大型鋼柱、實腹鋼梁焊接后扭曲變形與校正工藝

1、犬型鋼往%實腹鋼梁焊接后扭曲變形與校正工藝吳書亮()山東華興鋼構公司濟南分公司 濟南 250103簡單介紹了焊接殘余應力焊接變形以及影響焊接應力分布和大小的因素摘 要!現(xiàn)階段防止焊接變形的措施以及火焰矯正法o關鍵詞!焊接應力 焊接變形 火焰矯正 外力矯正TORSIONALDEFORMATIONOFWELDEDLARGESTEELCOL MNANDSOLLD-WEBBEAMANDTHEIRCORRECTIONTECHNI ESWushuliang(9)Metalstructureenineerino.Ltdofshandononstructionenineerinrouinan50103 J 2

2、ggCgCggGpI99AbstractItisintroducedbrieflhatweldinesiduelstressweldineformationthefactorsinfluencinheytgrgdgt99sizeanddistributionofweldintressthepresentmeasuresforpreventineldineformationsaswellasgsgwgdflamecorrectionmethod.IKewrodsweldintresseldineformationflamecorrectionxternalcorrection w egsgdy一

3、些高層的辦公樓和其他商業(yè)建筑有所應用9雖然l 緒 論l.l 選題背景目前9鋼結構已在廠房建筑中得到廣泛的應用o而鋼結構廠房的主要構件是焊接型鋼柱梁撐o這些構件在制作過程中都存在對焊接變形問題9如果對焊接變形不予以矯正9則不僅影響結構整體安裝9還會降低工程的安全可靠性o型鋼又可分為熱扎型鋼和焊接型鋼兩種9前者廣泛應用于工民建中9而后者多用于大型鋼結構工業(yè)建筑中o本文所要研究的對象即為后者9因其焊縫多9外加施焊構件繁多9導致焊接變形大且難以矯正o下面探討焊接大型構件(火焰矯正的方法o型鋼)l.2 國內(nèi)外鋼結構行業(yè)的發(fā)展狀況目前9發(fā)達國家鋼結構建筑呈現(xiàn)出用途廣泛和用鋼量大的特點9鋼結構的優(yōu)越性已經(jīng)從

4、先進國家的實際應用中得到肯定o鋼結構廣泛應用于高層超高層建筑9大跨度和大空間建筑9量大面廣的中小以及大部分的型工業(yè)商業(yè)社區(qū)文教衛(wèi)生等建筑9低層非居住型建筑中o在歐洲日本臺灣等地9廠房興建全部采用鋼結構o目前我國的住宅結構仍以鋼結構只在磚混結構和鋼筋混凝土框架結構為主9!IndustrialConstructionVol.37!sulement2007 pp鋼結構在住宅領域的應用發(fā)展迅猛9但與國外相比仍有巨大的差距o鋼結構自身擁有許多優(yōu)點9隨著技術的進步9住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展9方方面面都為鋼結國內(nèi)建筑一直構住宅提供了廣闊舞臺o一直以來9污染環(huán)使用的實卜粘土磚9因為大量浪費土地資源我國將逐步限時禁止使

5、用o鋼結構因取材方便9境9用料省9可回收利用而顯現(xiàn)出較強的競爭力和良好的市場前景o同時鋼結構住宅的推廣將對我國住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到極大的促進作用ol.3 課題研究的目的及意義通過研究鋼結構焊接鋼梁不同工藝條件下的變形規(guī)律和火焰矯正的方法9找出產(chǎn)生變形的原因和火焰矯正法的特點9總結了規(guī)律9但很少甚至沒有提到型鋼和眾多異型鋼構件拼接在一起施焊后所產(chǎn)生的變形與校正9更沒有提到較難矯正的鋼構件!曲矯正o通過試驗9分析大型鋼柱實腹鋼梁焊接繪制關系草圖9的應力與變形變形與矯正的關系9可以簡單地找出加熱位置9從而編使在以后工作中9作 者I吳書亮 男 1973年3月出生 技師收稿日期I2006-12-08工業(yè)建

