鋼結(jié)構(gòu)焊接變形火焰矯正方法探究

孫子祥

摘 要：本文在概述鋼結(jié)構(gòu)焊接變形和火焰矯正基本涵義的基礎(chǔ)上，給出了應(yīng)用火焰矯正常見的不同類型的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的方法，并在最后給出了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形火焰矯正的注意規(guī)范。希望本文的分析能為鋼結(jié)構(gòu)焊接變形火焰矯正方法探究提供理論借鑒和實踐參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu) 焊接變形 火焰矯正

中圖分類號：TG4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0083-01

當(dāng)前，制作和安裝廠房等建筑物廣泛應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)離不開焊接H型鋼立柱、主橫梁和撐。而這些構(gòu)件在焊接過程中都會存在不同程度的焊接變形問題，若不及時矯正鋼結(jié)構(gòu)焊接變形，不僅會影響鋼結(jié)構(gòu)的整體安裝，更會嚴(yán)重影響甚至降低建筑物的安全和可靠性。

對于鋼結(jié)構(gòu)焊接的不同變形，普遍應(yīng)用的矯正方法有人工矯正、機(jī)械矯正、火焰矯正和綜合矯正。機(jī)械矯會受設(shè)備和現(xiàn)場生產(chǎn)條件制約，特別是當(dāng)矯正負(fù)荷能力低于鋼材型號時就不適于采用?；鹧娉C正采用氣焊焊炬，方法簡單，機(jī)動靈活，也不需專門設(shè)備，還可用于大型船舶等巨型鋼結(jié)構(gòu)的變形矯正，因此被廣泛應(yīng)用。本文將對鋼結(jié)構(gòu)焊接變形火焰矯正進(jìn)行分析。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形和火焰矯正概述

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形是指在焊接鋼結(jié)構(gòu)過程中，施焊電弧高溫引起的直接變形和焊接完成后構(gòu)件的殘余變形現(xiàn)象。其中，焊接構(gòu)件殘余變形破壞性最強(qiáng)，也是影響焊接質(zhì)量的最主要因素，其會對鋼結(jié)構(gòu)的不同層次產(chǎn)生整體或局部的影響，因此可以將其分為整體殘余變形和局部殘余變形；整體殘余變形包括：彎曲變形、收縮變形、扭曲變形和錯邊變形，局部殘余變形包括：角變形和波浪變形，整體殘余變形是鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中發(fā)生較多的類型。

火焰矯正是指在一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求下，利用燃燒氣體釋放的熱量加熱變形構(gòu)件局部，從而利用伸長部位冷卻后的局部收縮抵消焊接變形，從而產(chǎn)生塑性變形的矯正過程。火焰矯正的常用方法有線狀加熱法、點狀加熱法和三角形加熱法。使用時應(yīng)特別注意控制火焰溫度和加熱位置。采用600 ℃～800 ℃的溫度加熱低碳鋼和普通低合金鋼，但由于需再次加熱，合金鋼要慎用。

2 應(yīng)用火焰矯正常見鋼結(jié)構(gòu)焊接變形

如上所述，鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件是焊接H型鋼柱、梁、撐。這些構(gòu)件都有著較大長度和高度，焊接后易產(chǎn)生彎曲或扭曲變形。焊接變形常用的點狀加熱法常用于矯正厚度在8 mm以下鋼板的波浪變形，線狀加熱法主要是用火焰在寬度方向的橫向擺動或沿直線方向的移動來進(jìn)行帶狀加熱，三角形加熱則多用于矯正彎曲變形。

針對不同的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形，火焰矯正的具體操作如下。

2.1 角變形火焰矯正

主要是矯正H型鋼柱、鋼梁、鋼撐的角變形。在控制加熱溫度為650 ℃的情況下，對準(zhǔn)焊縫外在翼緣板上面進(jìn)行縱向線狀加熱，可以采用直通加熱、鏈狀加熱或帶狀加熱法。由于寬度越大的加熱線，其橫向收縮也越大，所以當(dāng)橫向收縮大于縱向收縮時，要充分發(fā)揮加熱線橫向收縮作用。注意加熱線寬度一般是鋼板厚度的一半到2倍之間，加熱部位不要超過兩焊腳所控制范圍，不用水冷卻。線狀加熱過程中要把握火焰矯正的一般原則，即：一是不能反復(fù)加熱同一位置。二是加熱過程中不能同時澆水。

