钢结构焊接变形防治方法论文

钢结构焊接变形防治方法论文（精选14篇）

钢结构焊接变形防治方法论文 第1篇

2.1焊接节点构造设计

①控制焊缝的数量和大小。钢结构焊缝数量多、尺寸大，焊接时的热输入量也越多，造成的焊接变形也更大。因此，在钢结构焊接节点构造设计时，应设法控制焊缝的数量和大小，尽可能减少焊接变形。

②根据焊接工艺选择适合的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应能够确保钢结构整体的承载能力充分。适当的坡口形状和大小，可以通过减少截面积，进一步减少结构的焊接变形量。

③焊接节点的位置应处于构件截面的对称处。结构中性轴焊接节点的位置应尽可能在构件截面的中性轴对称位置，或尽量接近中性轴，同时应避免在高应力区。

④对于节点形式的选择，应选用的刚性小的节点形式。节点应避免在双向、三向交叉处，这样避免由于焊缝集中而导致的高温和焊缝应力集中，从而减少焊接变形。

2.2工艺措施

①组装和焊接顺序。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。该平台应确保所受的自重压力的程度足够大，不会出现钢构件失稳和下沉的现象，以满足构件组装的基本要求。在焊接小型构件时可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合适的焊接顺序组装完毕。而大型钢结构组装与焊接需要先将小件组焊接完毕，然后再进行最后的组装和焊接。在进行部件组装时，为了防止组装过程中产生过度的应力和变形，应该使不同型号的零配件符合构件规定的规格、形状大小和样板的要求，并且组装时不能有较大外力强制拼装，以防止零部件过度焊接应力和较大约束力带来的变形。此外，组装与焊接过程中应使焊接接头热量均匀，消除应力并减少变形;焊缝应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角的尺寸无误，且形式、大小应与构件的设计和焊接规范一致。

②反变形。由于在冷却过程焊缝会产生收缩反应，结果使得减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题，为了弥补热胀冷缩带来的变形，在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形，使变形方向和焊接变形方向相反、变形量大小基本相等。例如，为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形，可以在焊前用油压机或折边机在相反方向预先压弯盖板。

③焊件夹具。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下，要想使其位置固定是比较困难的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，还需要用到焊件夹具有效地夹紧，以便防止工件发生变形。

3结语

在大多数的情况下，通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施，可以有效地控制钢结构的焊接变形，以达到确保工程质量的目的。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变,还应该在实践中不断总结和积累焊接经验,提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。

参考文献：

[1]邓文英.金属工艺学.北京:高等教育出版社,.

[2]王国凡.钢结构焊接制造[M].北京:化学工业出版社,.

钢结构焊接变形防治方法论文 第2篇

试述钢结构焊接变形与应力控制

焊接应力与变形是焊接过程中产生的.内应力及焊接热过程中引起焊件形状与尺寸的变化,针对钢结构焊接变形与应力控制进行论述.

作 者：孙玉琴 作者单位：黑龙江化工建设有限责任公司,黑龙江,哈尔滨,150000刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(21)分类号：关键词：钢结构 焊接变形 应用控制

焊接结构件焊接变形的控制 第3篇

1 焊接结构件变形分类

焊接结构件变形的原因有很多, 其中就包括母材的材质导致的变形、填充材料导致的变形、焊接方法不娴熟或者方法不正确导致的变形、焊接参数 (WPS文件参数) 导致的变形[1]、焊接顺序不正确导致的变形、还有冷却时间及焊接过程中是否有约束等问题导致的焊接结构件变形等原因, 但是这些原因归根结底是由于焊接残余应力造成的, 而焊接结构变形又可以分为以下几类:收缩变形其包括垂直于焊缝方向引起的横向收缩和焊缝方向引起的纵向收缩;弯曲变形这个包括由于横向收缩引起的弯曲变形和由于纵向收缩引起的弯曲变形;扭曲变形构件绕自身轴线的扭曲;波浪边形波浪变形时由于薄板焊接产生残余压缩应力使得构件出现因为压缩而形成的。

2 焊接结构件变形的预防措施和手段

以CRH3型及CRH5型动车组转向架焊接构架为例, 来提出本文研究的焊接结构件变形的预防措施和手段主要有以下方面。

2.1 完善和改进焊接的结构是其中一方面

如果想要控制和预防焊接结构件的变形, 首当其冲就得在设计方面下功夫, 前提设计好合理的结构, 只有把设计做好了, 才能为下面的步骤打好基础。做好设计的具体措施有:选择合理的焊缝形式和大小合适的尺寸;若是遇到不必要的焊缝要尽量减少;为了避免焊缝太集中就必须合理安排焊缝的位置。

2.2 刚性固定法的使用[2]

一般说来, 刚性大的结构件经过焊接后发生变形的可能都会比较小, 而刚性比较小的结构件经过焊接后可能会产生大的变形, 那么对待这种容易变形的结构件就得采用专用的夹具、支撑杆、胎具或点固在工作台上来提高它的刚性, 以此来减小变形情况的发生, 这种方法在实践中比防止角变形和波浪变形更加有效, 但必须指出的是, 工人在工件焊接后, 得等焊接后工件温度下降到室内温度后, 才能拿开固件, 否则就容易出现事故。再则一方面, 拿掉刚性固定前一定得采用锤击敲打的方式来消除部分应力, 减小变形。

2.3 收缩变形余量的预留

根据焊接收缩理论, 得出计算值 (箱形梁四周施焊收缩量2mm/m, 其他结构依此类推) 和经验值 (参数的统计时根据同一部件数个产品焊接后或类比以往相似结构来统计参数) , 收缩余量是在工件下料及加工时预先考虑的问题, 这是为了便于达到焊接工件所要求的形状、尺寸等, 在焊缝收缩的方向上预先留出收缩量, 保证焊接后的构件满足要求的尺寸。

应值得一提的是, 如果焊缝的形状在实际生产中达不到规则形状, 预留的焊接收缩量就不能用平常的理论公式来计算, 而是需要进行多个实际产品的焊接试验来确定焊接的收缩量[3]。

2.4 反变形法的使用

理论计算值和经验可以预先估计出结构焊件变形的大小和方向, 以保证在焊接装配时能给予一个方向相反大小也相等的人为的变形, 焊接的不对称会导致收缩变成角变形, 那么就可以在装配时加上一个与变形相反的角度, 这样就使得焊接后的变形与反变形相互抵消, 那么工件也就满足要求的尺寸。

2.5 焊接方法必须合理

合理的焊接方法在机械制作中是极其重要的, 焊接采用的方法不同, 产生的线能量也会有不同, 如果选用线能量比较低的焊接方法的话, 变形就可以得到有效的控制, 还能减小焊接塑性压缩区, 而目前主要采用三种焊接方法焊接转向架构架:二氧化碳气体保护焊 (135) 、手工电焊弧 (111) 、无极氩弧焊 (141) [4], 目前这三种是比较常见的焊接方法, 这些焊接方法都可以降低焊接变形量。

2.6 焊接预热、焊接后消应力热的处理

焊接预热使得焊缝周围的母材温度升高会降低焊缝金属与周围母材的温差, 如此一来, 降低焊接收缩内应力将会减少焊接的变形程度, 焊缝区温度的不均匀将难免造成很高的内应力, 而这样的焊接内应力又会使得焊件在加工过程中产生变形甚至爆裂, 若通过适当的预热, 再对焊件加工处理, 就可以减少焊件变形或爆裂事故的发生。

3 如何纠正焊接变形

焊件变形不仅对于工作人员有很大影响, 而且对整个工作的进行都会产生不利的反应, 而若能将变形纠正过来, 将会使得工作得以顺利地进行, 纠正焊接变形的方法主要有2种机械纠正和火焰加热纠正, 他们实质上都是使得焊接结构件产生新的变形来抵消焊接变形。

