鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在問題原因分析與預(yù)防研究

楊國有++魏純海++郭巖

摘 要：介紹了焊接中的局部變形、構(gòu)件側(cè)彎、構(gòu)件扭曲、構(gòu)件下?lián)系犬a(chǎn)生的原因，有針對性的提出了若干預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：焊接；鋼結(jié)構(gòu)；措施

在鋼結(jié)構(gòu)工程中，由于有些構(gòu)件的外形尺寸較大，形狀多樣，焊縫多，焊接位置不對稱，或操作不當(dāng)?shù)纫蛩兀３霈F(xiàn)各種焊接問題，影響鋼結(jié)構(gòu)的拼裝質(zhì)量和降低鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。本文就鋼結(jié)構(gòu)制作焊接中存在的問題及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施和處理方法。

一、焊接中的局部變形和角變形

（一）產(chǎn)生的原因。（1）制作構(gòu)件的剛性小或不均勻，焊后收縮，變形不一致。（2）制作構(gòu)件本身焊縫布置不均、導(dǎo)致收縮不均勻，焊縫多的部位收縮大，變形也大。（3）加工人員操作不當(dāng)，未進(jìn)行對稱分層、分段和間斷施焊，焊接電流、速度和方向不一致，造成構(gòu)件變形不符合要求。（4）焊接時(shí)“咬肉”過大，引起焊接應(yīng)力集中和過量變形。（5）焊接放置不平，應(yīng)力集中釋放時(shí)引起變形。

（二）預(yù)防措施。（1）設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使構(gòu)件各部分剛度和焊縫均勻布置，對稱設(shè)置焊縫，減少交叉和密集焊縫。（2）制定合理的焊接順序，以減小變形。（3）對尺寸大和焊縫多的構(gòu)件，采用分段、分層和間斷施焊，并控制電流、速度和方向一致。（4）手工焊接較長焊縫時(shí)，應(yīng)采用分段進(jìn)行間斷焊接法，由工件的中間向兩頭退焊，焊接時(shí)人員應(yīng)對稱分散布置，避免由于熱量集中引起變形。（5）形狀不對稱的大型構(gòu)件，應(yīng)將小部件組焊矯正完變形后，再進(jìn)行總組裝配焊接，以減少整體變形。（6）構(gòu)件焊接應(yīng)經(jīng)常翻動(dòng)，使變形互相抵消。（7）對焊后易產(chǎn)生角變形的零部件，應(yīng)在焊前進(jìn)行預(yù)變形處理。（8）對外焊加同件，用增大構(gòu)件剛性來限制焊接變形，加固件的位置應(yīng)設(shè)在收縮應(yīng)力的反面。

（三）處理方法。對已變形的構(gòu)件，如變形不大，可人工用卡具矯正：如變形較大的，可用火焰矯正；對局部變形可用火烤變形部位矯正；角變形采用邊烤邊用千斤頂施壓的方法予以矯正。

二、構(gòu)件側(cè)彎

（一）產(chǎn)生原因。（1）構(gòu)件組未搭設(shè)平臺，基準(zhǔn)面出現(xiàn)側(cè)彎，焊接后產(chǎn)生彎曲。（2）構(gòu)件組裝間隙不均，焊接后收縮向間隙大的一側(cè)彎曲。（3）組裝與焊接工藝順序不當(dāng)，強(qiáng)行組裝，焊接后還存在較大殘余應(yīng)力，焊后放置不平，支點(diǎn)太少或支點(diǎn)位置不正確而產(chǎn)生彎曲。（4）運(yùn)輸、堆放、起吊點(diǎn)不當(dāng)，導(dǎo)致構(gòu)件一側(cè)彎曲變形。

