建筑钢结构焊接变形控制分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 建筑钢结构焊接变形控制分析 【摘 要】在建筑钢结构行业中， 焊接作为至关重要的应用技术，其应用 的范围非常广泛，具有许多显著的优势， 但是也具有一定的缺陷，建筑钢结构焊 接的残余应力和焊接中出现的变形问题。 在建筑钢结构焊接作业中，如果出现钢 材结构的温度不均匀，就会导致钢材结 构出现许多焊接残余应力，从而造成焊 接的建筑钢结构产生变形以及开裂问题， 影响了建筑钢结构焊接施工质量。本文 主要针对建筑钢结构焊接作业中残余应 力产生的原因进行了深入分析，并对残 余应力的影响展开了探讨，并提出了控 制建筑钢结构残余应力和变形的方法。 中国论文网 /1/view-12948441.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 【关键词】建筑钢结构；焊接； 残余应力；变形 一、建筑钢结构焊接残余应力的 概述 （一）焊接残余应力的介绍 在焊接建筑钢结构焊件时，其中 产生的热应力、 相变应力以及加工应 力完全超过屈服极限，将会导致建筑钢 结构焊件在冷却之后产生没有及时消除 的应力，这也就是焊接残余应力。 在 建筑钢结构进行焊接的过程，其将会受 到不均匀温度场的影响，造成局部塑性 变形问题以及比容不同组织，所以产生 了严重的焊接应力与变形问题。在建筑 钢结构焊接加工中出现残余应力，可能 会造成焊接材料产生变形翘曲的问题， 甚至在后期导致焊接部位开裂与应力腐 蚀等等一系列问题，从而使建筑钢结构 焊接件的使用寿命大大降低，使建筑钢 结构焊接的可靠性降低。 在测量建筑 钢结构焊接应力时，可以采用中子衍射、 X 射线衍射、 小孔法、 轮廓法、 盲 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 孔法等多种方法，进而了解建筑钢结构 焊接连接的稳定性和强度。 （二）建筑钢结构焊接中残余应 力产生的原因 目前，在工业化社会发展进程中， 建筑钢结构焊接加工技术在各行各业中 得到广泛应用，在建筑钢结构焊接加工 中容易产生各种残余应力，这些残余应 力出现的主要原因在于受热不均匀，所 以会导致建筑钢结构焊接中出现纵向或 者横向残余应力。同时，在建筑钢结构 焊接加工中出现残余应力，也受到其它 多方面因素的影响，主要表现为以下几 个方面： 1.建筑钢结构材料性能以及力学 性能不达标。 在建筑钢结构焊接加工中，由于 建筑钢结构材料接受的焊接加热温度不 均匀，所以出现了横向或纵向梯度的残 余应力，而出现焊接加热温度不均匀的 现象主要受到这样几方面因素的影响， 首先，不同的金属材料建筑钢结构对于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 温度感应具有各种不一样的反应，所以 会导致比热容出现变化，引发建筑钢结 构焊接部位结构产生变化。同时，在建 筑钢结构焊接加工中，焊接位置的密度、 导热系数、 热膨胀系数以及密度等等 因素也会产生较大的影响，从而使建筑 钢结构材料焊接受热不均匀，从而出现 大量的残余焊接应力。 2.热源不同也会导致焊接残余应 力产生。 对于建筑钢结构焊接加工而言， 热源起到重要的作用，但是焊接热源不 一样，也会出现不一样的焊接残余应力。 一般在金属焊接过程中，使用电能、 化学能作为焊接热源，从而产生电弧焊 热源以及电子束热源。 当建筑钢结构 焊接中应用的热源存在较大的差异，就 会导致温度场表现出差异，最终出现不 同的焊接残余应力，使建筑钢结构焊接 出现各种不同的变形情况。 二、建筑钢结构焊接残余应力对 建筑钢结构材料造成的影响 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 通过对建筑钢结构焊接加工产生 残余应力的原因进行深入分析，在建筑 钢结构焊接加工中出现残余应力，将会 对钢接材料的性能产生这样几点影响： （一）稳定性 在建筑钢结构焊接加工中，保证 建筑钢结构的稳定性至关重要，这也是 为了提高建筑钢结构焊接加工质量。