3.1 机械纠正方法

给构件施加来自外部的机械力, 使得构件产生与原来的焊接变形的方向相反的塑性变形, 以便于能够抵消焊接变形, 这样的方法叫做机械纠正。而来自外部机械力的施加则可以通过锤击、压力机及碾压等方法来实现, 但这种方法只适合刚性较小且不太厚的板结构。

工作人员在使用机械纠正的过程中一定要注意采用校直机进行, 因为这种校直方法生产效率较高, 但是工作人员必须具有丰富的工作经验, 否则就容易导致将构建表面弄出压痕或焊缝区域出现裂纹等。

3.2 火焰加热的纠正方法

利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形使得构件较长的部分在冷却过后缩短以抵消变形, 这种方法叫火焰加热纠正, 不过这种方法一般主要适用于各种低碳钢和大部分的低合金结构钢, 却不适用于有晶间腐蚀倾向的不锈钢和淬硬倾向较大的钢, 工作人员在进行火焰加热过程中, 也可以同时施加机械力, 这样可以有效地提高矫正效果, 构件的结构特点和焊接变形的实际情况决定了是选择点状加热、线状加热还是三角形加热等方式。

工作人员在操作过程中, 应当严格控制火焰的温度, 温度较低或较高都无法适度地进行调配和控制, 温度较低无法调整尺寸, 温度过高又会造成加热区域硬度降低从而导致整体强度下降, 因此操作的工作人员必须具有丰富的经验, 但是与机械纠正相比, 火焰加热纠正的效率较低但适用范围较广。

4 结语

关于对焊接变形的讨论和改进研究对大型的焊接结构件的制造, 如:轨道车辆转向架;钢、铝合金结构的车体等的制造具有十分重要的意义和价值。根据理论结合实践的指导方法, 把理论计算结合到实际产品的实验分析结果, 由此再来制定出相应的工艺措施, 这样不断能保证质量问题, 还能对生产效率和降低生产成本产生较大的影响。

参考文献

[1]熊大胜.减少大型焊接结构件变形的措施[J].金属加工 (热加工) , 2010 (2) :20.

[2]罗满香.焊接变形工艺校正方法的研究[J].科技创新导报, 2010 (18) :44.

[3]彭尚.一种矫正钢模焊接弯曲变形的新工艺[J].铁道建筑技术, 2003 (4) :32.

钢结构焊接变形防治方法 第4篇

关键词:钢结构;焊接;变形

中图分类号:TG441.7 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)20-0151-01

1焊接变形的基本类型分析和原因分析

{1}焊接变形的基本类型。所谓焊接变形是指钢结构在焊接过程中,由于施焊电弧高温引起的变形,以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。在这两类变形中,焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素,也是破坏性最强的变形类型。焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形;根据变形的不同特点则可分为:角变形、弯曲变形、收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。在这些变形类型中,角变形和波浪变形属于局部变形,而其他类型的变形属于整体变形。钢结构发生较多的变形类型是整体变形。②焊接变形产生的原因分析。钢结构刚度:钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。焊接连接缝位置和数量:当钢结构刚度不足时,在设计焊接连接缝位置和数量时,应在结构体对称安排,且焊接顺序是合理的,构件只能产生线性变形;当焊缝为不对称的安排,产生的多为弯曲变形。焊接工艺:焊接电流偏大、焊条直径较粗,使得焊接速度缓慢,可能导致焊接变形大;厚钢板焊接时,手工焊接方法比自动焊接方法引起的变形量较小;采用多层焊接工艺时,首层的焊缝收缩变形最大,第二和第三层焊接变形量分别是首层的20%和5%10%。也就是说,多层焊接的层数越多,焊接变形越明显;断续式焊缝与连续焊缝相比收缩变形量小;对接式焊缝的横向收缩变形量比纵向收缩变形量大2至4倍;焊接顺序不当或在没有焊接妥当分部构件时就进行整体组装焊接,很容易产生焊接变形。因此,为了防治焊接变形,在焊接施工过程中必须制订合理的工艺措施。

2钢结构焊接变形防治

2.1焊接节点构造设计

①控制焊缝的数量和大小。钢结构焊缝数量多、尺寸大,焊接时的热输入量也越多,造成的焊接变形也更大。因此,在钢结构焊接节点构造设计时,应设法控制焊缝的数量和大小,尽可能减少焊接变形。②根据焊接工艺选择适合的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应能够确保钢结构整体的承载能力充分。适当的坡口形状和大小,可以通过减少截面积,进一步减少结构的焊接变形量。③焊接节点的位置应处于构件截面的对称处。结构中性轴焊接节点的位置应尽可能在构件截面的中性轴对称位置,或尽量接近中性轴,同时应避免在高应力区。④对于节点形式的选择,应选用的刚性小的节点形式。节点应避免在双向、三向交叉处,这样避免由于焊缝集中而导致的高温和焊缝应力集中,从而减少焊接变形。

2.2工艺措施

①组装和焊接顺序。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。该平台应确保所受的自重压力的程度足够大,不会出现钢构件失稳和下沉的现象,以满足构件组装的基本要求。在焊接小型构件时可一次完成,即在焊接固定好位置后,用合适的焊接顺序组装完毕。而大型钢结构组装与焊接需要先将小件组焊接完毕,然后再进行最后的组装和焊接。在进行部件组装时,为了防止组装过程中产生过度的应力和变形,应该使不同型号的零配件符合构件规定的规格、形状大小和样板的要求,并且组装时不能有较大外力强制拼装,以防止零部件过度焊接应力和较大约束力带来的变形。此外,组装与焊接过程中应使焊接接头热量均匀,消除应力并减少变形;焊缝应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角的尺寸无误,且形式、大小应与构件的设计和焊接规范一致。②反变形。由于在冷却过程焊缝会产生收缩反应,结果使得减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题,为了弥补热胀冷缩带来的变形,在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形,使变形方向和焊接变形方向相反、变形量大小基本相等。例如,为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形,可以在焊前用油压机或折边机在相反方向预先压弯盖板。③焊件夹具。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下,要想使其位置固定是比较困难的。所以,每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外,还需要用到焊件夹具有效地夹紧。

3结 语

在大多数的情况下,通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施,可以有效地控制钢结构的焊接变形。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变,还应该在实践中不断总结和积累焊接经验,提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。

参考文献:

刍议焊接变形的危害及其防治措施 第5篇

刍议焊接变形的危害及其防治措施

文章分析了结构焊接变形的产生及其危害,提出了防止焊接变形的具体措施以及焊接变形的.矫正方法,

作 者：寇宝庆 作者单位：河北钢铁集团承钢天工公司,河北,承德,067114刊 名：中国科技博览英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW年，卷(期)：“”(14)分类号：U445.58+3关键词：焊接变形 危害 防治措施

建筑钢结构焊接论文 第6篇

本文对钢结构的焊接方法进行简要的分析。

关键词：建筑;钢结构;连接;方法

钢结构焊接变形防治方法论文 第7篇

箱形井架是一种我国在上世纪九十年代初由外国引进到国内的一种大型金属焊接结构，由于其相比于我国较为传统的焊接结构有着具有许多良好的优势，一经引进便被国内许多的煤矿建设企业的设计人员和决策人员表示赞赏，并且快速将其深入研究透彻，而后根据我国的实际情况来进行略微的调整，最后便被大范围地投入使用，即使到了现在，箱形井架的焊接结构也依然是现代化煤矿的标志性建筑结构。但是这种金属焊接结构虽说已经投入使用了挺长一段时间，但是金属焊接的失效问题仍然时有发生，并且由于金属焊接失效而造成的灾难性事故也不在少数，金属焊接失效问题一直以来都是煤矿建设企业最为重视的问题，必须对金属焊接失效的原因进行深入的分析，找到相应的处理方案，才能够保证箱形井架焊接工艺对煤矿建设企业带来的正面作用。