（二）預(yù)防措施。（1）構(gòu)件組裝應(yīng)在找平的鋼平臺上進(jìn)行，焊接前掛通線檢查。（2）構(gòu)件節(jié)點(diǎn)間隙應(yīng)保持均勻一致，按工藝設(shè)計(jì)的焊接順序進(jìn)行焊接，避免不對稱焊接。（3）構(gòu)件運(yùn)輸、堆放和起吊點(diǎn)應(yīng)保持受力一致，避免其側(cè)向出現(xiàn)大應(yīng)力而造成側(cè)彎。

（三）處理方法。采用火焰法，在側(cè)彎的一側(cè)用三角加熱法矯正，或用千斤頂矯正。

三、構(gòu)件扭曲（桁架類構(gòu)件）

（一）產(chǎn)生原因。（1）節(jié)點(diǎn)角鋼拼接不嚴(yán)密，間隙不均或節(jié)點(diǎn)尺寸不符合要求，焊接后收縮不一致。（2）組裝工藝與焊接順序不當(dāng)，未對稱分層、分段或間斷施焊，而是將一個(gè)節(jié)點(diǎn)或一個(gè)面一次焊完，從而引起扭曲變形。（3）構(gòu)件拼裝在地面上進(jìn)行，基準(zhǔn)面高低不平，造成構(gòu)件焊接后尺寸不準(zhǔn)和扭曲不平。（4）對剛度差的構(gòu)件，翻身時(shí)未進(jìn)行加固，翻身后未檢查找平就進(jìn)行焊接。（5）焊接時(shí)，未設(shè)胎具和夾具等將構(gòu)件夾緊的工裝。

（二）預(yù)防措施。（1）下料前需對焊件節(jié)點(diǎn)放樣，按放樣尺寸下料。（2）拼裝節(jié)點(diǎn)的連接角鋼與母材之間用夾緊器或卡口卡緊，點(diǎn)焊同定，再進(jìn)行拼裝。（3）構(gòu)件在拼臺上拼裝，尺寸大者可設(shè)馬凳找平，作為主裝基準(zhǔn)面，構(gòu)件全長應(yīng)拉通線或用水平儀找平。（4）焊接時(shí)，操作者要對稱分散分布，使收縮應(yīng)力分散，以借自身的剛性抵消部分變形。（5）組對焊接位置要墊平，支點(diǎn)選擇正確，以避免焊接應(yīng)力釋放時(shí)產(chǎn)生變形。（6）隔板加工時(shí)，應(yīng)控制對角線誤差在1～2 mm范圍。（7）焊件吊運(yùn)或翻身時(shí)，應(yīng)防止猛烈沖擊，對側(cè)向剛度差的物件翻身前要加固，翻身后要找平。（8）拼裝節(jié)點(diǎn)焊接應(yīng)有反變形措施。

（三）處理方法。一般扭曲變形，可采用千斤頂頂壓和火焰烘烤加熱相結(jié)合的方式進(jìn)行矯正。視扭曲變形情況，用火焰打開翹曲處的主焊縫，將腹板或翼板分別用火焰矯正后再焊。

四、構(gòu)件下?lián)?/p>

（一）產(chǎn)生原因。（1）制作時(shí)未按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求拱度起拱。（2）制作角度不準(zhǔn)確或構(gòu)件尺寸不符合設(shè)計(jì)要求。（3）放線時(shí)，未考慮起拱數(shù)值。（4）連接處未用卡具卡緊。（5）屋架立拼裝，中間支（頂）點(diǎn)下沉或變曲。

（二）預(yù)防措施。（1）構(gòu)件放線拼裝時(shí)，要按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的拱度值起拱。（2）嚴(yán)格按鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作允許偏差進(jìn)行檢驗(yàn)。（3）在小拼過程中，嚴(yán)格控制累計(jì)偏差。（4）屋架立拼裝時(shí)，支承點(diǎn)和支架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，支點(diǎn)處須夯實(shí)。

（三）處理方法。已下?lián)系臉?gòu)件采取割開中間節(jié)點(diǎn)焊縫，按要求起拱后，重新焊接處理。