鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的火焰矯正施工方法

孫鵬

目前，鋼結(jié)構(gòu)已在廠房建筑中得到廣泛的應(yīng)用。而鋼結(jié)構(gòu)廠房的主要構(gòu)件是焊接H型鋼柱、梁、撐。這些構(gòu)件在制作過程中都存在焊接變形問題，如果焊接變形不予以矯正，則不僅影響結(jié)構(gòu)整體安裝，還會降低工程的安全可靠性。

焊接鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形超過技術(shù)設(shè)計允許變形范圍，應(yīng)設(shè)法進行矯正，使其達到符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。實踐證明，多數(shù)變形的構(gòu)件是可以矯正的。矯正的方法都是設(shè)法造成新的變形來達到抵消已經(jīng)發(fā)生的變形。

在生產(chǎn)過程中普遍應(yīng)用的矯正方法，主要有機械矯正、火焰矯正和綜合矯正。但火焰矯正是一門較難操作的工作，方法掌握、溫度控制不當(dāng)還會造成構(gòu)件新的更大變形。因此，火焰矯正要有豐富的實踐經(jīng)驗。本文對鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類、矯正方法作了一個粗略的分析。

一、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類與火焰矯正六劍客職教園（最大的免費職教教學(xué)資源網(wǎng)站）鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是焊接H型鋼柱、梁、撐。焊接變形經(jīng)常采用以下三種火焰矯正方法：①線狀加熱法；②點狀加熱法；③三角形加熱法。下面介紹解決不同部位的施工方法。以下為火焰矯正時的加熱溫度（材質(zhì)為低碳鋼）：

低溫矯正500度～600度冷卻方式：水中溫矯正600度～700度冷卻方式：空氣和水高溫矯正700度～800度冷卻方式：空氣注意事項：火焰矯正時加熱溫度不宜過高，過高會引起金屬變脆、影響沖擊韌性。16Mn在高溫矯正時不可用水冷卻，包括厚度或淬硬傾向較大的鋼材。

（1）翼緣板的角變形矯正H型鋼柱、梁、撐角變形。在翼緣板上面（對準(zhǔn)焊縫外）縱向線狀加熱（加熱溫度控制在650度以下），注意加熱范圍不超過兩焊腳所控制的范圍，所以不用水冷卻。線狀加熱時要注意：①不應(yīng)在同一位置反復(fù)加熱；②加熱過程中不要進行澆水。這兩點是火焰矯正一般原則。

（2）柱、梁、撐的上拱與下?lián)霞皬澢Ｔ谝砭壈迳?，對著縱長焊縫，由中間向兩端作線狀加熱，即可矯正彎曲變形。為避免產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，兩條加熱帶要同步進行。可采取低溫矯正或中溫矯正法。這種方法有利于減少焊接內(nèi)應(yīng)力，但這種方法在縱向收縮的同時有較大的橫向收縮，較難掌握。

（3）柱、梁、撐腹板的波浪變形。矯正波浪變形首先要找出凸起的波峰，用圓點加熱法配合手錘矯正。加熱圓點的直徑一般為50～90mm，當(dāng)鋼板厚度或波浪形面積較大時直徑也應(yīng)放大，可按d=（4+10）mm（d為加熱點直徑；為板厚）計算得出值加熱?？咀鞆牟ǚ迤鹱髀菪我苿?，采用中溫矯正。當(dāng)溫度達到600～700度時，將手錘放在加熱區(qū)邊緣處，再用大錘擊手錘，使加熱區(qū)金屬受擠壓，冷卻收縮后被拉平。矯正時應(yīng)避免產(chǎn)生過大的收縮應(yīng)力。矯完一個圓點后再進行加熱第二個波峰點，方法同上。為加快冷卻速度，可對Q235鋼材進行加水冷卻。這種矯正方法屬于點狀加熱法，加熱點的分布可呈梅花形或鏈?zhǔn)矫茳c形。注意溫度不要超過750度。