1 导致箱形井架失效的原因和影响因素

要想避免和预防箱形井架由于焊接失效或是制作工艺方面的原因而造成严重的灾难性事故，就必须要先对造成箱形井架失效的原因以及影响因素进行深入的分析，而后再提出相应的基础措施。

根据统计数据进行分析，笔者发现导致箱形井架失效的影响因素大致分为三种，分别是金属结构设计、金属材料的选择以及制造和安装的工艺与质量水平。 而在这三种影响因素当中，金属结构的设计和焊接是最常出现，同时也是最为重要的影响因素，导致箱形井架结构失效的问题大多都与金属结构焊接的特殊热加工工艺息息相关。

在制作工艺方面会造成箱形井架失效的主要原因之一便是裂纹。而裂纹则又细分为三种类型，其一是指在金属材料当中有某一个部分存在缺陷以及裂纹，其二是指在箱形井架结构的焊接过程当中出现的焊接裂纹或其他焊接缺陷，其三则是指箱形井架在天轮长期受到升降罐笼的循环，因为交变载荷的作用导致箱形井架的焊接缝隙被不断拉伸和压缩，从而出现了疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。

而导致箱形井架失效的原因则大致可以分为两种，其一是由于焊接裂纹以及其他的焊接缺陷而导致箱形井架结构焊接失效；而其二则是由于金属材料经受到反复的焊接热循环和由于焊接应力而出现焊接变形，从而导致金属材料的材质性能骤降，并且与产品的尺寸出现了偏差，以至于产品的质量十分不理想。以上两种情况都很可能会导致箱形井架结构焊接失效，最终甚至会引起灾难性事故的发生。

2 相应的`技术措施

2.1 遵守国家现行的标准

首先，箱形井架的焊接必须要遵守国家现行的《钢结构设计规范》中的标准来进行设计，并且按照相关的规范标准合理选择金属材料，最好是以韧性高的为优先选择，这样便能够确保箱形井架在建设完成后有着较高的脆断抗性。并且焊接缝隙的布置必须具备较高的合理性，切忌焊缝过密或是使用十字焊缝，这些都可能导致焊缝之间的距离布置存在问题。而且在厚度以及截面出现变化的部分需要尽量使用圆滑过渡，切忌出现大量的拐角和死角这类应力容易集中的部分，同时还要注意不可在箱形井架的主焊缝和高应力部分焊接其他的附件，这对于箱形井架的结构十分不利。还需要注意的是，在进行强度核算的时候需要保证箱形井架的安全系数是过关的，并且最好使用应力集中最小的对接接头，确保母材和焊缝之间的过渡足够平缓。

2.2 制作工艺的质量水平

在箱形井架的制作工艺方面，最需要注意的是材料的质量，只有符合图纸和设计要求的材料才能够保障箱形井架的质量水平，并且必须有严格的施工工艺规范，制定详细的焊接工艺要求，确保焊接材料和母材有着较高的匹配程度，并且在焊接完成后要进行焊接工艺评定。其中最需要严格把控的便是材料以及焊材的代用制度，必须要确保有着较高的可焊性，否则一旦出现焊接缺陷，便会直接影响到箱形井架的质量，甚至可能会造成严重的灾难性事故。除此之外还需要注意焊接方法以及工艺参数的合理性，严格按照流程来进行装配焊接工作，确保接头形式的合理性，这样便能够有效减少焊接残留下来的应力。

3 结语

综合上文所述，根据上文对箱形井架焊接失效的原因分析，我们可以看出，箱形井架焊接失效大多都是因为在材料材质的选择方面、设计方面以及焊接工艺方面没有按照国家现行的相应规范、标准以及准则来进行，从而导致箱形井架结构的焊接失效，引起重大的灾难性事故，直接危及到企业的发展，甚至危害到社会群众的人身安全以及财产安全。所以对于煤矿建设企业来说，遵守国家相关的法律法规以及规范标准是极为重要的，只有这样，才能够切实的提高箱形井架的焊接强度，不断的增加箱形井架的寿命周期，最大程度的保障箱形井架的竖立足够具有安全性，从而进一步的促进我国煤矿行业的健康的、快速的、可持续的发展。

参考文献：

[1]缪凯，王青峰，刘吉斌，黄治军，王玉涛.WQ-1高韧性埋弧焊丝焊缝金属强韧性的研究[J].武汉工程职业技术学院学报，2003（04）：4-7.

[2]谢伟东，李影，陈兆东.FA-B200数控镗铣加工中心焊接结构立柱工艺性分析及焊接[J].机械工人，1996（09）：9-10.

[3]王克楠.X金属溶接（《轻金属焊接构造协会会刊》）2012年第1-11期（50卷）要目[J].机械制造文摘（焊接分册），2013（06）：33-37.

[4]张新安，范建立.爆破法消除岔管焊接应力在龙江水利枢纽工程建设中的用[J].中国水能及电气化，2015（09）：67-70+58.

[5]屈岳波，曹彬，王梁，张伯奇，吴健栋，蔡志鹏，潘际銮.窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究[J].清华大学学报（自然科学版），2014，5403：305-308.

[6]黄张豪，李林.TOFD技术在瀑布沟电站蜗壳焊缝质量检测中的应用[J].水电站机电技术，2009，3202：38-40+67.

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浅谈控制钢结构焊接变形 第8篇

关键词：钢结构,焊接,变形,控制

钢结构工程因其具有跨度大、利用空间大、施工速度快、经济且实用等特点被广泛利用于企业厂房及跨度较大的建筑上。钢结构工程质量直接影响着建筑结构及使用安全。作为钢结构制作和连接的主要技术, 焊接已经被广泛应用于钢结构的制作和安装工艺之中。然而, 焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能, 如果严重的话甚至会导致焊件报废, 给企业造成直接经济损失。特别是在大型钢结构件的焊接作业中, 这一问题表现得尤其突出。有鉴于此, 必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析, 并采取有力措施控制焊接变形量, 以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量, 降低企业生产成本。

1 焊接变形的基本类型分析和原因分析

1.1 焊接变形的基本类型

所谓焊接变形是指钢结构在焊接过程中, 由于施焊电弧高温引起的变形, 以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。在这两类变形中, 焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素, 也是破坏性最强的变形类型。焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形;根据变形的不同特点则可分为:角变形、弯曲变形、收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。在这些变形类型中, 角变形和波浪变形属于局部变形, 而其他类型的变形属于整体变形。钢结构发生较多的变形类型是整体变形。

1.2 焊接变形产生的原因分析

1.2.1 钢结构刚度

刚度是指结构体对拉伸方向和弯曲变形的抵抗能力。钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。例如, 工字钢截面和纵向桁架变形量, 主要取决于其横截面面积的弦杆截面大小的部分。再如, 工字型、丁字型或其他形状的型钢的弯曲变形量主要取决于截面的抗弯刚度。焊接连接缝位置和数量:当钢结构刚度不足时, 在设计焊接连接缝位置和数量时, 应在结构体对称安排, 且焊接顺序是合理的, 构件只能产生线性变形;当焊缝为不对称的安排, 产生的多为弯曲变形。

1.2.2 焊接工艺

焊接电流偏大、焊条直径较粗, 使得焊接速度缓慢, 可能导致焊接变形大;厚钢板焊接时, 手工焊接方法比自动焊接方法引起的变形量较小;采用多层焊接工艺时, 首层的焊缝收缩变形最大, 第二和第三层焊接变形量分别是首层的20%和5%～10%。也就是说, 多层焊接的层数越多, 焊接变形越明显;断续式焊缝与连续焊缝相比收缩变形量小;对接式焊缝的横向收缩变形量比纵向收缩变形量大2～4倍;焊接顺序不当或在没有焊接妥当分部构件时就进行整体组装焊接, 很容易产生焊接变形。因此, 为了防治焊接变形, 在焊接施工过程中必须制订合理的工艺措施。

