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在钢结构工程建设中,由于焊接变形直接影响钢构件、钢结构的安装及其使用功能。并因承载时产生了附加的弯矩、次应力等而间接影响钢结构工程的使用性能,所以焊接变形的控制是很重要的。
根据焊接变形产生原因和影响因素,可以采取以下控制变形的错施:
1.减小焊缝截面积:在得到完好、无超标缺陷焊缝的前提下,尽可能采用较小的坡口的尺寸(角度和间隙)。
2.对于屈服强度MPa以下,淬硬性不强的钢材采用较小的热输入,尽可能不预热或适当降低预热、层间温度:优先采用热输人较小的焊接方法、如CO2气体保护焊。
3.厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。
4.在满足设计要求情况下,纵向加强板和横向加劲肋的焊接可采用间断焊接法。
5.双面均可焊接操作时,要采用双面对称坡口,并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序。
6.T形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝。
7.采用焊前反变形方法控制焊后的角变形。
8.采用刚性夹具固定法控制焊后变形。
9.采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形,如H型钢纵向焊缝每米长可预留0.5mm-0.7mm,每对横筋对应的型钢长度可预留0.5mm、采用预留周长法补偿圆柱管构件的焊缝纵向及横向收缩变形,如板厚大于10mm时,每个纵向及环向焊缝均预留2.0mm周长。
10.对于长构件的扭曲,主要靠提高板材平整度和构件组装精度,使坡口角度和间隙准确,电弧的指向或对中准确,以使焊缝角变形和翼板及腹板纵向变形值沿构件长度方向一致。
11.设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸;合理布置焊缝,除了要避免焊缝密集以外,还应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴,并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。
12.在焊缝众多的构件组焊时或钢结构工程安装时,要采取合理的焊接顺序。
焊接变形的控制与矫正改进焊接设计——
(1)尽量减少焊缝数量
在设计焊缝结构时应当避免不要的焊缝,尽量选用型钢、冲压件代替焊接件、以减少肋板数量来减少焊接和矫正变形的工作量。
(2)合理选择焊缝形状及尺寸
对于板厚较大份额对接接头应选X型坡口代替V型坡口。减少熔敷金属总量以减少焊接变形。在保证有足够能力的条件下,应尽量选用较小的焊缝尺寸。对于不需要进行强度计算的T形接头,应选用工艺上合理的最小焊脚尺寸。并且采用断续焊缝比连续焊缝更能减少变形。
当按设计计算确定T形接头角焊缝时,应采用连续焊缝,不应采用与之等强的断续焊缝,并应采用双面连续焊缝代替等强度的单面连续焊缝,以减小焊角尺寸。
对于受力较大的T形或十字接头,在保证相同强度的条件下,应采用开破口的角焊缝,这样比一般角焊缝可大大减少焊缝金属、减少焊缝变形量。
(3)合理设计结构形式及焊缝位置
设计结构时应考虑焊接工作量最小以及部件总装时的焊接变形量最小。对于薄板结构,应选合适的板厚、减少骨架间距及焊角尺寸,以提高结构的稳定性、减少波浪变形。此外,还应尽量避免设计曲线形结构。因为采用平面可使固定状态下的焊接装备比较简单,易于控制焊接变形。
由于焊缝的横向收缩通常比纵向收缩显著,因此应尽量将焊缝布置在平行于要求焊接变形量最小的方向。焊缝的位置应尽量靠近截面中心轴,并且尽量对称于该中心轴,以减少结构的弯曲变形
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