焊接Ｈ型鋼變形矯正的施工方法

劉　斌

摘要：根據(jù)工廠制作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，簡(jiǎn)述鋼結(jié)構(gòu)變形的主要種類，分析焊接變形的施工方法。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 焊接 變形 施工

0 引言

當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)已在建筑工程、裝飾工程中得到廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件是焊接H型鋼柱（包括格構(gòu)式鋼柱）、梁以及穩(wěn)定系統(tǒng)。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(huì)降低工程的安全可靠性。

對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)采取各種有效措施以防止或減小變形，當(dāng)這些變形超過現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定時(shí)必須加以矯正。使其達(dá)到符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。實(shí)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(dá)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(jī)械矯正、火焰矯正和綜合矯正。在鋼結(jié)構(gòu)制造中常用的有機(jī)械矯正法和火焰矯正法兩種。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的火焰矯正

火焰矯正法就是把焊接變形相對(duì)部位的金屬局部加熱到熱塑狀態(tài)，利用不均勻加熱引起的變形來矯正焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生的變形，這種方法只需普通氣焊所用的工具和設(shè)備。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(huì)造成構(gòu)件新的更大變形。因此，火焰矯正要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。下面對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類、矯正方法作一個(gè)粗略的分析。

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(diǎn)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(shí)的加熱溫度(材質(zhì)為低碳鋼)

低溫矯正500℃600℃冷卻方式：水

中溫矯正600℃700℃冷卻方式：空氣和水

高溫矯正700℃800℃冷卻方式：空氣

注意事項(xiàng)：火焰矯正時(shí)加熱溫度不宜過高，過高會(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。

1.1 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(duì)準(zhǔn)焊縫外)縱向線狀加熱(加熱溫度控制在650℃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(shí)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(jìn)行澆水。這兩點(diǎn)是火焰矯正一般原則。

1.2 柱、梁、撐的上拱與下?lián)霞皬澢僭谝砭壈迳?，?duì)著縱長(zhǎng)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(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(nèi)應(yīng)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，橫向線狀加熱寬度一般取20mm 90mm，板厚小時(shí)，加熱寬度要窄一些，加熱過程應(yīng)由寬度中間向兩邊擴(kuò)展。線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(yīng)超過板厚的2倍，三角形的底與對(duì)應(yīng)的翼板上線狀加熱寬度相等。加熱三角形從頂部開始，然后從中心向兩側(cè)擴(kuò)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(fù)。

注：以上三角形加熱方法同樣適用于構(gòu)件的旁彎矯正。加熱時(shí)應(yīng)采用中溫矯正，澆水要少。

1.3 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50mm一90mm，當(dāng)鋼板厚度或波浪形面積較大時(shí)直徑也應(yīng)放大，可按d=(43+10)mm(d為加熱點(diǎn)直徑；8為板厚)計(jì)算得出值加熱?？咀鞆牟ǚ迤鹱髀菪我苿?dòng)，采用中溫矯正。當(dāng)溫度達(dá)到600℃一700℃時(shí)，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(shí)應(yīng)避免產(chǎn)生過大的收縮應(yīng)力。矯完一個(gè)圓點(diǎn)后再進(jìn)行加熱第二個(gè)波峰點(diǎn)，方法同上。為加快冷卻速度，可對(duì)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?zhǔn)矫茳c(diǎn)形。注意溫度不要超過750℃。

總之，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(fù)載應(yīng)力迭加，會(huì)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(shí)盡量可能采用機(jī)械矯正。

當(dāng)不得不采用火焰矯正時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(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(gè)截面上不得過大，要多選幾個(gè)截面；

(3)宜用點(diǎn)狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)；

(4)加熱溫度最好不超過700℃。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形機(jī)械矯正

機(jī)誠(chéng)矯正法就是利用機(jī)械力的作用來矯正變形，常用的工具有千斤頂、螺旋拉緊器和壓力機(jī)等。

2.1 矯正型鋼

在焊接施工前，要對(duì)單料用翼緣調(diào)直機(jī)進(jìn)行矯正，矯正完成后，目測(cè)及直尺檢查。其端部應(yīng)進(jìn)行平頭切割，所用設(shè)備為端頭銑床，端部銑平。

2.2 鋼柱校正

鋼柱垂直度校正用經(jīng)緯儀或吊線錘檢驗(yàn)，當(dāng)有偏差時(shí)采用千斤頂進(jìn)行校正，標(biāo)高校正用千斤頂將底座少許抬高，然后增減墊板厚度，柱腳校正無誤后立即緊固地腳螺栓，待鋼柱整體校正無誤后在柱腳底板下澆筑細(xì)石混凝土固定。

2.3 鋼梁校正

鋼梁軸線和垂直度的測(cè)量校正，校正采用千斤頂和倒鏈進(jìn)行，校正后立即進(jìn)行固定。

3 鋼結(jié)構(gòu)綜合矯正

綜合矯正是把機(jī)械矯正、火焰矯正以及施工前準(zhǔn)備工作和施工中的一些技巧的綜合。例如，鋼梁吊裝時(shí)隨吊隨用經(jīng)緯儀校正，有偏差隨時(shí)糾正。鋼結(jié)構(gòu)吊裝過程嚴(yán)格執(zhí)行(GB50205—95鋼結(jié)構(gòu)施工及驗(yàn)收規(guī)范》及(GB50221—95鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定表標(biāo)準(zhǔn)》等。

參考文獻(xiàn):

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