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鋼結(jié)構(gòu)和厚板焊接中出現(xiàn)的質(zhì)量問題和解決辦法

2019-08-26 14:53:00
孫輝
原創(chuàng)
7598
摘要:鋼柱、鋼梁一般采用工廠加工,現(xiàn)場(chǎng)安裝的施工方法,對(duì)于厚板焊接容易出現(xiàn)板材層狀撕裂、整體變形(如撓曲、扭曲變形)、接頭應(yīng)力集中、焊縫產(chǎn)生裂紋及夾渣等質(zhì)量問題,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安全使用產(chǎn)生較大影響。

鋼柱、鋼梁一般采用工廠加工,現(xiàn)場(chǎng)安裝的施工方法,對(duì)于厚板焊接容易出現(xiàn)板材層狀撕裂、整體變形(如撓曲、扭曲變形)、接頭應(yīng)力集中、焊縫產(chǎn)生裂紋及夾渣等質(zhì)量問題,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安全使用產(chǎn)生較大影響。


措施

在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段,為減少厚板焊接易產(chǎn)生的質(zhì)量問題,從焊接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)到構(gòu)件制作與工地安裝焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行精心設(shè)計(jì),并與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行詳細(xì)溝通。

(1)焊接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在T形、十字形及角接接頭設(shè)計(jì)中,當(dāng)翼緣板厚度不小于20mm時(shí),為避免或減少使母材板厚方向承受較大的焊接收縮應(yīng)力,宜采取相關(guān)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)。

(2)構(gòu)件制作與工地安裝焊接構(gòu)造設(shè)計(jì)

要求焊縫與母材等強(qiáng)的對(duì)接接頭,其縱橫兩方向的對(duì)接焊縫,宜采用T形交叉;交叉點(diǎn)的距離不宜小于200mm,且拼接料的長(zhǎng)度和寬度不宜小于300mm;焊接箱形組合梁、柱的縱向焊接縫,宜采用全焊接透或部分焊透的對(duì)接焊縫;要求全焊透時(shí),應(yīng)采用襯墊單面焊;只承受靜荷載的焊接組合H形梁、柱的縱向連接焊縫,當(dāng)腹板厚度大于25mm時(shí),宜采用全焊透焊縫或部分焊透焊縫;箱型柱與隔板的焊接,應(yīng)采用全焊透焊縫;對(duì)無(wú)法進(jìn)行電弧焊接的焊縫,宜采用電渣焊接,且焊縫宜對(duì)稱布置。H形框架柱安裝拼接拼裝接頭宜采用高強(qiáng)螺栓和焊接組合節(jié)點(diǎn)或全焊接節(jié)點(diǎn),采用全焊接節(jié)點(diǎn)時(shí),翼緣板應(yīng)采用單V形坡口加襯墊全焊透焊縫,腹板厚度如大于20mm,宜采用K形坡口,應(yīng)反面清根后焊接;箱型框架柱安裝拼接應(yīng)采用全焊接頭,并應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用全焊透焊縫或部分焊透焊縫。全焊透焊縫坡口形式應(yīng)采用單V形坡口加襯墊。

(3)層狀撕裂控制措施

采用雙面坡口對(duì)稱焊接代替單面坡口非對(duì)稱焊接。采用低強(qiáng)度焊條在坡口內(nèi)母材板面上先堆焊塑性過度層。采用低氫型、超低氫型焊條或氣體保護(hù)電弧焊施焊。提高預(yù)熱溫度施焊。


(4)焊接裂紋相關(guān)預(yù)防措施

加強(qiáng)焊縫坡口的清潔工作,清除一切有害物質(zhì);加強(qiáng)焊前預(yù)熱溫度的控制;焊前對(duì)坡口根部進(jìn)行烘烤,去除一切水分、潮氣,降低焊縫中氫含量。嚴(yán)格控制熔合比:在保證材料可以焊接完全的情況下,嚴(yán)格控制鋼材的母材融化金屬在全部焊接縫中所占的比例,從而減少母材當(dāng)中有害物質(zhì)對(duì)焊接縫性能的相關(guān)影響。嚴(yán)格控制線能量:根據(jù)三維導(dǎo)熱條件下的T8/5與焊接線能量的計(jì)算公式,對(duì)箱形構(gòu)件角部和埋弧焊的加熱熱效率,計(jì)算出線能量最佳范圍為13812J/cm2-40492J/cm2。在實(shí)際焊接過程中,取計(jì)算線能量的中間范圍值,焊接線能量應(yīng)控制在23-37KJ/cm2的最佳范圍內(nèi)。從而達(dá)到控制焊接線能量的輸入,達(dá)到控制厚板焊接質(zhì)量之目的。

(5)焊接變形控制措施

厚板焊接填充熔敷金屬量大,焊接熱輸入量高,故變形亦大,因此須對(duì)構(gòu)件嚴(yán)格按工藝條件選擇合理的焊接坡口形式,盡量選用雙面坡口形式,只能單面焊接的焊縫選用窄間隙坡口形式,減少焊接熱輸入總量,能有效減少焊接變形。選擇合理的焊接方法焊接工藝參數(shù)。能量集中和熱輸入較低的焊接方法,可有效降低焊接變形。采用CO2氣保焊較焊條電弧焊小得多。熱輸入量是影響變形量的關(guān)鍵因素,當(dāng)焊接方法確定后,可通過調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)來控制熱輸入量,在保證熔透和焊縫無(wú)缺陷的前提下,盡量選擇小的熱輸入。選擇合理的裝配和焊接順序??梢圆捎貌考b配-焊接法的構(gòu)件,通過“化整為零,集零為整”的方式,能夠有效減少制作過程中構(gòu)件的剛性,有利于部件的翻身焊、對(duì)稱焊,并通過對(duì)部件變形的矯正,能有效消減整體構(gòu)件的焊接變形??梢詫?duì)稱施焊的焊縫采取對(duì)稱同時(shí)同向施焊,當(dāng)焊縫在結(jié)構(gòu)上分布不對(duì)稱時(shí),如果焊縫位于構(gòu)件中性軸兩側(cè),可通過調(diào)節(jié)焊接熱輸入和交替施焊的順序進(jìn)行控制變形。對(duì)較長(zhǎng)的焊縫采取分段退焊法和跳焊法,避免焊縫局部加熱集中。


現(xiàn)場(chǎng)焊接防變形的措施:

焊接變形和控制焊接應(yīng)力是焊接中保證構(gòu)件焊接質(zhì)量的重要方面,本項(xiàng)目采取的變形控制措施有:經(jīng)安裝及調(diào)整后,間隙仍大于18mm的焊接口,可以加設(shè)寬墊板,同時(shí)在靠近鋼材母材的坡口進(jìn)行焊接補(bǔ)縫,根部間隙達(dá)6~9mm,焊縫打磨完成后,還可以用UT設(shè)備進(jìn)行探傷,直到檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)行焊接。小于3mm的焊口,可以使用氧-乙炔火焰進(jìn)行氣刨或切割處理,從而修成標(biāo)準(zhǔn)坡口,最后保證間隙符合要求,完成后加設(shè)工藝墊板。喇叭接頭,則采取不均勻的方式進(jìn)行修補(bǔ),最后達(dá)到均勻狀態(tài)。焊接時(shí)盡量保證在較小的拘束度下焊接。采取對(duì)稱施焊,減小焊接變形。

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焊接螺柱的焊機(jī)叫什么?(答案:螺柱焊機(jī))
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