鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的火焰矯正施工方法

鄭加宇++孟慶欣

摘要：根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)同行相關(guān)資料，闡述鋼結(jié)構(gòu)變形的主要種類，介紹焊接變形的火焰矯正施工方法。

關(guān)鍵詞：火焰矯正；焊接變形；施工方法

目前，鋼結(jié)構(gòu)已在廠房建筑中得到廣泛的應(yīng)用。而鋼結(jié)構(gòu)廠房的主要構(gòu)件是焊接H型鋼柱、梁、撐。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。

焊接鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形超過技術(shù)設(shè)計(jì)允許變形范圍，應(yīng)設(shè)法進(jìn)行矯正，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。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)。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類、矯正方法作了一個(gè)粗略的分析。

一、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的種類與火焰矯正六劍客職教園（最大的免費(fèi)職教教學(xué)資源網(wǎng)站）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(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）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度以下），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。

（2）柱、梁、撐的上拱與下?lián)霞皬澢?。在翼緣板上，?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。

（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50-90mm，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=（48+10）mm（d為加熱點(diǎn)直徑；δ為板厚）計(jì)算得出值加熱。烤嘴從波峰起作螺旋形移動(dòng)，采用中溫矯正。當(dāng)溫度達(dá)到600-700度時(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度。

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度。C0-2氣體保護(hù)焊是以C0-2-氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊方法。

二、CO₂氣體保護(hù)焊的工藝特點(diǎn)分析

CO₂氣體保護(hù)焊具有焊接效率高、抗銹能力強(qiáng)、焊接變形小、冷裂傾向小、熔池可見性好、以及適用于全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)。究其不足主要是：很難使用交流電源，焊接飛濺多。特別是采用短路過渡形式時(shí)，在焊接過程會(huì)產(chǎn)生大量的金屬飛濺。造成大量金屬的損失，使熔敷率降低，焊后清理工作量增加。同時(shí)，飛濺的產(chǎn)生降低了電弧的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。此外采用短路過渡的CO₂體保護(hù)焊還存在焊縫成形差的工藝缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)為焊縫表面不光滑、熔深淺、焊縫成形窄而高，容易出現(xiàn)未熔合的焊接缺陷。所以要使CO₂氣體保護(hù)焊在工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛推廣和應(yīng)用，則必須解決和控制這些工藝問題。

三、焊接電源動(dòng)特性的構(gòu)成

所謂弧焊電源的動(dòng)特性，是指焊接電源對(duì)焊接電弧這樣的動(dòng)負(fù)載所輸出的電流和電壓與時(shí)間的關(guān)系，是衡量焊接電源對(duì)負(fù)載瞬變的反應(yīng)能力。對(duì)CO₂氣體保護(hù)焊來說，由于存在金屬熔滴的短路過渡，使負(fù)載狀態(tài)常在燃弧和短路之間切換。并且，從燃弧到短路以及從短路到燃弧的過渡過程，造成輸出電流和電壓的瞬時(shí)變化，對(duì)焊接飛濺和焊縫成形都存在著重大的影響。焊接飛濺受到電源動(dòng)特性直接影響的原因是：短路電流峰值的高低和增長(zhǎng)率的快慢直接受焊機(jī)動(dòng)態(tài)反應(yīng)快慢的影響。若動(dòng)態(tài)響應(yīng)太快，則短路電流峰值過高，增長(zhǎng)率過快，在短路液橋形成之前，就引起爆斷和飛濺，而形不成短路過渡形式，這種飛濺的特點(diǎn)是頻率較高、顆粒??；若動(dòng)態(tài)響應(yīng)太慢，則短路電流增長(zhǎng)率慢，峰值小，電流生產(chǎn)的磁收縮力不足以保證短路液橋的順利過渡，短路過渡時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的飛濺特點(diǎn)是：頻率較低，顆粒粗大。因此，要求焊接電源要具有恰當(dāng)?shù)亩搪冯娏髟鲩L(zhǎng)速度，以避免較大的飛濺。短路電流對(duì)焊接接頭的加熱、焊縫的熔深和成形的作用不大，影響焊縫的熔深和成形主要是燃弧能量，即燃弧的電流和電壓。由于焊接時(shí)存在短路過程，故電源電壓不能太高，則穩(wěn)態(tài)時(shí)的燃弧電流較小，所以短路結(jié)束后的電流變化過程是燃弧能力的重要組成部分。也就是說，焊機(jī)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)焊縫成形和熔深有重要的影響。動(dòng)特性越慢，短路結(jié)束后電流過渡時(shí)問越長(zhǎng)，所提供的燃弧能力越大，焊縫成形越好，熔深越大。但過慢的動(dòng)特性又會(huì)使電流增長(zhǎng)率過緩，而導(dǎo)致飛濺嚴(yán)重，甚至破壞電弧的穩(wěn)定性。所以，必須選用適當(dāng)?shù)膭?dòng)特性電源來保證焊接工藝的要求。