6、筑 2007牟第37卷增刊1059制更加實用的焊接工藝 在生產(chǎn)中少走彎路 節(jié)能降耗 提高生產(chǎn)效率 為騰飛的鋼結構事業(yè)做出貢獻 l.4 焊接殘余應力與焊接變形焊接過程中 焊縫加熱于液態(tài) 相鄰的金屬加熱到很高的溫度 然后再快速冷卻下來 各處溫度不冷卻的速度也不同 在熱脹冷縮和塑性變形的同影響下 必將產(chǎn)生應力 變形或裂紋 焊縫是靠一個移動的熱源加熱 然后逐次冷卻下來形成的 因此應力形成的大小和分布狀況比較復雜 如果焊接變形不予以校正 則會影響鋼結構的整體安裝 還會降低工程的安全可靠性 但鋼結構焊接成型后由于材料的線膨脹系數(shù) 彈性模量 焊件的形狀 屈服點 尺寸力所施加的力度及分幾次矯正 扭曲變形越大

7、外力用千斤頂頂住柱頂節(jié)點施加越大 選擇外力來源也可以用吊鏈絞拉或其他外力來源 板下邊緣一角向扭曲的反方向慢慢施加外力 此力達到使鋼柱反方向扭曲 是每次所需矯正量的1圖3 確定.3借 矯正位置后再逐點畫矯正線 此鋼柱是順時針扭 曲圖2 從柱頂看所扭曲的情況和溫度場等使得焊接應力變形十分復雜 有一部分大型鋼構件用機械校正是不能實現(xiàn)的 只能用鋼結構常用的火焰矯正法矯正 .5 校正變形的方法在生產(chǎn)過程中普遍采用的矯正方法主要有機械校正 火焰矯正兩種 但有些鋼構件焊接成型后是無法用機械校正的只能用火焰矯正法 火焰矯正的基本原理是產(chǎn)生新的變形抵消原來的焊接變形 但火焰矯正是一門較難操作的工作 方法掌握 溫

8、度控制不當還會造成鋼構件新的更大的變形 不恰當?shù)某C正產(chǎn)生的內(nèi)應力與焊接內(nèi)應力之和 負載應力迭加 因此火焰矯正要有豐富的實踐經(jīng)驗 1 矯正處烤火面積在同一個截面上不宜過大 要多選幾個點 2 宜用線型加熱方式 以改善加熱區(qū)的應力狀態(tài) 3 加熱溫度最高不超過700C 以下介紹一種高效扭曲矯正法 外力及自重應力 扭曲矯正法 實例分析.l 齊魯石化重鉚車間鋼柱為例(圖1>圖1 重鉚車間鋼柱此鋼柱材質為O345 鋼柱25t 承載260t行車一臺和小噸位行車一臺 在焊接完畢后側立 由于焊接殘余應力 場地不平等原因整體扭曲120mm 經(jīng)過用本文的方法校正 達到鋼結構GB50205001驗收標準 安裝順利

9、通過JGJ81 2002 順利地通過竣工驗收 .2 矯正方法將鋼柱側立 找一基準點垂直平臺 柱底水平側立 中卜線垂直于平臺 檢查柱頂?shù)呐で潭?位置及準確的扭曲數(shù)據(jù)來確定矯正方案 圖2 確定外1060圖3 施加外力后的情況.3 上翼板下翼板的線型加熱法及腹板的分段斷續(xù)線型加熱法 線與線的連接方法位置及角度(圖圖6>1 找出一處或幾處矯正的位置并畫好矯正線 線的斜度是以鋼柱軸線為基準 斜度是30 2 上翼板的矯正線是矯正點中卜雙向30 延長到翼板邊緣3腹板的矯正線是翼板矯正線與腹板矯正點交接點開始計算角度并且延長到腹板的另一個邊緣 相交于下翼板中卜4下翼板的矯正線是從腹板矯正線與下翼板矯正

10、點的交接點開始 30 角雙向延長至翼板邊緣 5上翼板烤火線至腹板中卜的烤火線與下翼板烤火線至腹板中卜的烤火線方向是相反的 6確定好烤火線及烤火方向后開始用火焰按烤火線及方向烤火加溫1-烤火方向圖4 鋼柱上翼板 焊接型鋼1-烤火方向至腹板中卜圖5 鋼柱腹板l222422正變形能力O只有熟練掌握校正原理才能編制出較好的矯正施工工藝O只有在校正后才能保證工程質1-烤火方向圖6 鋼柱下翼板 焊接型鋼)量O但在矯正的同時無形中增加了勞動強度和能源消耗O因此在鋼構件加工制造中一定要慎重9盡量采用合理的工藝措施減少變形O介紹本文中的矯正方法是根據(jù)工作實踐中所得9是從鋼結構橋梁工程大型的鋼結構構件結構比較的矯