火焰矯正引起的應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力一樣都是內(nèi)應(yīng)力。不恰當(dāng)?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力和負載應(yīng)力迭加，會使柱、梁、撐的縱應(yīng)力超過允許應(yīng)力，從而導(dǎo)致承載安全系數(shù)的降低。因此在鋼結(jié)構(gòu)制造中一定要慎重，盡量采用合理的工藝措施以減少變形，矯正時盡量可能采用機械矯正。當(dāng)不得不采用火焰矯正時應(yīng)注意以下幾點：①烤火位置不得在主梁最大應(yīng)力截面附近；②矯正處烤火面積在一個截面上不得過大，要多選幾個截面；③宜用點狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)；④加熱溫度最好不超過700度。co-2氣體保護焊是以co-2-氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。

二、CO2氣體保護焊的工藝特點分析

CO2氣體保護焊具有焊接效率高、抗銹能力強、焊接變形小、冷裂傾向小、熔池可見性好、以及適用于全位置焊接等優(yōu)點。究其不足主要是：很難使用交流電源，焊接飛濺多。特別是采用短路過渡形式時，在焊接過程會產(chǎn)生大量的金屬飛濺。造成大量金屬的損失，使熔敷率降低，焊后清理工作量增加。同時，飛濺的產(chǎn)生降低了電弧的穩(wěn)定性，嚴重影響焊接質(zhì)量。此外采用短路過渡的CO2體保護焊還存在焊縫成形差的工藝缺點。主要表現(xiàn)為焊縫表面不光滑、熔深淺、焊縫成形窄而高，容易出現(xiàn)未熔合的焊接缺陷。所以要使CO2氣體保護焊在工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛推廣和應(yīng)用，則必須解決和控制這些工藝問題。

三、焊接電源動特性的構(gòu)成

所謂弧焊電源的動特性，是指焊接電源對焊接電弧這樣的動負載所輸出的電流和電壓與時間的關(guān)系，是衡量焊接電源對負載瞬變的反應(yīng)能力。對CO2氣體保護焊來說，由于存在金屬熔滴的短路過渡，使負載狀態(tài)常在燃弧和短路之間切換。并且，從燃弧到短路以及從短路到燃弧的過渡過程，造成輸出電流和電壓的瞬時變化，對焊接飛濺和焊縫成形都存在著重大的影響。焊接飛濺受到電源動特性直接影響的原因是：短路電流峰值的高低和增長率的快慢直接受焊機動態(tài)反應(yīng)快慢的影響。若動態(tài)響應(yīng)太快，則短路電流峰值過高，增長率過快，在短路液橋形成之前，就引起爆斷和飛濺，而形不成短路過渡形式，這種飛濺的特點是頻率較高、顆粒小；若動態(tài)響應(yīng)太慢，則短路電流增長率慢，峰值小，電流生產(chǎn)的磁收縮力不足以保證短路液橋的順利過渡，短路過渡時間長，產(chǎn)生的飛濺特點是：頻率較低，顆粒粗大。因此，要求焊接電源要具有恰當(dāng)?shù)亩搪冯娏髟鲩L速度，以避免較大的飛濺。短路電流對焊接接頭的加熱、焊縫的熔深和成形的作用不大，影響焊縫的熔深和成形主要是燃弧能量，即燃弧的電流和電壓。由于焊接時存在短路過程，故電源電壓不能太高，則穩(wěn)態(tài)時的燃弧電流較小，所以短路結(jié)束后的電流變化過程是燃弧能力的重要組成部分。也就是說，焊機的動態(tài)特性對焊縫成形和熔深有重要的影響。動特性越慢，短路結(jié)束后電流過渡時間越長，所提供的燃弧能力越大，焊縫成形越好，熔深越大。但過慢的動特性又會使電流增長率過緩，而導(dǎo)致飛濺嚴重，甚至破壞電弧的穩(wěn)定性。所以，必須選用適當(dāng)?shù)膭犹匦噪娫磥肀ＷC焊接工藝的要求