试谈钢结构焊接变形的火焰矫正

试谈钢结构焊接变形的火焰矫正

大连轩客建筑工程有限公司

摘要:对于现阶段钢结构施工工作而言,焊接是一项重要的工序,同时该技术也开始从建筑行业向其他制造业拓展,举例来说,压力容器的制造对于钢结构焊接也有了一定的依赖度,甚至可以说钢结构的焊接工艺质量会直接影响到锅炉结构的整体稳定性。在很多情况下,钢结构都会出现一定的变形问题,如果不加以有效处理,在后续使用中就会形成一定的事故隐患。为了应对该问题,可以应用火焰矫正来加以处理。

关键词:钢结构;焊接变形;火焰矫正

对于轴类零件的弯曲部位上的弯曲最高点部位,直接应用氧乙炔焰点热,这样的加工方式就是火焰矫正。在火焰矫正的过程中,可以通过对该点进行加热,让其自行膨胀,因此轴的整体弯曲程度就会增加,之后即可以进行淬火,使其迅速冷却,受此影响,轴的两端即会出现上挠,在这个过程中,上挠部分所产生的弯曲度,即是矫正量。但是本工序对于操作人员的技术水平有较高的要求。

1钢结构焊接变形成因分析

钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题,如果焊接变形不予以矫正,则不仅影响结构整体安装,还会降低工程的安全可靠性。

在加工阶段,导致钢结构出现焊接变形问题的原因主要可以分为两个类型,分别是热量控制问题以及残余应力问题。

从实质上来看,焊接这种加工方式就是对金属材料进行加热,之后定型、冷却。结合现有的工艺来看,该操作需要应用高温电弧来完成,因而对于热量的准确控制就极为重要。在焊接过程中,金属在受热的情况下,就会出现塑性变形,如热量控制不当,则会出现变形过度的问题。

在外力消除后,或由于温度不均匀的情况下,仍然存在于物体之内的不均匀温度场等等的影响下,物体内的内应力也将会被打破,这样的问题就是内应力。现有的大多数机械加工方式以及强化工艺都会造成残余应力问题的出现。举例来说,在机械加工过程中,如果吃刀量过大,也同样很容易引起该问题,出现热力变形。

除此之外,也会由于其他原因而产生变形,举例来说,在材料的运输过程中导致的在碰撞或后续使用当中过载等等。

所谓火焰矫正法就是利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形,使长金属纤维在冷却后变短,即产生压缩塑性变形,使金属纤维长短一致,从而消除了变形,达到矫正的目的。火焰矫正法简单、灵活、快速、效率高、效果好,在实际工作中应用甚广。在使用时应控制温度和加热位置。由于需要再次加热,对合金钢等慎用。

2火焰矫正施工应用建议

钢构件焊接变形火焰矫正的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑产生的变形,火焰矫正法使用的工具主要是气焊或气割枪,或专用的火焰矫正加热枪。点状加热法就是加热区呈小面积的圆形;线状加入法。就是加热区呈长带状,长带的宽窄随板厚改变,板厚越大,加热线越宽,其特点是宽度方向收缩大,长度方向收缩小;三角形加热法。就是加热区呈等腰三角形,底边在工件的边缘,其特点是收缩量从三角形的顶点起沿等腰逐渐增大。

2.1根据具体部位来确定矫正方法

柱、梁、撑的上供与下挠及弯曲变形的矫正方法。在翼缘板上,由中间向两端作线状加热,即可矫正弯曲变形。值得注意的是,在施工中为了避免产生新的弯曲和扭曲变形,两条加热带要同步进行。可采取低温矫正法或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力。翼板上作线状加热,在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形,效果显著,横向线加热宽度一般取20—90MM,板厚小时,加热宽度要窄一些,加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行,再分别加热三角形,三角形的宽度不应超过板厚的两倍,三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始,然后向中心两侧扩展,一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板的温度不能太高,否则造成凹陷不平很难修复。翼缘板的角变形矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面纵向线状加热,加热时对准焊缝外,加热温度控制在650°C以下且加热范围不超过两焊脚所控制的范围。

2.2加热矫正应用建议

使用线状加热式矫正方法时,应当避免出现在同一结构构件处反复展开加热工作的情况,加热处理期间,避免通过浇水的方法实现冷却的目的。三角加热法的可用范围比较广,主要可在矫正出现旁弯变形情况的构件。加热处理过程中,应当减少浇水量,采用中温。如果需对结构中经常使用的撑腹板、梁与柱构件出现的波浪式变形实施矫正,应当先确定波峰,联合使用手锤与圆点加热技术,合理设置圆点的半径数值,如果波浪形所占的面积过大或者钢板比较厚,可尝试延长直径。实际温度在600℃到700℃之间时,可在加热区域的边缘部位摆放手锤,而后通过大锤来对手锤进行击打,挤压加热区域内的金属材料,冷却处理后实施拉平处理。

矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点。为加快冷却速度,可对Q235钢材进行加水冷却。这种加热方法属于点状加热法,加热点的分布可呈梅花形或链式密点形,但加热温度控制在750°C以下。

3火焰矫正中的要点

在前文分析中我们已经知道,焊接工序的实质就是针对金属材料进行加热和冷却,在正常情况下,也需要注意其中的一些加工要点。焊接质量的控制有助于减少钢结构的变形,在这个过程中可以应用一些物理矫正手段。如果这种物理手段无法起到相应的矫正效果,则可以应用火焰矫正,但是相应地,火焰矫正对于工艺技术水平有较高的要求,加之配件焊接质量方面也需要达到相应的质量,尤其是焊接线的控制。除此之外,还要注意最好选用点状加热手段,时加热区形成更稳定的应力状态,控制加热温度,使其在700℃以下,可增加烤火截面的数量,正确选择烤火位置,避免将其设定到应力最大的主梁构件截面处。

4总结

结合现在钢结构材料的发展情况来看,其自身结构变形问题的出现,会在使用过程中导致出现一定的安全隐患,所以需要行业内对该问题给予足够的重视。但是在多数情况下,该问题可以通过火焰矫正这样的工艺来加以消除,是一种重要的补救措施。但是该技术对于加工工艺有较高的要求,需要达到较高的精密度才能取得应有的效果。本文结合钢结构变形的成因总结了一些火焰矫正技术的要点,希望可以给相关结构处理工作的开展提供一些参考。

参考文献:

[1]陈龙,王笛,剡建军.钢结构焊接变形的火焰矫正施工思考[J].化工管理,2017(09):55.

[2]张轶.浅谈建筑钢结构焊接变形的控制措施[J].建材与装饰,2017(32).

[3]史慧.钢结构焊接变形和焊接应力控制分析[J].四川水泥,2017(12):329+338.

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