2 钢结构焊接变形防治

2.1 焊接节点构造设计

2.1.1 控制焊缝的数量和大小

钢结构焊缝数量多、尺寸大, 焊接时的热输入量也越多, 造成的焊接变形也更大。因此, 在钢结构焊接节点构造设计时, 应设法控制焊缝的数量和大小, 尽可能减少焊接变形。

2.1.2 根据焊接工艺选择合适的焊缝坡口的形状和尺寸

对焊缝坡口形成与大小合理的选择应能够充分确保钢结构整体的承载能力。适当的坡口形状和大小, 可以通过减少截面积, 进一步减少结构的焊接变形量。

2.1.3 焊接节点的位置应处于构件截面的对称处

结构中性轴焊接节点的位置应尽可能在构件截面的中性轴对称位置, 或尽量接近中性轴, 同时应避免在高应力区。

2.1.4 对于节点形式的选择, 应选用刚性小的节点形式

节点应避免在双向、三向交叉处, 这样避免由于焊缝集中而导致的高温和焊缝应力集中, 从而减少焊接变形。

2.2 控制焊接变形的工艺措施

1) 采用合理的焊接顺序控制变形

(1) 对于对接接头、T形接头和十字接头坡口焊接, 在工件放置允许或易于翻身的情况下, 宜采用双面坡口对称顺序焊接;对于有对称截面的构件, 宜采用对称于构件中和轴的顺序焊接。

(2) 对双面非对称坡口焊接, 焊接顺序应为先焊深坡口侧部分焊缝、后浅坡口侧、最后深坡口侧焊缝。

(3) 长焊缝采用分段退焊法或与多人对称焊接法同时运用。

(4) 采用跳焊法, 避免工件局部加热集中。

2) 在节点形式、焊缝布置、焊接顺序确定的情况下, 宜采用熔化极气体保护电弧焊或药芯焊丝自动保护电弧焊等能量密度相对比较高的焊接方法, 并采用较小的热输入。

3) 采用反变形法控制角变形。由于在冷却过程焊缝会产生收缩反应, 结果使得减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题, 为了弥补热胀冷缩带来的变形, 在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形, 使变形方向和焊接变形方向相反、变形量大小基本相等。例如, 为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形, 可以在焊前用折边机在相反方向预先压弯盖板。

4) 焊件夹具。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下, 要想使其位置固定是比较困难的。所以, 每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外, 还需要用到焊件夹具有效地夹紧, 以便防止工件发生变形。

5) 对于大型结构宜采取分部组装焊接、分别矫正变形后再进行总装焊接或连接。

3 实际应用

兰州石化催化汽油加氢装置建设期间, 钢结构吨位达到2500t, 其中最高的钢结构达到33m, 这就需要将近3根H型钢 (厂家供货12m/根) 通过对接的方式组对成型。在现场施工过程中我们采用T型对接接头的形式, 分别在H型钢的翼板和腹板进行对接焊缝的焊接。为了严格控制焊接的变形量, 采用了CO2气体保护电弧焊的方式, 焊接的同时在组对的H型钢焊缝两侧400mm处, 利用钢管 (DN50) 将型钢的两翼板顶住, 进一步减少了焊接的变形量。

由于钢框架较高, 相应的平台层面变多, 无疑增多了立柱的节点量。在节点焊接的过程中, 选用2名焊工对一根立柱对称焊接, 或者由一名焊工使用跳焊的方式, 这样的控制措施也减少了焊接的变形量。

钢结构安装最后阶段就是安装每根立柱和顶部横梁连接处的柱顶板。由于直接焊接柱顶板时最后易发生角变形, 造成焊接的难度加大。实际应用中在柱顶板下料完成后用卷板机或大锤做相应的反变形, 这样在焊接柱顶板时, 已经被人为变形的柱顶板受到焊接变形的影响, 恢复到预期的平整度, 方便了焊接, 提高了焊接质量。

4 结语

在大多数的情况下, 通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施, 可以有效地控制钢结构的焊接变形, 以达到确保工程质量的目的。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变, 还应该在实践中不断总结和积累焊接经验, 提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。

参考文献

[1]JGJ81-2002, 建筑钢结构焊接技术规程[S].

浅析钢结构焊接变形产生及防治 第9篇

关键词:焊接;残余变形;残余应力;矫正

中图分类号:TG404文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0005-02

在建筑钢结构火速发展的今天,各种焊接方法日新月异,焊接技术成了一项关键的课题。但在施工过程中,由于焊接产生的残余应力和残余变形,严重影响着工程的制作精度,进而影响安装进度、质量甚至会使承载力大大降低。因而,了解焊接变形产生的原因及防治措施是钢结构施工过程中的一个重要环节。

1 焊接变形的产生原因

金属构件焊接时,焊缝区域局部受热膨胀,而周围的母材还处于冷态式或加热温度不高,因而对受热区域母材的膨胀起约束作用,因而焊接区受压,而母材受拉;随着电弧前移,已完成焊接的热影响冷却收缩,而其周围的母材此时起到了约束其收缩的作用,因而焊缝区域受拉,而其周围的母材金属受压。

在焊接应力作用下,如果焊件的拘束度较小,则焊件会产生相应的变形,如缩短、弯曲、翘曲等;如果焊件的拘束度很大,此时焊件不能自由变形,但在应力作用下会产生局部的应变,同时产生较大的残余应力。

2 焊接构件的残余变形的种类

构件经局部加热冷却后产生不可复的变形称为残余变形。残余变形的种类如下:

(1)纵向收缩变形:指构件在焊缝方向收缩。

(2)横向收缩变形:指构件垂直于焊缝方向缩短。

(3)弯曲变形:焊缝的纵向和横向收缩引起构件的整体弯曲。

(4)角变形:焊缝的横向收缩使焊件平面绕焊缝轴产生的角度变化。

(5)波浪式变形:薄钢板焊接后,母材板面产生的翘曲。

(6)扭曲变形:构件焊接后,角变形沿构件纵轴方向变形大小不同,以及构件翼缘和腹板的纵向收缩量不一致,形成的变形形态。

3 焊接残余变形量的影响因素

3.1 焊缝截面积的影响

焊缝截面积对纵向、横向及角变形的影响起主要的作用。在板厚相同的情况下,开坡口尺寸和预留的间隙越大,变形量越大。

3.2 焊接热输入的影响

一般情况下,热输入越大时,受热的高温影响区域范围也越大,冷却速度越慢,因此接头塑性变形区也增大。横向、纵向、角变形量都会增大,但在表面堆焊时,由于加热作用只集中于表面,因此随着热输入增大,塑变区向板厚方向扩大,会引起角变形增大。如果热输入增大到一定程度,由于整个板厚温度趋近,因而即使热输入继续增大,反而会使角变形下降。

3.3 工件的预热、层间温度影响

预热温度和层间温度高,会增大热输入,使冷却速度减慢,收缩变形增大。

3.4 焊接方法的影响

各种焊接方法的热输入不同,且差距较大。因此在其他条件相同情况下,收缩变形值不同。热输入越大,则焊接变形越大。在钢结构几种常用的焊接方法中,埋弧焊热输入最大,手工电弧焊次之,CO2气体保护焊热输入值最小。因此在施工中要尽量采用热输入较小的工艺施焊。

