钢结构工程焊接技术重点难点及控制措施

钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，按多年来的工程实践经验主要阐述十种实用焊接变形的控制措施和方法；焊接残余应力的控制措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等。概述钢结构焊接时，焊接热源对结构不均匀加热引起的结构形状和尺寸的变化，称为焊接变形。在变形的同时，结构内部还产生应力、应变，因为这时结构并未承受外载时，就存在这些应力，所以这些应力居于内应力范畴，称为焊接残余力。属于不均匀分布的自平衡内应力。焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以避免的。它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的强度，轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理，严重的会使构件报废。此外，焊接变形和应力对焊接结构以后使用是的承载能力也产生不可低估的影响。焊接残余应力和焊接变形是能量存在同一构件的不同形式，服从于能量存在同一构件的不同形式，服从于能量守恒定律；它们相辅相成，并互相转化。减少一方必须增大一方：设：焊缝的总能量为E总，E总=E有+E损+ρ残+ε=1（1）式中，E有—冶金反应时的有用能；E损---无用能，损耗能；ρ残--焊接残余应力；ε-焊接变形，当焊接完成后，构件中只存在两种能量形式；E残+ε=c<1（2）c---常量于是（2）式有了工程应用的价值，这就是我们在工程实际中控制焊接残余应力和焊接变形的基本观点。我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必须了解和掌握焊接变形及应力产生的原因及其基本规律、影响因素，以便在制作安装过程中能够控制焊接变形和应力。焊接应变与变形的控制焊接变形的控制尽量减少焊缝的截面积，施焊量以满足连接需要即可，俗话说：“不过焊”，（对一般的角焊缝）是按照有效焊角尺寸来决定其焊缝强度的，所以对于凸出很高的焊缝，多出的焊缝金属，按规范作用并不能提高其许可强度，反而增大了应力集中系数，消弱了坡口的综合性能。对厚板，对接焊缝，可采用U型刨边形成U型坡口，可进一步减少焊缝金属量。焊缝的数量愈少愈好，每条焊缝尽量采用多层多道焊，厚板焊接特别要注意。焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小），因此减少变形。环绕中和轴的焊缝要平衡：应用对称施焊的原则，时一个收缩力对另一个收缩力相互平衡的办法，也同样可以在设计和焊接工序中，有效的控制变形；采用逆向回焊法施焊此法：当焊接总进程从左到右时，则每一焊的施焊却应从右到左，也就是分段侧焊法。因为每道施焊后，沿焊缝板内侧的热量将导致该处膨胀，而使两块板暂时向外分开；但当热量在板内侧向外扩散后沿板外缘的膨胀又会使板合拢。筛将收缩力扣引至有用现的方法，桑即采用反举变形法踏施焊前采轻用焊件有迁意偏置的括办法有可断能较好地傅利用收缩题力，如某净些组合在狂焊接前先拔装偏一些习，使其预千偏量恰好广可使收缩链后的半间移回到所需戏求对准位昏置上来。鸽将焊接前露的部件进仍行弯曲或雁预拱，就党是用机械甩方法产生阀反向力来鸣抵消收缩配力的简单指例子。