平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施

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1、平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施　　摘要:本文結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基礎(chǔ)理論與海上鋼平臺(tái)焊接的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、焊接工藝和施工管理方面總結(jié)了平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制措施，保證了平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。　　關(guān)鍵詞:平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu);焊接變形;控制措施　　　　0概述　　鋼結(jié)構(gòu)因其技術(shù)成熟、施工周期短、易于回收等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在海上油氣結(jié)構(gòu)設(shè)施中得到了迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用。而焊接作為一項(xiàng)重要的鋼結(jié)構(gòu)制作和連接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制與安裝中，但隨之帶來(lái)的焊接變形問(wèn)題也日益突出，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的外形美觀、順利安裝和使用功能等

2、造成了一定的影響，而且給焊后帶來(lái)大量復(fù)雜的矯正工作，嚴(yán)重的變形甚至?xí)购讣Y(jié)構(gòu)報(bào)廢。因此，綜合分析平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形產(chǎn)生的原因及其影響因素，采取適當(dāng)措施控制焊接變形，對(duì)于保證平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量具有重要意義?！　?平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的組成　　平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)一般由平臺(tái)立柱、梁、撐桿、鋪板等組成。這些系統(tǒng)構(gòu)件采用焊接H型鋼、熱軋H型鋼、角鋼、槽鋼、鋼板、結(jié)構(gòu)無(wú)縫（有縫）鋼管，以及各種用于節(jié)點(diǎn)的異型鋼和箱形梁等?！　?平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基本形式及變形分析　　2.1平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基本形式　　平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基本

3、形式有：焊接過(guò)程中產(chǎn)生的變形及焊后殘留在結(jié)構(gòu)中的焊接殘余變形，其中焊接殘余變形對(duì)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量有較大影響?！　『附託堄嘧冃伟雌鋵?duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)影響程度不同，可分為整體變形和局部變形；按其特征可分為：收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形、扭曲變形和錯(cuò)邊變形等。在這些焊接殘余變形中，角變形和波浪變形屬于結(jié)構(gòu)局部變形，其它的屬于結(jié)構(gòu)整體變形。而平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)最多發(fā)生的是結(jié)構(gòu)整體焊接變形?！　?.2平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因分析　　根據(jù)焊接基本原理分析，平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接變形的根本原因是：焊接時(shí)局部的不均勻加熱和冷卻

4、使結(jié)構(gòu)中各部分金屬熱脹冷縮的程度不同，而焊件結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)整體，各部分金屬的膨脹和收縮因受到了周圍金屬的影響、制約，不能自由地進(jìn)行，這樣在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生焊接變形?！　?.3影響平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的因素　　2.3.1焊縫的布置　　焊縫若沿構(gòu)件截面分布不對(duì)稱，則會(huì)引起該構(gòu)件焊接時(shí)產(chǎn)生彎曲變形?！　?.3.2結(jié)構(gòu)剛性　　焊后焊縫一般都產(chǎn)生縱向和橫向收縮，這種收縮受到整個(gè)結(jié)構(gòu)的限制而產(chǎn)生“收縮力”。對(duì)于剛性大的焊接結(jié)構(gòu)在這種力的作用下產(chǎn)生的變形比較??；而剛性小的焊接結(jié)構(gòu)在這種力的作用下就產(chǎn)生較大的變形?！　?/p>

5、2.3.3裝配和焊接順序　　結(jié)構(gòu)的整體剛性總是比它的部件的剛性大，抗變形能力也大。有了合理的裝配順序還需要有合理的焊接順序配合，以控制變形?！　?.3.4備料和裝配質(zhì)量　　備料情況和裝配質(zhì)量對(duì)焊接變形也會(huì)產(chǎn)生影響。例如，裝配間隙大，焊縫的橫向收縮也大。此外還應(yīng)考慮焊件的自重和形狀，對(duì)長(zhǎng)形構(gòu)件，在焊前需恰當(dāng)?shù)丶右灾巍！　?.3.5焊接參數(shù)　　在諸多焊接參數(shù)中焊接線能量與焊接變形成正比，焊接線能量越大則焊接時(shí)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)面積越大，焊后的焊接變形越大，反之則越小。決定焊接線能量的因素主要有：焊縫尺寸的

6、大??；焊接的分層方式；焊接的初始溫度；焊縫是否連續(xù)?！　?.3.6焊接方法　　對(duì)于相同焊件、相同焊縫，不同的焊接方法，其焊接變形也不同，埋弧焊的焊接變形最大，其次為手弧焊，最小的焊接變形為CO2氣體保護(hù)焊?！　≡谄脚_(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中，不同種類的焊接變形往往并不是單獨(dú)出現(xiàn)的，而是同時(shí)出現(xiàn)，互相影響的。只有全面分析影響焊接變形的各種因素，掌握其影響規(guī)律，才能采取合理的措施來(lái)控制焊接變形?！　?控制平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的設(shè)計(jì)措施　　平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式多，比較復(fù)雜。如果在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)上考慮得比較周全，注

7、意減少鋼結(jié)構(gòu)焊接變形，往往比單純從焊接工藝上來(lái)解決問(wèn)題方便得多?！　≡谄脚_(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：　　3.1盡量減少焊縫的數(shù)量、尺寸　　鋼結(jié)構(gòu)中焊縫數(shù)量越多、尺寸越大，焊接熱源對(duì)結(jié)構(gòu)的熱輸入就越大，產(chǎn)生的焊接變形也就越大。因此在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)力求減少焊縫數(shù)量和尺寸?！　?.2合理選用焊縫的坡口形狀和尺寸　　設(shè)計(jì)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊縫時(shí)，應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力的條件下，采用適當(dāng)?shù)钠驴谛螤詈统叽?，以減少焊縫截面積及結(jié)構(gòu)的焊接變形?！　?.3焊縫位置應(yīng)對(duì)稱于構(gòu)件截面的中性軸　　

8、焊縫位置盡可能對(duì)稱于構(gòu)件截面的中性軸，或者盡量靠近中性軸，這對(duì)減少梁、柱等一類鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果?！　?.4避免焊縫集中和雙向、三向相交　　這樣可減少焊縫交叉點(diǎn)處或焊縫集中處的熱量及應(yīng)力，從而減少焊接變形。　　3.5焊縫位置應(yīng)避開高應(yīng)力區(qū)　　焊縫區(qū)的應(yīng)力越大，則鋼結(jié)構(gòu)越容易產(chǎn)生焊接變形及焊接裂紋?！　?.6不同的節(jié)點(diǎn)采用不同的焊接要求　　例如，焊接組合箱形梁、柱的縱向角焊縫，宜采用全焊透（應(yīng)采用墊板單面焊）或部分焊透的對(duì)接與角接組合焊縫；箱形梁