2.2 波浪變形火焰矯正

波浪變形的矯正要先找出凸起的波峰，并用圓點加熱法配合手錘矯正。加熱原點的直徑應(yīng)與鋼板厚度或波浪變形的面積大小成正比，但一般為5～9 cm。若加熱墊直徑用d表示，板厚用δ表示，則值加熱的計算公式是：d=（4δ+10）mm。因此，波浪變形的主要矯正方法是點狀加熱法，加熱點的分布可呈梅花形或鏈?zhǔn)矫茳c形。利用中溫矯正時烤嘴要從波峰起作螺旋形移動；當(dāng)溫度在600 ℃～700 ℃時，在加熱區(qū)邊緣放置手錘，并用大錘擊打手錘，以擠壓加熱區(qū)金屬，使其冷卻收縮后被拉平。這種矯正應(yīng)注意的事項一是溫度控制在750 ℃內(nèi)。二是一個圓點矯正完后再加熱第二個波峰點，以避免產(chǎn)生過大的收縮應(yīng)力。三是可以采用加水冷卻Q235鋼材以加快冷卻速度。

2.3 彎曲變形火焰矯正

注意是矯正柱、梁、撐的上拱與下?lián)霞皬澢?。方法有：一是對?zhǔn)翼緣板的縱長焊縫，采用從中間向兩端的線狀低溫或中溫加熱即可矯正，但加熱時兩條加熱帶要同步進(jìn)行，以避免發(fā)生彎曲和扭曲變形。盡管這種矯正法有利于減少焊接內(nèi)應(yīng)力，但其因為在縱向收縮的同時有較大的橫向收縮，所以較難掌握。二是線狀加熱翼緣板，三角形加熱腹板，這種方法較好。橫向線狀加熱寬度一般取20～90 mm，加熱由寬度中間向兩邊擴(kuò)展，兩人同時操作；后再分別加熱三角形。其寬度不超2倍板厚，三角形底邊應(yīng)與對應(yīng)翼板上線狀加熱寬度相等，加熱時從三角形頂部到中心向兩側(cè)擴(kuò)展直到底部，此過程要注意一層層加熱且溫度不能過高，否則易造成難矯正的凹陷變形。此外，以上三角形加熱方法也適用于構(gòu)件旁彎矯正。加熱時應(yīng)采用中溫矯正，澆水要少。

3 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形火焰矯正注意規(guī)范

鋼結(jié)構(gòu)制造中要慎用火焰矯正，盡量采用合理工藝措施減少變形，多采用機(jī)械矯正，以避免不恰當(dāng)矯正引起的柱、梁、撐縱應(yīng)力過高而降低承載安全系數(shù)的問題。當(dāng)不得不采用火焰矯正時，要注意以下規(guī)范。

一是選用CO2氣體保護(hù)焊、等離子弧焊和手工點弧焊等能量密度較高的焊接方法，以降低薄板焊接的變形量。

二是焊接線能量不宜過低，要考慮實際生產(chǎn)率。

三是對不對稱構(gòu)件的焊接要注意選用不同的焊接參數(shù)，以控制和調(diào)節(jié)彎曲變形，同時要選擇合理的裝配焊接順序。

四是焊接順序總的規(guī)律是先焊焊縫少的一側(cè)，盡可能采用對稱焊接方法截面形狀對稱結(jié)構(gòu)，采用機(jī)械或加熱預(yù)拉伸焊接薄板骨架，或同時使用，并裝配焊接骨架，防止波浪變形。

其他注意事項，包括：（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截面上不得過大，要多選幾個截面。（3）宜用點狀加熱方式，以改善加熱區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)。（4）加熱溫度不超過700 ℃。

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類很多，原因也有很多，有時候操作環(huán)境、焊工的操作技術(shù)和能力等也會影響到鋼結(jié)構(gòu)的形狀。所以，要有效解決鋼結(jié)構(gòu)焊接變形問題，需要綜合考慮恰當(dāng)?shù)暮附映C正方法，同時需要在實踐中不斷總結(jié)創(chuàng)新，以實現(xiàn)進(jìn)一步的矯正突破。

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