拐用反向力维来平衡收愧缩力猾其反向力尚可以是：介其他的收捎缩力；钞夹具等产竞生的约束鸟力兼各构件装娇配成组合疫件时的约健束力需构件重力玻拱度向下盛所产生的本反力。谈平衡收缩胳力的一种艳通常做法佳，是将同球等焊接件这背靠背的横紧夹在一剖起，然后翁将这两个牧组合件焊榨好，待其嫂冷却后再翁将夹具松幕开。预弯盘法也可以爪和这种方忠法结合起音来，即在制夹紧前，雷在两个构谱件合适的术地方打入偷契块。还对小型组用合或零部令件，控制火变形量最赌常用的方辟法多半采尖用夹具和槽卡具等装捡置将部件束固定在一哪定位置上葵，直到全椅部焊好为迫之。如前罩所述，夹愁具引起的糕约束力将爱使焊件内材应力加大膏，直到焊享缝金属达客到屈服为狠止。对低赠碳钢板典薄型焊缝来坡说，其屈给服点很可扫能接强近保311N两/郑㎜仗2国.打通常以为井当焊好的雄部件从夹桶具上取下摘后，内应腹力会引起钉显著的变载形，但实暑际上并不省会出现这州种情况，登因为该应葵力引起的攀应跑变夜ε额（单位收之缩量）。庙与无约束奏力焊接所闻产生的变陈形，相比对是轻微的稠。这是因惕为应力大符于等于屈景服点时，底会产生微姿小变形从和而释放应野力所致。颤施焊顺序欧的合理安行排韵一个安排蜡的很好的干施焊顺序榜往往有助纯于收缩力捆的相互平职衡。也就至是有意安福排对结构笛不同部位汪进行施焊悔，使某一拍处的收缩多力和已焊吹的收缩力蝴相抵消。扶如对焊缝跪中的中和荣轴对两侧织交错施工娱焊、就是既其中的一削个简单实董例。酷焊接时或差焊接后的流收缩力消燃除欺锤击法是拉一种消除冻收缩力的卵方法，只谨是这种方其法现在还慧有争议，纪这一种在枝焊缝上施勉加外力的缓机械另工辰法，它使根焊缝变薄芳，从而变妙长并消除房残余应力锡。载在进行点巡垂击时，珍常肃用廊“趟三点垂，撕三点不室垂其”蝶的原则；膀即在一定葬的层面温菠度中锤击浮；在一定诵频率下捶葬击；在一帅定力道下午锤击；焊烈道根部不屋锤；等材瞒不锤；焊守道表面不构锤，会状度锤击应当邮严格掌握艇。县焊接残余淋应力的控端制措施竞减少焊缝炕尺寸；监减小焊缝斜拘束度；油采用合理延的焊接顺式序；祸降低焊件厘的刚度，菜创造自由获收缩的条小件。伐焊接裂纹既的防治措浆施饿合理选择非焊接材料锄控制焊缝习的化学成俱份，降低西母材及焊申接材料中然形成低熔四点共晶物羡即易于偏彼析的元素鹿，缩如趟S刻、会P狠含量；目堵的是防止稿热裂纹的丙产生。换控制焊接届工艺参数愈，电流和旷焊缝速度败，使得焊你道截面上灯不的宽度纸和深度比字值符合工帅艺要求。症（称为焊迫缝成型系蝇数秆B/测H济）以达到横控制热量方输入的目奏的。雕合理的焊早前预热和凡焊后缓冷飞，能改善斜焊接接头蔑的组织，灿控增制拾t厉8/5甚,锻从而改善恶焊缝右及怀HA扮Z繁的综合性副能。防止栋冷裂纹的谢产生。趴焊接工艺景评定烫焊接工艺忍评定的范振围毙国内首次猪生产的钢毁材、焊材符或进口钢耕材应用于滚重大、特度殊钢结构字工程时；泰设计规定鼻的钢材类籍别、焊接硬材料和工要艺、现场吨的焊接措毫施等综合击条件，是商该工程安冲装施工企剑业首次采苏用。盯焊缝质量饿检查外观检查鼠表面形状垂：包括焊董缝截面的拾不规则、渔弧坑处理杨情况、焊垄缝的连接恒点、焊脚岔不规则的支形状等；卖焊缝尺绞寸戒;飞包括对接肌焊缝的余搜高、宽度犬、角焊缝茂的焊脚尺狐寸等；醉焊缝表面瞧缺陷：包率括咬边、敬裂纹、焊袋瘤和弧坑登气孔等。垄我国《建怀筑钢结构夹焊接技术茶规程》对则焊缝外观戴质量要求酒为：不得和有裂纹未木熔合、焊狼瘤等缺陷牲，焊接区增应无焊接专飞溅物。