11、正中演練出來的9復雜9用火焰矯正法相比來說比較適合O以上還特別提到線型矯正法和斜線矯正的方法9因為有它的好處9整體矯正變形大O此方法此方法局部變形小9與被烤的面積關是火焰校正法中的線型加熱方式9吊重2.4 齊魯石化重鉚車間行車梁村質為O345$%260t以此行車梁為例I)測量扭曲方法同鋼柱測量方法O1)測量完數(shù)據(jù)后把鋼梁平放在平臺上9把扭曲2嚴重的對稱兩角墊高9達到反使其他兩角自然下垂9變形效果O1-加肋筋;2-墊高墊塊圖7 行車梁)上翼板下翼板的線型加熱法及腹板的分段斷續(xù)線型加熱法9線與線的連接方法位置及角度加熱原理同鋼柱加熱原理9按矯正鋼柱同樣的烤火方法矯正9達到矯正效果為止O此矯正方法也

12、達到鋼結構 GB50205 2001)驗收標準9安裝檢驗順利通過 JGJ81 2002)并順利地通過竣工驗收O鋼結構焊接過程中9焊縫加熱處于液態(tài)9溫度很高9然后在快速冷卻下來9在熱脹冷縮和塑性變形的影響下金屬晶粒沿著受力的方向被拉長了9每個伸長的晶粒9受嚴重的歪扭9但其可通過再加熱使其變形減少9消除晶格的歪扭現(xiàn)象9使之重新回到穩(wěn)定位置O每種金屬都有一定的所需加熱溫度9該溫度一般與金屬的熔點高低有關9鋼的加熱溫度為450C左右O優(yōu)質的碳素結構鋼與低合金結構鋼的結構變形其火焰矯正溫度為450550CO鋼構件施焊后通過以上分析和實際情況9變形是必然的9所以必須要矯正O火焰矯正利用的普通的氧氣乙炔 或

13、其他的氣體火焰)9只需要普通的工具和設備O掌握矯正火焰局部加熱引起變形的規(guī)律是做好火焰矯正的關鍵9決定火焰矯正效果的因素主要是火焰加熱的位置和火焰加熱點溫度9不同的加熱位置可以矯正不同變形方向的變形9不同的加熱量9可獲得不同的矯系不大9達到所需烤溫度即可以達到矯正效果9此方法簡單易懂9節(jié)約能耗9在大型的鋼構件加工中已驗證過多次9效果非常好O另一優(yōu)點是不會帶來其他的負變形9比如型鋼扭曲的時候9上下翼板分別是直的9如果用其他的烤火方法很容易產(chǎn)生其他的變形 如I側彎)9扭曲矯正過來了9側彎又出來了9容易反復矯正9無形中增加了勞動強度O以上所用的斜線加熱法就可以避免出現(xiàn)其他的意外變形O 結 語現(xiàn)在的建

14、筑行業(yè)鋼結構因取材方便9用料省9可回收利用而顯現(xiàn)出較強的競爭力和良好的市場前景O可制造方面還是有一定的難度9尤其是在重鋼行業(yè)還有部分欠缺9在鋼結構產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上的時期還是要拿出精力來研究欠缺和不足的地方O本文所介紹的矯正方法6外力加火焰校正法7是火焰校正法中的火焰線型加熱方式9與被烤面積關系不大9所烤位置達到所需烤溫度即可以達到矯正效果9此方法簡單易懂9節(jié)約能耗9而且便于操作O局部變形小9整體矯正效果好9在矯正扭曲的同時不會帶來其他的負變形O用火焰矯正就是利用火焰加熱使其熱脹冷縮和塑性變形產(chǎn)生的應力與焊接內(nèi)應力6以變治變7達到矯正效果O本文介紹的大型鋼柱實腹鋼梁焊接后扭曲變形與校正工藝在大型的鋼構件加工中已實踐驗證過多次9山東省監(jiān)獄氣輪機制造車間鋼柱也是用此方法矯正的9吊重260t9可謂是成熟之例9效果非常好O1061大型鋼柱、實腹鋼梁焊接后扭曲變形與校正工藝作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次數(shù)：吳書亮， Wu Shuliang山東華興鋼構公司,濟南分公司,濟南,250103工業(yè)建筑INDUSTRIAL CONSTRUCTION2007,37(z1)1次本文讀者也讀過(10條)3. 田新.孫莉莉 焊接殘余變形成因、預防及矯正期刊論文-科技信息2