目前,鋼結構已在廠(chǎng)房建筑中得到廣泛應用。而鋼結構廠(chǎng)房的主要構件是焊接H型鋼柱、梁、撐。這些構件在制作過(guò)程中都存在焊接變形問(wèn)題,如果焊接變形不予以矯正,則不僅影響結構整體安裝,還會(huì )降低工程的安全可靠性。
焊接鋼結構產(chǎn)生的變形超過(guò)技術(shù)設計允許變形范圍,應設法進(jìn)行矯正,使其達到符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。實(shí)踐證明,多數變形的構件是可以矯正的。矯正方法都是設法造成新的變形來(lái)抵消已經(jīng)發(fā)生的變形。
在生產(chǎn)過(guò)程中普遍應用的矯正方法,主要有機械矯正、火焰矯正和綜合矯正;鹧娉C正是一門(mén)較難操作的工藝,方法掌握、溫度控制不當會(huì )造成構件新的更大變形。因此,火焰矯正要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗。本文對鋼結構焊接變形的種類(lèi)、矯正方法作一粗略分析。
一、鋼結構焊接變形的種類(lèi)與火焰矯正
鋼結構的主要構件是焊接H型鋼柱、梁、撐。焊接變形經(jīng)常采用以下3種火焰矯正方法:1)線(xiàn)狀加熱法;2)點(diǎn)狀加熱法;3)三角形加熱法;鹧娉C正時(shí)的加熱溫度(材質(zhì)為低碳鋼)為: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(shí)加熱溫度不宜過(guò)高,過(guò)高會(huì )引起金屬變脆、影響沖擊韌性。16Mn在高溫矯正時(shí)不可用水冷卻,包括厚度或淬硬傾向較大的鋼材。
二、針對各種變形采取的措施
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(對準焊縫外)縱向線(xiàn)狀加熱(加熱溫度控制在650度以下),注意加熱范圍不超過(guò)兩焊腳所控制的范圍,所以不用水冷卻。線(xiàn)狀加熱時(shí)要注意:1)不應在同一位置反復加熱;2)加熱過(guò)程中不要進(jìn)行澆水。這兩點(diǎn)是火焰矯正一般原則。
2.柱、梁、撐的上拱與下?lián)霞皬澢?/p>
1)在翼緣板上,對著(zhù)縱長(cháng)焊縫,由中間向兩端作線(xiàn)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(jìn)行?刹扇〉蜏爻C正或中溫矯正法。這種方法有利于減少焊接內應力,但這種方法在縱向收縮的同時(shí)有較大的橫向收縮,較難掌握。
2)翼緣板上作線(xiàn)狀加熱,在腹板上作三角形加熱。
用這種方法矯正柱、梁、撐的彎曲變形,效果顯著(zhù),橫向線(xiàn)狀加熱寬度一般取20~90毫米,板厚小時(shí),加熱寬度要窄一些,加熱過(guò)程應由寬度中間向兩邊擴展。線(xiàn)狀加熱最好由兩人同時(shí)操作進(jìn)行,再分別加熱三角形。三角形的寬度不應超過(guò)板厚的2倍,三角形的底與對應的翼板上線(xiàn)狀加熱寬度相等。加熱三角形從頂部開(kāi)始,然后從中心向兩側擴展,一層層加熱直到三角形的底為止。加熱腹板時(shí)溫度不能太高,否則造成凹陷變形,很難修復。
三、角形加熱方法同樣適用于構件的旁彎矯正。加熱時(shí)應采用中溫矯正,澆水要少。
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(diǎn)加熱法配合手錘矯正。加熱圓點(diǎn)的直徑一般為50~90毫米。當鋼板厚度或波浪形面積較大時(shí)直徑也應放大,可按d=(4δ+10)毫米(d為加熱點(diǎn)直徑;δ為板厚)計算得出。加熱烤嘴從波峰起作螺旋形移動(dòng),采用中溫矯正。當溫度達到600~700度時(shí),將手錘放在加熱區邊緣處,再用大錘擊手錘,使加熱區金屬受擠壓,冷卻收縮后被拉平。矯正時(shí)應避免產(chǎn)生過(guò)大的收縮應力。矯完一個(gè)圓點(diǎn)后再加熱第二個(gè)波峰點(diǎn),方法同上。為加快冷卻速度,可對Q235鋼材進(jìn)行加水冷卻。這種矯正方法屬于點(diǎn)狀加熱法,加熱點(diǎn)的分布可呈梅花形或鏈式密點(diǎn)形。注意溫度不要超過(guò)750度。
結語(yǔ)
火焰矯正引起的應力與焊接內應力一樣都是內應力。不恰當的矯正產(chǎn)生的內應力與焊接內應力和負載應力迭加,會(huì )使柱、梁、撐的縱應力超過(guò)允許應力,從而導致承載安全系數的降低。因此在鋼結構制造中一定要慎重,盡量采用合理的工藝措施以減少變形,矯正時(shí)盡可能采用機械矯正。當不得不采用火焰矯正時(shí)應注意以下幾點(diǎn):1)烤火位置不得在主梁最大應力截面附近;2)矯正處烤火面積在一個(gè)截面上不得過(guò)大,要多選幾個(gè)截面;3)宜用點(diǎn)狀加熱方式,以改善加熱區的應力狀態(tài);4)加熱溫度最好不超過(guò)700度。
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