剪见站表虹1勺焊缝外观度检查质量煤标准（允亩许偏差）裂表揭1怀焊缝外观映检查质量眯标准（允痕许偏差）把酿酒焊缝质量沙等级幻缺陷类别瓣一级夕二级桨三级柴为满焊夹不允许旷≤宰0.2+恭0.0驴2兔δ少，椒且足≤搅1m铅m暑，判每薄100m择m姐焊缝内缺俊陷总示长匠≤裳25mm酿≤炎0.2+内0.0联4轮δ殃，孕且干≤遣2m喜m勇，典每致100m团m淘焊缝内缺伙陷总赚长哗≤司25mm贵根部收缩斥不允许轮≤定0.2+悼0.0温2愁δ雷，长且妇≤亡1m赛m领，长度瘦不限榜≤蚀0.2+怪0.0额4曾δ昌，拣且薪≤嚼1m涨m贴，长度不胁限铁咬边悔不允许菜≤辩0.0彩5涉δ歪，乡且船≤显0.5m脱m让,祖连续长回度壁≤祸100m壮m网.汗且焊缝两家侧咬边总缝长具≤每10贯%朝焊缝全长室≤浅0.云1扰δ疯，执且瓶≤骆1m另m末，长度不敬限何电弧擦伤驼不允许窝个别电弧蚂擦伤允许爱存在谜接头不良仰不允许释缺口深快度虹≤添0.0蛙5膏δ瞎，药且秋≤菌0.5m段m汇每听1援m循焊缝不得义超滚过纲1两处款缺口深雄度剥≤缸0.缸1野δ刘，县且粥≤证1m嫂m大每混1墨m突焊缝不得涨超匹过举1外处助表面气孔奉不允许郑每超50卡m忆长度焊缝忠内允许直浩径寿＜射0.烫4习δ守且屿≤萝3m柿m铅气革孔捕2悠个孔童径爹≥宫6驴倍孔径鹅表面夹渣烟不允许阔深炒≤魔0.棕2胖δ乏，铜长醉≤权5挺δ残，惜且青≤按20mm腔弧坑裂纹昏不允许斗允许个别梯存在，恩长服≤夜0.5m初m算注：隙（踢1饱）咬边如眉经磨削修剃平并平滑邮过渡，则阀只按焊缝棚最小允许护厚度值评败定；恰冷旦（劲2烧）表内为围连接板处愈较薄的板提厚。桶3昂、减少焊撇接应力集愧中设计的镰基本观点哑（立1里）设计时孟应避免不否连续，不疯匀顺，有冻缺口出现掘；应避免连焊缝的密芳集和交叉届。焊缝间捆最小举例均应离为革100m唐m役以上。惕（迅2般）不等厚降板的对称救焊接头，斤无论是否串中心线对推齐，均应报将的厚板列削成坡度梅，然后对篮齐。受JGJ8各1嘉—甲200钱2每既定坡禾度楼≤故1樱：惹2.5涂AW甘S过规定坡潮度妈≤总1救：屈4泄TBJZ忽-8框5尝规定受拉坑或拉压坡坝度献≤庭1玻：内8界对于受压苍接头坡播度辉≤翠1.4帽（绞3王）焊缝应脊布置在工会作最有效岁的地方，流用最少量禽的焊接得章到最佳效厘果。灭（乏4竹）焊缝位首置应便于铲焊接及检纹查。代（估5奉）在焊缝优的连接板薯根部应当易有较和缓盏的过渡。金（遵6娱）加强筋抄端部的锐娘角应切去借，板的端部部应包角否。冒（虫7耐）焊缝布击置应尽可投能对称并异靠近中心帮轴。胜（慎8丑）受弯曲瞎作用的焊定缝未焊侧净不要位于贴受拉力处酿。自（世9默）避免将贯焊缝布置侨在应力集茂中处，处奔于动载结妹构尤其要凳注意。录（秒1洞0丸）避免将桥焊缝布置料在载应力级最大处。陵在工程中匠，我们常枝常会看见屯一些错误际的设计，慈为了更进绩一步了解峡设计在减封少应力架瓜中的具体膜做法，我框们将焊接仗头的正、鸡误作了一亭个简单的跨对比表，肃见较表欧2.月接头设计延原则闲不合理设碎计也改进设计舍焊缝应布篮置在工作凑最有交往嘉的地方，袄用最少量全的焊接达唯到最佳效练果似焊缝的位壁置应便于惩焊接及检炊查狭在焊缝的贞连接板根玻部应有较族缓和的过取渡洽加强肋等鲁端部锐角赔应切去，徒板的端部睛应包角朝焊缝不宜读密集广避免焊缝使交叉盛焊缝布置迁应尽可能饰对称，并醉靠近中性寿轴工受弯曲作施用的焊缝辽未焊侧不件要位于受眠拉处按避免将焊孤缝布置在余应力集中盟处，对于僵动载尤为罩重要劳避免将焊纺缝布置载载应力最大详处码4龄、安装焊男接工艺节一般根据镜结构平面翻图形的特肢点，以对砖称轴为界给或以下通焦体形结构蓄为界区，订配合吊装芒顺序进行树安装焊接趟。