3.5 接头形式的影响

焊接接头形式有很多种,常见的有堆焊、对接焊和角焊,在其他因素相同的情况下,不同的接头形式对变形量有不同的影响。

(1)表面堆焊时,构件的横向变形不但要受到母材表面两个方向的约束,而且同时受到板厚方向母材的约束,其变形量相对较小。

(2)对接接头在单层焊道的情况下,其焊缝横向收缩量要比堆焊时产生的变形量大。在单面坡口焊且坡口较大时,板厚方向上、下两侧收缩量差别很大,因而会产生较大的角变形。双面焊时,因为坡口角度和间隙都较小,产生的横向收缩和角变形量也较小。

(3)T形接头角焊时,构件的翼缘板相当于堆焊,腹板则相当于对接,如采用两面坡口角对接,则其角变形值比T形接头角焊时小得多。

3.6 焊道层数的影响

(1)横向收缩:在对接接头多层焊时,第一道焊缝的横向收缩与对接焊的变形规律相同,以后各层则相当于无间隙对接焊,在接近于盖面焊道时,与堆焊的变形规律相似,因此收缩变形量相对较小。

(2)纵向收缩:多层焊时,各层焊缝的热输入值比一次完成单层焊时小得多,加热范围窄、冷却快,因此产生的收缩变形小得多;而且多层焊时每层焊缝所产生的变形区会发生重叠,其总变形量并未加大,而且前层焊缝成形后会对后层焊缝形成约束,因此,多层焊的纵向收缩量比单层焊时要小得多,且焊道的层数越多,纵向变形越小。

4 焊接变形的矫正方法

焊后残余变形的矫正方法,分为加热矫正和施力矫正。施力矫正一般用千斤顶、翼缘矫正机等设备。施力矫正方法比较简单,只需在变形的反方向加力,使其恢复到原来状态即可,但有些复杂变形必须用加热矫正的方法方可消除。下面重点介绍火焰加热矫正。

4.1 低碳钢火焰矫正加热温度及注意事项

低温矫正:500℃～600℃

冷却方式:水

中温矫正:600℃～700℃

冷却方式:水或自然冷却

高温矫正:700℃～800℃

冷却方式:自然冷却

火焰矫正时加热温度不宜过高,否则会引起金属变脆,影响冲击韧性,强度在Q345以上的钢材在高温矫正时不可用水冷却。

4.2 焊接变形火焰矫正经常采用加热方法

经常采用的有以下3种:①点加热法;②线加热法;③三角形加热法。

4.3 不同部位变形的矫正方法

4.3.1 薄板波浪变形

对于薄板波浪变形,可以用点加热方式,见图1。加热火焰应朝向变形鼓起的板面,根据变形量掌握加热点间的距离,变形量大则间距小,变形量小则间距大。加热点直径在15 mm以上,并随板厚度增大而增大,在加熱过程中可配合小锤敲击。

4.3.2 H型钢翼缘板的角变形矫正

H型钢柱、梁翼缘的角变形。在翼缘板上侧进行纵向线状加热,见图2。加热温度宜控制在650℃以下,加热范围以不超过两焊脚范围为宜,加热后不宜用水冷却。

4.3.3 H钢柱、梁的上拱

翼缘板上做线状加热,在腹板上做三角形加热,见图3。用这种方法矫正H型钢柱、梁的弯曲变形有较好的效果。线状加热宽度控制在80 mm以内,板厚较小时,加热宽度可以适当窄一些,同时缩小间距,加热时要从中间向两边扩展,最好由两人同时操作,保证两侧受热均匀;三角形加热的宽度控制在板厚的2倍以内,三角形的底边与对应的翼板上部线状加热宽度一致,加热三角形从顶部开始,然后从中心向两侧扩展,加热腹板时温度不能太高,否则造成凹陷变形,很难修复。低碳钢加热完成后立即用水冷却,效果更加明显。

5 结束语

焊接变形产生的机理多种多样,同时还受到操作环境和操作技能的影响。只有在实践中不断总结,才能有效防治。同时加热矫正引起的应力会与焊接应力叠加,同向应力叠加甚至可能会使构件的总应力超过允许应力,从而导致构件承载力增大引起结构破坏,因此在钢结构制造过程中,要尽量采用科学合理工艺,以减少构件变形。

参考文献:

[1]ISBN 7-80159-487-8/TU·246.《钢结构工程施工与验收实用手册》北京建材工业出版社

[2]ISBN 7-80177-012/TU·008《建筑钢结构施工手册》.中国计划出版社

钢结构焊接变形防治方法论文 第10篇

1.1钢结构焊接缺陷对钢结构的脆性造成破坏

钢结构焊接缺陷对钢结构的脆性造成破坏，就是由于钢结构焊接的缺陷位置和钢结构的不连续地方相互作用引起的。在焊接整个钢结构的过程中，对焊接的裂纹有很精细的标准，因为焊接的裂纹对钢结构的脆性有直接的影响，钢结构出现的脆性裂痕会相对其他的焊接缺陷的裂痕更尖锐。由此可知，施工人员在建筑施工的整个过程中，都要严格检查钢的结构，倘若发现钢的结构有裂纹就要加强监督，这样可以在钢结构缺陷裂纹达到最低值的时候，能够采取及时补救措施。同时，这样也可以防止钢结构焊接的裂纹缺陷导致钢结构脆性破坏。

1.2钢结构焊接缺陷对钢结构的非脆性造成破坏

钢结构焊接缺陷对钢结构的非脆性造成破坏，就是由于钢结构焊接的缺陷位置和钢结构的夹渣、气孔产生不连续地方相互作用引起的。在焊接整个钢结构的过程中，整个建筑的焊接出现垂直排列的夹渣现象会对焊接过程所能承受的抗拉强度产生直接影响。由此可知，施工人员在建筑施工的整个过程中，都要严格监督焊接出现垂直排列的夹渣现象以及控制好焊接构建的压力承受，这样可以把焊接构建的压力承受值降到最低的时候，能够避免出现焊接咬边的缺陷。同时，这样也可以防止钢结构焊接的裂纹缺陷导致钢结构非脆性破坏。

2在施工中出现钢结构焊接缺陷的原因

2.1焊接设备不完善导致钢结构焊接缺陷

由于焊接设备不完善导致钢结构焊接缺陷，因为焊接的设备是整个建筑施工之前必要准备的，例如：焊接机等等机器设备。由此可知，钢结构焊接缺陷的出现，就是焊接机在开工之前没有被认真详细地检查，才导致在施工过程中出现一系列的故障。另外，也是由于施工人员没有检查整个施工过程所需要的设备是否完善，这样也导致施工器材的不完善，而为了完工，草草地将其他器材取而代之进行施工，这样就很容易造成整个施工过程的钢结构焊接缺陷。

2.2焊接人员态度不良导致钢结构焊接缺陷

由于焊接人员态度不良导致钢结构焊接缺陷，因为整个建筑施工之中，焊接工作的操作都是焊接人员进行的，所以焊接人员工作的态度直接关系到整个施工质量。焊接人员的利益是跟工作的效率有直接的关系，这样就造成现在的施工人员在操作中，一味地追求效率，想要获取更高的报酬，从而在加快工作效率的时候忽视了施工的质量，这样就直接加大钢结构焊接缺陷的出现。所以，焊接人员的工作态度、工作作风等对施工的整个过程影响时很大。

2.3焊接技术经验不足导致钢结构焊接缺陷

由于焊接技术经验不足导致钢结构焊接缺陷，在整个建筑施工人员之中，施工人员工作都是由理论知识指导的，所以焊接人员的培训以及他们的工作技术水平都能直接关系到施工质量。由此可知，钢结构焊接缺陷都是由于焊接人员的技术理论的培训不全面，并且实际的操作经验不足造成的，这样就直接导致焊接的质量错在很多的不足。焊接人员没有足够的.实际操作经验，在遇到操作中的突发情况就很容易慌乱，会直接影响到工作的效率和施工的质量，还容易对施工的利益造成不必要的损失。