如 果建筑钢结构的稳定性没有满足相关质 量标准，那么将会导致建筑钢结构构成 的质量较低，无法满足应用要求。在建 筑钢结构焊接加工中出现残余应力，将 会导致焊接部位出现变形问题，无法保 证建筑钢结构的稳定性，而且会在应用 中出现严重的问题。 （二）疲劳强度 在建筑钢结构焊接加工中，疲劳 强度主要指的是使用寿命，通过检测疲 劳强度，能够了解建筑钢结构的整体质 量。 钢结构疲劳强度主要樾阅懿怀 鱿直浠的时间长短，当刚接焊接残余 应力扩大之后，将会影响建筑钢结构的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 疲劳强度，甚至降低建筑钢结构材料的 使用寿命，使建筑钢结构材料出现报废 状态，无法正常应用。 （三）强度和刚度问题 从一定意义上来看，在建筑钢结 构进行焊接加工时，焊接部位的强度必 然会受到影响，在焊接残余应力的影响 作用下，将会导致焊接部位呈现薄弱的 状态，进而降低焊接部位的强度。如果 无法确保焊接结构的整体强度提高，将 会对整个建筑钢结构的整体质量造成影 响，使建筑钢结构变得非常脆弱，影响 整体性能。与此同时，在建筑钢结构材 料进行焊接时，焊接部位受到外力的影 响，将会导致焊接部位出现弯曲问题， 在建筑钢结构进行机械生产时，其中的 残余应力将会导致焊接结构出现比较松 散的状态，影响了建筑钢结构的整体刚 度。 （四）裂缝问题 在建筑钢结构焊接加工中，如果 产生较大的残余应力，将会导致焊接结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 构中出现裂缝问题，裂缝没有及时进行 处理，破坏程度也将逐渐扩大，最终使 整个建筑钢结构零部件出现开裂问题。 三、建筑钢结构焊接残余应力以 及变形控制的方法 （一）控制建筑钢结构焊接残余 应力的方法 在建筑钢结构焊接加工中，受到 残余应力的影响，将会导致建筑钢结构 焊接的整体质量降低，为了有效控制残 余应力，提高建筑钢结构焊接加工质量。 可以选择应用这样几种方法： 1.采用焊接热处理法。 其主要利用退火处理技术，使焊 接受热的温度不断提高，从而有效延长 保温时间，避免出现冷热不均匀的问题。 但是在应用这一技术时，需要把温度控 制在合理的范围内，一旦焊接的温度太 高，就可能会造成建筑钢结构氧化过重 的问题。 2.应用锤击消除法。 在建筑钢结构焊接中应用锤击消 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 除法，主要在焊接加工完成之后，需要 应用水锤敲击焊接的位置，这样能够使 焊接的位置保持延展，从而消除热胀冷 缩反应中产生的残余应力，防止建筑钢 结构材料产生变形的问题。但是在锤击 焊接部位时，必须确保母材受力均匀。 3.振动消除法。 随着科学技术的快速发展，在当 前的建筑钢结构焊接加工中，主要采用 振动消除法，来有效消除焊接残余应力。 振动消除法的处理时间非常短，能够降 低加工成本，不会产生氧化过重的问题。 其中使用的激振器中包含了偏心轮以及 变速马达，所以能够让焊接结构中出现 共振循环反应，进而导致内应力逐渐降 低。 （二）控制建筑钢结构焊接变形 的方法 在建筑钢结构焊接加工中，为了 有效控制建筑钢结构焊接变形的问题， 首先需要严格控制焊接量，避免焊接残 余应力出现。在建筑钢结构材料焊接加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 工前必须做好充足的准备工作，深入了 解和分析建筑钢结构的基本特征，焊缝 的尺寸需要进行严格管理，母材不能进 行焊缝。 其次，在建筑钢结构焊接中 需要合理调整焊接工艺次序，对于不必 要的焊接次序需要进行优化调整，如果 建筑钢结构的收缩量比较大，那么需要 提前焊接，然而继续焊接长直缝，只有 遵循先大后小的原则，才能避免残余应 力。 最后，在先进的科学技术支撑下， 可以不断改善焊接技术，