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帮帮忙 钢结构工程施工中变形质量通病防治

王朝干货·作者佚名  2011-12-05
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钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等优点,在现代建筑工程中广泛应用,发达国家绝大多数商业办公娱乐体育展览等公共建筑以及广播电视通讯设施建筑均为钢结构。近年来,随着我国经济实力的增强和技术水平的提高,钢结构在我国各类建筑中得到越来越普遍的应用,可以预见,随着我国现代化的发展,建筑市场必将成为钢材应用的主要领域之一,钢结构势必日益成为我国工程建设的主要结构体系。

随着科学技术的发展、社会生产力的提高、市场竞争日益激烈,人们已经意识到提高产品质量和服务质量是争取顾客、占领市场和发展企业的根本保证,在钢结构工程施工生产中亦是如此。

当前,我国钢结构产业的发展有了可喜的进步,建设部也将钢结构工程技术列入“十五”期间国家重点推广的十大新技术之一。然而,与钢结构工程迅速发展形势形成鲜明对比的是钢结构工程施工质量较难保证,这在钢结构工程发展过程中是个影响较大的瓶颈因素,因此如何提高钢结构工程施工质量一直是工程人员探讨的问题。

钢结构工程质量就是钢结构工程产品适合于某种规定的用途, 满足人们要求所具备的质量特性的程度。在钢结构工程施工过程中总是存在着这样或那样的质量通病,其中焊接变形、焊接应力的存在等一系列问题就是比较严重比较让人头疼的。在焊接过程中,因为钢材单面受热,再加上受热以后钢板本身的部分残余应力释放,必然导致受热不均的变形,如图1所示。

为保证焊接结构质量、减小焊接变形、减小焊接应力的产生,在钢结构生产过程中包括好多工艺流程,我们最应该把握这些工艺流程。

1 工艺流程

1)焊接结构设计时焊缝布置的位置宜采用对称;尽量减少焊缝和不等规格或异种钢材焊接以防止产生焊接应力、导致焊接变形和裂缝等缺陷。

2)焊接时应合理选择焊接顺序,如采用对称法、分段逆向法和跳焊法等措施。

3)焊接预热要求:在低温条件下为了防止焊接产生裂缝,当焊接厚度大于34mm的普通碳素结构钢和厚度大于或等于30mm的低合金结构钢、焊接地点环境低于0℃时,均应进行预热。其预热的作用:①防止焊接区域金属的温度梯度突然变化,减慢冷却速度;②降低残余应力;③有利于氢的逸出。

2 控制焊接温度

焊接预热的温度及层间温度宜控制在100~150℃,预热区应在焊接坡口两侧各80~100mm范围内进行。

一般在低温、大厚度和大刚度条件下焊接的低合金结构钢,应按其不同厚度、强度等级进行预热或作焊后热处理,不同环境温度下焊接16Mn钢和几种热轧、正火钢的焊前预热温度及焊后热处理技术指标见表1和表2。

在焊接过程中应充分保证焊缝的自由收缩以减少焊接应力,避免产生裂纹。在保证焊缝质量的前提下采用适量的电流快速施焊,以减少热影响区和温度差,减少焊接变形和焊接应力。

焊接立体构件时应使焊缝的收缩力矩互相抵消,或由多名焊工同时对称施焊,以达到减少焊接变形和焊接应力的目的。

3 采取措施

1)构件组装规模 小型构件可依次组装,点焊固定后用合理的焊接顺序依次完成;对大型构件可分部组装,焊后矫正,再总装成整体。

2)取反变形措施 即在焊前进行组装时,先将焊件向与焊接后产生变形相反的方向进入人为的适量变形,以便达到焊后抵消变形的目的。

3)增加刚性 用刚性较大的夹具将焊件固定,以增大焊件的刚度,这对减小焊接变形很有效。缺点是焊完撤夹具后焊件还有少许变形,切焊接应力较大,应与反变形措施配合使用效果较好。

4)减小焊接应力 除在选择焊接顺序时注意它对焊接应力的影响外,还可采用预热、锤击和整体回火等方法以减小和消除焊接应力。

5)矫正措施 焊接变形中有纵向收缩和横向收缩,产生角变形、弯曲变形、波浪变形及扭曲等变形。

4 矫正方法及注意事项

对于焊接结构应采取各种有效措施以防止或减小变形,当这些变形超过现行规范的规定时必须加以矫正。在钢结构制造中常用的有机械矫正法和火焰矫正法两种。

机械矫正法就是利用机械力的作用来矫正变形,常用的工具有千斤顶、螺旋拉紧器和压力机等。

火焰矫正法就是把焊接变形相对部位的金属局部加热到热塑状态,利用不均匀加热引起的变形来矫正焊接结构已经发生的变形,这种方法只需普通气焊所用的工具和设备。

矫正时应注意监控以下事项:

1)用机械矫正时应加垫保护结构件表面,以防产生不允许的0.5损伤痕迹。

2)冷矫正时应注意温度,矫正普通碳素钢时的环境温度低于-16℃和低合金结构钢构件的环境温度低于-12ºC时都不得进行冷矫正。

3)热矫正时对普通碳素结构钢和低合金结构钢都可以采用加热方法矫正,其加热温度应严禁超过正火(900℃)的温度;加热矫正后的低合金结构钢必须缓慢冷却,必要时可用保温材料覆盖或放于炉中进行冷却。

4)钢结构中的零部件在冷矫正时的最小曲率半径和最大弯曲矢高的允许值,应按设计要求进行;当设计无要求时可参照表2中所列数值。

在钢结构工程的生产过程中总会存在这样那样的问题,只有在实践中运用我们的知识和经验才能更好地去解决问题,从而有效地提高钢结构工程的质量,使钢结构工程更好地应用于人民的生产和生活。

钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等优点,在现代建筑工程中广泛应用,发达国家绝大多数商业办公娱乐体育展览等公共建筑以及广播电视通讯设施建筑均为钢结构。近年来,随着我国经济实力的增强和技术水平的提高,钢结构在我国各类建筑中得到越来越普遍的应用,可以预见,随着我国现代化的发展,建筑市场必将成为钢材应用的主要领域之一,钢结构势必日益成为我国工程建设的主要结构体系。

随着科学技术的发展、社会生产力的提高、市场竞争日益激烈,人们已经意识到提高产品质量和服务质量是争取顾客、占领市场和发展企业的根本保证,在钢结构工程施工生产中亦是如此。

当前,我国钢结构产业的发展有了可喜的进步,建设部也将钢结构工程技术列入“十五”期间国家重点推广的十大新技术之一。然而,与钢结构工程迅速发展形势形成鲜明对比的是钢结构工程施工质量较难保证,这在钢结构工程发展过程中是个影响较大的瓶颈因素,因此如何提高钢结构工程施工质量一直是工程人员探讨的问题。

钢结构工程质量就是钢结构工程产品适合于某种规定的用途, 满足人们要求所具备的质量特性的程度。在钢结构工程施工过程中总是存在着这样或那样的质量通病,其中焊接变形、焊接应力的存在等一系列问题就是比较严重比较让人头疼的。在焊接过程中,因为钢材单面受热,再加上受热以后钢板本身的部分残余应力释放,必然导致受热不均的变形,如图1所示。

为保证焊接结构质量、减小焊接变形、减小焊接应力的产生,在钢结构生产过程中包括好多工艺流程,我们最应该把握这些工艺流程。

1 工艺流程

1)焊接结构设计时焊缝布置的位置宜采用对称;尽量减少焊缝和不等规格或异种钢材焊接以防止产生焊接应力、导致焊接变形和裂缝等缺陷。

2)焊接时应合理选择焊接顺序,如采用对称法、分段逆向法和跳焊法等措施。

3)焊接预热要求:在低温条件下为了防止焊接产生裂缝,当焊接厚度大于34mm的普通碳素结构钢和厚度大于或等于30mm的低合金结构钢、焊接地点环境低于0℃时,均应进行预热。其预热的作用:①防止焊接区域金属的温度梯度突然变化,减慢冷却速度;②降低残余应力;③有利于氢的逸出。

2 控制焊接温度

焊接预热的温度及层间温度宜控制在100~150℃,预热区应在焊接坡口两侧各80~100mm范围内进行。

一般在低温、大厚度和大刚度条件下焊接的低合金结构钢,应按其不同厚度、强度等级进行预热或作焊后热处理,不同环境温度下焊接16Mn钢和几种热轧、正火钢的焊前预热温度及焊后热处理技术指标见表1和表2。

在焊接过程中应充分保证焊缝的自由收缩以减少焊接应力,避免产生裂纹。在保证焊缝质量的前提下采用适量的电流快速施焊,以减少热影响区和温度差,减少焊接变形和焊接应力。

焊接立体构件时应使焊缝的收缩力矩互相抵消,或由多名焊工同时对称施焊,以达到减少焊接变形和焊接应力的目的。

3 采取措施

1)构件组装规模 小型构件可依次组装,点焊固定后用合理的焊接顺序依次完成;对大型构件可分部组装,焊后矫正,再总装成整体。

2)取反变形措施 即在焊前进行组装时,先将焊件向与焊接后产生变形相反的方向进入人为的适量变形,以便达到焊后抵消变形的目的。

3)增加刚性 用刚性较大的夹具将焊件固定,以增大焊件的刚度,这对减小焊接变形很有效。缺点是焊完撤夹具后焊件还有少许变形,切焊接应力较大,应与反变形措施配合使用效果较好。

4)减小焊接应力 除在选择焊接顺序时注意它对焊接应力的影响外,还可采用预热、锤击和整体回火等方法以减小和消除焊接应力。

5)矫正措施 焊接变形中有纵向收缩和横向收缩,产生角变形、弯曲变形、波浪变形及扭曲等变形。

4 矫正方法及注意事项

对于焊接结构应采取各种有效措施以防止或减小变形,当这些变形超过现行规范的规定时必须加以矫正。在钢结构制造中常用的有机械矫正法和火焰矫正法两种。

机械矫正法就是利用机械力的作用来矫正变形,常用的工具有千斤顶、螺旋拉紧器和压力机等。

火焰矫正法就是把焊接变形相对部位的金属局部加热到热塑状态,利用不均匀加热引起的变形来矫正焊接结构已经发生的变形,这种方法只需普通气焊所用的工具和设备。

矫正时应注意监控以下事项:

1)用机械矫正时应加垫保护结构件表面,以防产生不允许的0.5损伤痕迹。

2)冷矫正时应注意温度,矫正普通碳素钢时的环境温度低于-16℃和低合金结构钢构件的环境温度低于-12ºC时都不得进行冷矫正。

3)热矫正时对普通碳素结构钢和低合金结构钢都可以采用加热方法矫正,其加热温度应严禁超过正火(900℃)的温度;加热矫正后的低合金结构钢必须缓慢冷却,必要时可用保温材料覆盖或放于炉中进行冷却。

4)钢结构中的零部件在冷矫正时的最小曲率半径和最大弯曲矢高的允许值,应按设计要求进行;当设计无要求时可参照表2中所列数值。

在钢结构工程的生产过程中总会存在这样那样的问题,只有在实践中运用我们的知识和经验才能更好地去解决问题,从而有效地提高钢结构工程的质量,使钢结构工程更好地应用于人民的生产和生活。

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