3避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施

3.1控制好焊接的参数，有效地避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施

为了控制好焊接的参数，有效地避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施，施工人员就要保持焊接过程的一致性，这样可以在焊接的时候，能够有效地规避气泡进入导致焊接缺陷的失误。与此同时，面对焊接时可能出现的气泡也要及时地做好预防，就是让施工人员在施工之前，将焊接连接的气体要持续的导入，并且对气体导入做好监督，这样可以及时有效地将不需要的气泡阻断。另外，做好焊接参数的控制，也是有效地完成焊接的首要保证，也能够有效地将气泡造成的焊接缺陷进行规避。

3.2完善好焊接的过程，有效地避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施

为了完善好焊接的过程，有效地避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施，所以施工人员在面对焊接结构时出现的焊缝等情况，要及时地将焊缝里面的焊渣进行清理。如果焊缝里面的焊渣没有得到及时的清理，很有可能就会导致整个焊缝的成效。与此同时，在空悴倾向大的焊缝中，焊接的时候尖角通常会造成应力比较集中，尤其会造成尖角顶点经常形成裂纹。另外，完善好焊接的过程，也可以有效确保钢结构质量，也能够有效地对尖角顶点出现裂纹的情况进行规避。

3.3分散好焊接应力，有效地避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施

为了分散好焊接应力，有效地避免钢结构焊接缺陷并提高施工质量的措施，有效地规避裂纹的出现是很重要的。焊接的操作过程中，焊接裂纹的出现是极大可能产生的，所以为了建筑施工的质量，寻找有效地对策来控制裂纹的破裂程度在有效地范围之内。所以，在建筑施工焊接的过程中，制定有效地措施，控制好焊接的应力是很重要的。

4结语

建筑施工中的钢结构建筑是很重要的，既要保证建筑施工的质量，也要保证建筑施工的突发状况造成的利益损失降到最低化，这样才能让我国的建筑事业发展越来越好。

参考文献

[1]胡敏舫.工民建施工中墙体裂缝的防治对策探究[J].现代装饰(理论)，，29(22)：2064-2065.

[2]张汉森.工民建施工中墙体裂缝的防治对策研究[J].科技创新与应用，，15(01)：102-103.

[3]李陵霞.分析工民建施工中墙体裂缝的防治措施[J].黑龙江科技信息，，13(06)：254.

[4]张玉石.工民建施工中墙体裂缝防治对策研究[J].黑龙江科学，2012，07(05)：92-102.

焊接机器人结构设计分析的论文 第11篇

周向旋转机构是实现大管径、全位置焊接，以及便于装卸的关键内容。焊接小车是焊接机器人的主要承载体，其结构如图2所示。

2.2轴向摆动机构

轴向摆动机构是使焊枪实现在焊道轴向摆动焊接的关节，其结构如图3所示。

2.3径向伸缩机构

径向伸缩机构是使焊接机器人实现适应径向高度（随着焊道填充叠加）的关节，其结构因焊枪而选取，这里就不过多介绍。

3运动学干涉分析

大直径管对接焊接机器人的运动学干涉问题就是：当小车环绕管道作旋转运动时，链条和小车车体可能存在干涉的问题。我们先用CAD作出管道和小车的几何关系图，如图4所示；再找出链条和钢带以及和主动齿轮分度圆的接触切点，也就是图8里的C、D两点；再测得小车车体和链条的垂直距离D。由图7可以看出来：R值越大，D的值也就越大。当管道半径取最小值（R=170mm）时，此时D>0。这就可以得出，无论R取任何值，D都大于0。从而可以得出，链条和小车不存在干涉。

4运动学仿真

这里对管径为400mm，管壁为10mm的圆形管道进行运动学仿真。设定小车的焊接速度为0.14rad/s，轴向摆动速度为0，从管道顶端顺时针绕一周。利用Pro/E软件对其进行运动学仿真，得到执行机构的位置轨迹和速度曲线，如图7、图8所示。图7可以看出来，焊接机器人执行机构（焊枪）的位置轨迹与焊缝的轨迹相同；图8可以看出，焊接速度起初是一个启动过程，速度增大到0.14rad/s后，趋于稳定，当快到顶端时，开始减速，最后停止。

5结论

钢结构焊接变形防治方法论文 第12篇

摘 要:通过对焊接接头性能影响因素的分析和实验,调整相应的结构参数和焊接工艺参数,防止焊接接头缺陷的产生,提高接头机械性能,从而提高产品的使用寿命,减少损失,节约了材料。

关键词:焊接接头;失效分析;结构因素

热交换器产品中的固定式不带法兰的管板与壳体的连接焊接接头是产品上的主要焊接接头,制造过程中焊接接头内部组织的缺陷,如夹渣、气孔、未熔合、未焊透、裂纹以及组织粗大等,将影响焊接接头的机械性能,也影响产品使用的可靠性,给使用单位带来不必要的经济损失,是个不可忽视的问题。通过对焊接接头性能影响因素的分析和实验,调整相应的结构参数和焊接工艺参数,防止焊接接头缺陷的产生,提高接头机械性能,从而提高产品的使用寿命,减少损失,节约了材料。

1 问题的提出

在产品生产过程中,焊接结构参数、焊接工艺参数、焊接前的准备和操作方法等因素都会影响焊接接头的质量,在焊接时就要通过控制相关技术参数来控制焊接接头内部质量,尽可能提高焊接接头的机械性能。在诸多技术因素中以结构参数和焊接工艺参数对焊接接头质量影响最大,为此,坡口尺寸变化对焊接接头质量的影响及焊接工艺参数对焊接接头质量的影响是本课题的主要内容。

通过研究不同尺寸的坡口用相同焊接工艺参数下焊成的接头在焊接接头组织、机械性能、焊接应力分布的变化;比较对焊接接头质量影响最小的结构尺寸,选出最优技术参数。

2 坡口尺寸的确定

产品的设计坡口尺寸如图1所示,其中,管板车边尺寸为0.25δ,与壳体组对后坡口间隙为0.4δ1,具体根据不同的板厚在国家标准中有明确的规定。

本课题根据中生产单位的实际情况,δ和δ1的取值如表1。根据表中的数据,按《钢制压力容器》标准的有关规定,可以分别计算出管板车边尺寸和坡口间隙尺寸,也列于表1中。

在本次试验中,为了减少工作量,试件的坡口组对成大小端,最大值取6mm,最小值取1mm。虽然该值与国家标准的要求有出入,但符合焊接工艺中保证焊接接头质量的有关要求,对试验结果的正确性影响不明显。

3 模拟试验与检测

为保证结构参数对焊接接头的组织、应力和机械性能等方面影响的试验结果准确,在焊接过程中,要求焊接工艺参数保持不变。

本试验的试件结构与产品实际使用的结构相近。对焊接接头的检测主要包括焊接接头热影响区应力值、机械性能测试和热影响区组织分析。

3.1应力测试

应力测试时采用了应力释放法。

通过焊接接头区或焊接热影响区某点处的应变量测试,计算出该点的应力值。用此法检测比较简单,所需测试设备简便。虽然数据不够准确,但同一试件测试的数据有对比性,对本课题来说完全符合要求。

测试时,为使焊接热影响区的.应力相对准确且有对比性,试验时选焊接接头焊趾两侧5mm处平行于焊接接头中心线的直线上作为测试焊接应力的位置,并以5mm的间距为一测试点,两侧两端各测6点。

3.2机械性能测试

应力测试后的试件用机械加工的方法加工成拉伸试样,测试其机械性能。

4 数据分析

4.1测试点应力与焊接接头距离的关系

以上数据表明,离焊接接头不同的距离的各点间的应力是不同的。离熔合线越近,应力值越大;离熔合线越远,应力值越小。表明高温区更易产生较高的应力。

4.2坡口间距对应力的影响

坡口间距对应的影响也较为明显,从表中可以看出,坡口间距越大,应力值也有明显的增大,最大间隙处应力值(为最小间隙处应力值的3.5倍左右)。从理论上分析,坡口越大,需填充的金属越多,焊接时热作用时间越长,温度也越高,因而产生更大的应力。