其原则套为：怎在吊装、耀校正和栓冶焊混合节卷点的高强骑螺栓终拧枪完成若干高节间以后翼开始焊接太，以利于座形成稳定鸣框架；垂焊接时，斑应根据结严构体形特别点，选择鱼若干基准宗柱或基准星节间，开土始焊接主工梁与柱之陡间的焊缝旷，然后向幕四周扩展路施焊，以员避免焊缝透的收缩变滚形向一个希方向积累纯；光一节柱中鸡每层柱梁享接点拼装谱完成，依蛮照先上后棍下色顺序牲焊接接头文，保证框胶架稳固；确栓焊混合焦接点中，懂应先栓后蕉焊（如腹驳板的连接蜜），避免记焊接收缩璃引起的孔牛间位移；晌柱梁接点敌两侧对称价的两根梁昂，应同时扔与柱相焊孟，减少焊渗接拘束度类，避免焊格接裂纹产纹生，有可欢防止柱脚嘱的偏斜；父柱计—给柱节点的肚焊接自然厚是由下层捏网上层顺拼序焊接。姜由于焊缝萄的横向收允缩和重力政引起的沉杯降，可能番使标高误痒差积累，蜜在安装焊坟接若干节镇柱后，应垮视实际偏养差情况，霸即时要求骡构件制造涝厂调整柱日长，以保嚼证高度方议向的安装受精度。固各种接点淋的焊接顺类序怖柱晨—肆柱拼接点和焊接顺序激，主要考蠢虑避免柱斩截面对称证侧焊缝的额收缩不均上衡而使柱悔发生偏斜嫌，控制结辽构的外形喂尺寸，但涂同时尽量突减少焊缝检拘束度，杏防止产生株焊接裂纹隐。血H准型柱的焊袜接顺序见山图避1惰有方案分愿析和方案友论证急方洪案致1遭：惨A侨、若B番焊访至掠1/耽3免板厚发A亩、胃B疮焊止至朱1/取3洗板合厚讲A围、螺B佩A域、向B利焊完，适诚用于翼板贼厚度小于雕腹板厚度春时；扫方蹲案息2祥：朴A甜、速B文焊完，适貌用于翼板能厚度小于僵腹板厚度痕时；鼓箱型柱的涂焊接顺序嗓见济图宵2.茧A汽、洞C给焊株至烤1/按3屿板厚绵B馒、糖D声焊海至起1/经3绢板厚犁A忽、相C膊、雄B舞、顿D治或穷A摊＋蚕C铺、惨B掘＋纠D逢；骑十字形柱裤的焊接顺思序见汪图慈3停。确十字形柱镰的截面实离际是有两高个储H底型截面组膜合而成。恋A坐、售B劣焊州至既1/则3糕板厚哗A唱、稍B蹄焊漂至卧1/逗3渴板厚负C叙、模D睛焊截至肌1/互3甘板厚哑C纯、罪D馆焊角至酷1/易3哨板厚舞A污、涝B胸焊于完纯A市、壁B泻焊恩完行C族、述D;绩⑤塞神虾圆管柱的盐焊接顺序伐见歌图灾4扒⑥津萝颤斜立圆管悬柱的焊接岔顺序见环图掀5浓在钢结构斑安装施工斩现场的实茂践中，要巩谨慎考虑苦各种因素莫，如预热牢温度、破珍口温度、烤安装误差辈等共同作横用，采用困相应措施纷。以免矫片正或矫正后不够，达页到控制变毙形结果。辣5敢、钢结构霉变形的预倘防忧（骨1下）对称零宣件尺寸或家孔径尺寸针同一，以荷便加工，授并有利拼没装时互换梢性。宾（纷2桐）合理的左布置焊缝查，避免焊赛缝之间的裳距离的靠壁太近，当骄材料的尺艰寸与零件抱长度尺寸告时，尽量化减少或不蝇做拼接焊牧缝；焊缝颜布置应对介称于构件抵的重心或花轴线对称姨两侧，以乞减少焊接翅应力的集咱中和焊接秩变形。咐（少3浩）零件和凡构件连接肥时应避免蹈以下不等都截面和厚扯度相接；津相接时应掌按缓坡形拥式改变截洗面的形状絮和厚度，熟使对接连士接处截面蕉或厚度相畜等，达到吹传力平顺快均匀受力攀，可防止猫焊后产生昌过大应力遣及增加变垮形。真（昂4岗）钢结构白各节点各库杆件端头母边缘之间预距离不宜丹考的太近套，一般错输开距离不预得小栽于鼻