上一篇文章我们讲了钢结构焊接时焊接变形的形成及影响因素。在本周的文章中,我们将向您展示如何防止焊接变形以及焊接变形发生后如何进行焊后校正。
防止和减少结构变形的措施:
1)减小焊缝截面积:在获得完整焊缝且无过多缺陷的前提下,采用尽可能小的坡口尺寸(角度和间隙)。
2)对于屈服强度低于345MPa、淬透性弱的钢材钢结构焊接变形,采用较小的热输入并尽可能避免预热或适当降低预热和层间温度;优先采用热输入较小的焊接方法钢结构焊接变形,如CO2气体保护焊。
3)对于厚板焊接,应尽量采用多层焊,而不是单层焊。
4)双面均可焊接时,必须采用双面对称坡口,多层焊接时,应采用与构件中性轴对称的焊接顺序,如下图1所示:
图1:采用双面坡口对称焊接顺序减少角变形
5)当T形接头厚度较大时,采用坡口角对接焊缝,如图2所示:
图2:T型接头板厚较大时采用坡口角对接焊缝
6)采用焊前防变形方法,控制焊后角变形。这种方法是生产中最常用的方法。焊接变形基本上提前抵消(补偿),防止焊后变形。图3为H型钢焊前反向变形参考值:
图3 H型钢焊前反向变形参考值
7)刚性固定法:又称强制法。实际生产中,高刚性构件焊接后变形一般较小。对于刚度较低的构件,可在焊前加强构件的刚度,焊后的变形也相应减少。使用此方法时,必须等待焊接冷却后才能拆下夹具和支架。常见的几种方法有夹具法、支撑法、模具法、临时固定法(如焊钉固定法、压紧固定法)、定位焊接法等。
8)锤焊法:该法主要适用于薄板的焊接。当薄板焊缝及其热影响区未完全冷却时,应立即锤击该区域,厚板则使用气枪。
9)采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形。
10)设计中应尽量减少焊缝数量和尺寸;焊缝应合理布置。除避免密集焊缝外,焊缝位置应尽可能靠近构件的中性轴,焊缝布置应与构件保持一致。中性且轴对称。
11)正确选择焊接顺序。当钢结构中既有对接焊缝又有角焊缝时,原则上先焊对接焊缝,后焊角焊缝。对于十字形焊缝和T形焊缝,应采用正确的顺序,避免焊接应力集中,保证接头焊接质量。以整个钢结构的中性轴对称焊接,从中间向两段焊接,对减少变形非常有利。对于钢结构中强度要求较高的重要部位的焊接,接头应尽可能能不受约束地自由收缩。
焊接变形的焊后修正方法:
为了满足设计和规范要求,必须对发生焊接变形的焊接结构部件进行校正。从另一个角度来看,这种修正本质上是试图创造新的变形来补偿或抵消已经发生的变形。在建筑生产中,最常用的焊后残余变形的校正方法可分为力校正、加热校正以及两种方法的结合。
1、力修正方法:
力校正通常使用千斤顶、螺旋增强器、辊式矫直机或大型压力机来完成。
2、加热修正方法:
即利用不均匀加热使结构获得反向变形来补偿或抵消原有的焊接变形。加热校正法的加热方式可分为点加热、直线加热和三角加热。加热校正可以消除许多力校正无法解决的变形。掌握火焰局部受热引起变形的规律是纠正的关键。加热的位置和加热温度主要决定火焰校正的效果。低碳钢与普通合金的焊接结构通常采用650~800℃的加热温度,一般不宜超过900℃。
在采用加热矫正的同时,为了提高矫正效果,还可以在加热过程中施加外力矫正。火焰校正时,加热点冷却有两种方法:自然冷却和水冷却。采用水修正方法可以达到快速的结构修正效果,且修正量可大于自然冷却的修正量。