4.3坡口间距对机械性能的影响

可以看出,坡口间距对机械性能的影响较小,但坡口间距对缺陷有较大的影响。两个试样都做了宏观金相检查,坡口间距越小,未焊透缺陷倾向增加。所以,坡口间距间接地影响了焊接接头的强度,降低疲劳强度。

5 金相分析

在相应的最大坡口端和最小坡口端,分别取试样进行金相分析,对比母材金相,组织变化差异很小。可见,因所用材料为普通碳素结构钢(管板和筒体材料都选用了Q235-B),这类材料的组织在加热时,长大倾向并不明显。可以认为,坡口间距对焊接接头及热影响区金属组织的影响是不大的。或者说,因焊接接头及热影响区金属组织所引起的焊接接头失效现象的因素要比焊接缺陷和应力变化所产生的影响小得多。

6 结论

通过以上分析,造成管板与壳体连接焊接接头失效的重要因素中,坡口尺寸大小是其中之一。因为坡口尺寸大小对焊接接头内部缺陷的产生及热影响区的焊接残余应力大小有着重大的影响,坡口越大,焊接缺陷产生的可能性增加,焊接残余应力增加。在焊接实践中,可以通过选择合适的坡口尺寸,配以合理的焊接工艺参数,尽可能降低焊接接头及热影响区的焊接残余应力,则可以减少此类失效现象的发生,从而减小生产中的经济损失。

参考文献

[1]霍立兴.焊接结构的断裂行为及评定[M].北京:机械工业出版社,2000,6.

[2]全国压力容器委员会标准化委员会.GB150-1998,钢制压力容器[S].

[3]全国压力容器委员会标准化委员会.GB151-99,管壳式换热器[S].

钢结构焊接变形防治方法论文 第13篇

焊接这种工艺技术是一个非常复杂的变化过程, 有关于建模和数值求解存在着很多的问题, 而且大型钢结构焊接工艺往往具有相当高的难度, 下面我们对此进行具体分析。

1 大型钢机构焊接的难点分析

大型钢结构焊接中结构自由度一般很大, 焊接的热源会比较集中, 但是温度场分散不均, 要想进一步达到一定精度的工艺要求就需要在焊接处划分一定细密的网格。但是划分网格的同时就会产生新的难题, 网格一旦增加就会给计算工作带来巨大的困难。而大型钢结构焊接的模拟分析也会由于焊接长度过长而受到一定影响。

大型钢结构焊接中瞬态分析的工作过于复杂。由于焊接工艺会随时间的变化而产生相应的变化。这个过程是一个动态的过程, 所以需要将一个个动态场人工看成静态场来分析时间的增量, 然后在对每一个静态场的时间分量进行瞬态地分析。而且在焊接的过程中会受到一定的因素影响造成应力场和温度场不断发生变化, 不得不增加一定的时间分量去描述这个现象, 进而减少数据的分析和计算失误, 但是这样做的后果就是计算量过于庞大[1]。

2 影响大型钢结构焊接工艺的主要因素

在焊接工艺中, 部件之间会相互制约相互联系, 而且部件在进行加热的过程中, 受热不均匀会在各个部分产生不同程度上的热胀冷缩现象, 这样就会导致部件的应力不均匀, 产生不同程度上的拉伸状况, 最后导致结构焊接的变形和扭曲, 所以以下内容本文主要对影响大型钢结构焊接工艺的多种因素进行探讨:

在对大型钢进行结构焊接时不要忽略掉焊接接缝的均匀问题, 否则多数情况下在焊缝密疏处会造成不同程度上的变形问题。而有时候焊缝过分集中也会使焊接变形的程度进一步加深, 造成应力过多叠加。在焊接时, 结构刚度较小的构件在焊接后会发生很大的变形, 刚度越小变形就会越大。大量事实证明焊接的顺序也会影响焊接工艺, 最后导致变形的发生。不正确的焊接顺序往往会在焊接后产生不同程度上的变形。而且焊接的坡口其实也是影响焊接工艺的重要因素, 有时候往往被人们所忽视, 焊接的坡口大小与变形程度成正比, 坡口越小变形程度越小, 坡口越大变形程度就会越大。不同的工艺水准往往就会产生不同的效果, 不同的焊接规范会有很大的区别, 快速、电流小等措施可以帮助减少焊条的摆动, 同时也减少一定程度的变形[2]。

3 避免大型钢焊接变形的有效办法和措施

首先要注意的就是坡口的设置如图1 所示。拼接焊缝的技术要领需要先翻转到背面, 在距坡口较深的三分之一处实行焊接, 然后在翻转剩下的部分, 这样的焊接技巧只需要翻转两次就可以成功实现焊接工艺, 而且能够在一定程度上提高焊接的工作效率, 减少焊接出现变形的可能性。

其次, 焊接顺序中也有一定的技术讲究。在拼接钢板时, 要做到先从横焊接缝进行处理, 然后在对竖焊接缝进行处理。焊接时还需要注意焊接缝产生纵向收缩时, 必须要在横向收缩得到释放时候才能进行焊接处理, 这样可以减少焊接变形的发生。

再者还有一些措施可以阻止和避免变形的发生。在腹板和薄翼板的角焊接的过程中常常会应用到一些特殊的措施。在腹板和叠板进行焊接时很容易产生变形现象, 这种现象通常会是叠板两端向腹板方向扭曲变形, 但是采用一定的特殊措施可以避免这样的事件发生, 通过焊接热输入, 进一步精确计算变形值, 可以在腹板和叠板进行焊接后恢复到原来平直的状态, 并且满足一定的贴合要求。

最后在对称焊接方面我们也可以考虑采用适当合理的工艺手法加强焊接的水平。以两侧与腹板焊接为例, 在焊接时需要注意筋板两侧必须需要两名焊工同时进行焊接才能避免焊接发生较大的变形, 焊接后可以使筋板与腹板保持垂直状态。

4 减少焊接应力的技巧和工艺

减少焊接应力也有一些值得学习的技巧和方法, 首先要注意合理选用焊缝的尺寸, 其次要选用合适的焊接参数和材料, 采用一定的焊接工艺, 进行一定的热处理措施, 同时搭配振动时效方法减少应力。焊缝的热胀冷缩会形成焊接应力, 焊接区域小, 焊接后的变形程度就会较少。我们在进行焊接时会考虑到提高金属的抗裂性、塑性、韧性, 降低一定的应力, 所以我们需要选择合适的材料进行焊接。一般情况下为了与母材达到一致会增加锰和硅的含量[3]。

5 结束语

在进行大型钢结构焊接过程时, 有一些比较常见并且有用的方法和措施能够避免焊接发生不必要的变形。本文对此进行了具体地分析和研究, 意在于帮助加强大型钢结构焊接技术工艺水平。

参考文献

[1]朱智文.关于大型钢结构焊接变形控制工艺的若干探讨[J].世界有色金属, 2015 (12) :112-113.

[2]崔勇力.BZ28—2S海上平台大型钢结构安装焊接变形控制措施[J].金属加工 (热加工) , 2015 (14) :41-42.

