大锤敲击手锤,使加热区的金属受到挤压,冷却收缩后压扁。
矫正时应避免收缩应力过大。修正一个圆点后,加热第二个峰点,方法同上。为了加快冷却速度,Q235钢可加水冷却。这种校正方法属于点加热法,加热点的分布可以是梅花状,也可以是链状密点状。注意不要超过 750 度。
2 结论
火焰校正产生的应力与焊接内应力相同。校正不当产生的内应力与焊接内应力和荷载应力叠加钢结构焊接变形,会导致柱、梁、支撑的纵向应力超过许用应力,导致承重安全系数降低。因此,在制造钢结构时必须谨慎,尽量采取合理的工艺措施减少变形,校正时尽量采用机械校正。当必须使用火焰校正时,应注意以下几点:
(1)烘烤位置不应靠近主梁最大应力段;
(2)矫正部位的烘烤面积一节不宜太大,宜多选几节;
(3)宜采用点加热,以改善加热区的应力状态;
(4)加热温度不应超过700度。