钢结构焊接变形的成因与解决方法 第14篇

关键词：钢结构；焊接；应力集中；变形

在建筑工程施工过程中，结构较为复杂、多样的钢结构焊接工作量非常大，这为钢结构焊接过程中的变形控制工作来带了压力；同时，钢结构焊接变形会对施工质量产生不利影响、造成严重的人员伤亡，因此加强对钢结构焊接变形问题的研究，具有非常重大的现实意义。

1.钢结构焊接变形问题分析

钢结构焊接变形类型主要表现为以下几种。第一，降温型收缩变形。该种焊接变形主要是因为焊接完成后，随着温度的降低而导致金属收缩，从焊缝开始，会产生纵向的变形。第二，降温过程中，焊缝位置因金属收缩量不同而形成产角度位移，进而产生角度型变形。第二，因扭曲而形成的螺旋变形。在焊缝角位置，因钢结构纵横面分布不均匀，所以形成钢结构焊接变形。第四，错边变形。钢结构焊接人员在实际施工操作过程中，如果对钢结构加热不均匀，则钢结构构件就会产生不同程度的收缩，以致于焊缝位置的构件尺寸不相同，进而形成错边变形。第五，挠曲型变形。钢结构焊接过程中，如果焊缝位置不能产生一样的焊接变形结果，则会给人一种扭曲感，这就是挠曲型变形。第六，波浪型变形。对于钢结构而言，在焊缝位置存在着内应力，该种内应力在焊接位置会产生波浪式的表现形式。

第一，焊接过程中因温度控制不当而产生的焊接变形。从实践来看，温度是造成钢结构焊接变形的重要因素，随着温度的不断升高，当达到金属熔点时，甚不同类型的金属材料膨胀程度存在着较大的差异；在此过程中，钢结构感官上会有不协调之感，此时即产生钢结构焊接变形。当一种金属接近或者达到熔点时，该种金属会使临近的金属材料产生一定的膨胀，进行造成变形。

第二，焊接过程中因钢结构焊接顺序、施工方法不当而言产生的焊接变形。在钢结构焊接过程中，不同位置、顺序的焊接操作，可能会导致焊接变形。实践中可以看到，由于钢结构焊缝位置承载力存在着一定的差异性，因此如果先焊接承载力相对较小一些的钢结构，则大负荷会将钢结构压至扭曲、出现焊接变形现象。

第三，焊接过程中所使用的钢结构材料造成的焊接变形。对于不同的施工材料而言，它们的熔点也不仅相同。比如，温度条件相同的情况下，不同的钢结构材料膨胀程度存在着一定的差异性。然而，膨胀过大、过小，均会导致钢结构出现焊接变形现象，严重影响焊接施工质量。

第四，钢结构焊缝。在钢结构焊接过程中，总焊缝的位置在一定程度上决定着钢结构焊接变形程度。比如，在实际焊接施工过程中，不同负荷的钢结构对不同承载力金属产生的压力效果存在着较大的区别。因此，科学选择总焊缝，可以有效控制焊接变形。

2.钢结构焊接变形问题的控制方法

基于以上对当前钢结构焊接变形类型、产生的主要原因分析，笔者认为要想有效解决钢结构焊接变形问题，可从以下几个方面着手：

2.1钢结构焊接变形问题的预防

在受弯构件放样过程中，需对其采取起拱处理措施，这样可以使其在施焊后补偿焊缝收缩。在焊接下料过程中，应当依靠不断的试验，最终确定收缩余量。一般而言，不超过24米的弯构件收缩量放出5毫米为宜；超过24米的弯构件其收缩量以放出8毫米为宜。在钢结构的自重压力条件下，為了能够有效提高钢构件自身的稳定性，拼装平台必须保持平直。如果钢结构不复杂，则建议根据顺序采用一次安装的方式来完成焊接。同时，需要注意的是焊接操作要在整体装配完成后方可进行，采用角焊接法平衡焊接变形。若构件拼装时的应力、焊接变形过大，则需采用不同型号的零件，以免钢构件焊接完成后产生过大的拘束应力，进行而产生变形。在钢构件焊接施工过程中，应当控制好焊接速度、焊接顺序等，有序施工操作。

2.2钢结构焊接过程中的控制方法

钢结构焊接通常受周围环境条件的影响比较大，为有效避免环境因素对焊接施工的影响，建议在焊接处保持合适的温度，特别低温条件下的钢结构焊接操作过程中，对工艺技术手段的要求比较高。在此过程中，需对焊接流程进行严格控制。首先，焊接前的准备。①钢结构焊接前，为防止自然因素对焊接后的冷却效果的影响（比如快速的冷会导致焊接位置形成层状的裂缝），因此应当严格控制温度变化。②焊接坡口位置需进行焊接前的检查，对坡口污物、锈蚀等进行有效清理，从而为焊接操作准备好环境条件。③焊接温度较低时，需对其采取预热处理，即利用温度仪对加热温度进行严格监控，确保焊接受热均匀。在焊接顺序、施工工艺控制过程中，主要从以下几个方面着手：

第一，焊接顺序应当科学合理。焊接顺序由内而外，自上而下；先采取单独体焊接方式，然后再进行整体焊接。焊接过程中，其顺序应当严格遵守，不可随意更改。在焊接操作过程中，要注意每一个节点的有效焊接，焊道质量应当严格控制，一旦产生变形，则需对其进行合理的处理。焊缝缺陷处理过程中，应当严格的检测，焊缝缺陷返修时同样要进行严格预热、保温处理。

第二，焊接过程中需有效减小应力集中现象的发生。①为了能够在焊缝位置有效地将收弧线引出来，焊工焊缝之前要适当地延长时间，以便于能够在焊接操作完成后将其精准的切除掉，这样就能有效的避免接头裂纹病害的产生。②焊接操作过程中，可先焊接收缩量相对较大的位置。钢结构上、下翼与腹板相交处的

融合需严格按照顺序进行，其中上翼板应当先焊接，焊厚占钢板厚度一半时，再焊接下翼板。由于下翼板的焊接操作难度较大，必须有至少两名焊工配合进行；下翼板焊接完成后，再对上翼板的剩余部分进行焊接。

第三，钢结构焊接后的有效处理。当钢结构焊接操作完成后，应当利用不同的检查工具对其进行严格检查。比如，利用放大镜等工具对焊接表面的夹渣、气孔等进行严格检查，以免产生裂纹。在此过程中，主要注意两点。一是做好保温工作。钢结构焊接完成，并经过检查，对焊缝的后温进行严格处理，以确保功率比较大的烤枪沿焊缝中间两侧均匀加热，通常温度应当控制在250摄氏度左右，并且距中间部位两端位置大约150毫米范围内，时间以20分钟为宜。在后温处理时，建议用石棉布扎进该位置，然后将焊接防护棚密闭，特别是温度相对较低的环境条件下，应当避免骤冷造成的变形，当整体恢复常温以后，再将防护棚撤掉。二是对焊接节点超深比例20%进行无损检测。通过该种方式，可以及时发现施工焊缝存在的缺陷和问题。尤其针对较为重要的承力节点，建议进行一个月时间的跟踪复测，以免钢板出现撕裂型变形。

2.3已变形的焊接件矫正措施

第一，利用压力机或者撑直机来纠正钢结构焊接变形。比如，将压力机放在变形构件两边，对准凸出部位慢压，以此来矫正变形。第二，焊接施工完成后，利用高温火焰反其道矫正变形，对焊接变形位置输入热量，加热到塑性状态，就会产生一定的收缩差，变形会向相反方向发生变形，以此来矫正变形。

结语：钢结构是现代建筑结构的主要形式，应用也比较普遍。在钢结构加工制作过程中，只有进行事前、事中以及事后的焊接变形预防和矫正，才能保证后续施工质量的要求。

参考文献：

[1]张建平.高强钢厚板焊接最佳热输入研究[J].电焊机，2014（02）.

[2]欧阳成渝，王文海.浅谈控制钢结构焊接变形[J].甘肃科技，2011（18）.

[3]孙玉琴.试述钢结构焊接变形与应力控制[J].黑龙江科技信息，2010（21）.