大型鋼結(jié)構(gòu)件制作中焊接變形控制技術(shù)

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1、鋼結(jié)構(gòu)焊接國(guó)際論壇IFWT2006大型鋼結(jié)構(gòu)件制作中焊接變形控制技術(shù)費(fèi)新華高國(guó)兵（上海冠達(dá)爾鋼結(jié)構(gòu)有限公司上海201900）摘要：大型鋼結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)跨度長(zhǎng)、截面大及鋼板厚等特點(diǎn)，構(gòu)件焊接后的焊接變形復(fù)雜且矯正困難，定量地對(duì)焊接變形進(jìn)行計(jì)算分析并采用合理的焊接工藝和技術(shù)，有效地控制大型構(gòu)件的焊接變形，是大型構(gòu)件焊接加工成敗的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞：大型構(gòu)件焊接變形控制Abstract：Forlargescalesteelstructure,consideringitscharacteristicsoflongerinspanning,largerinsectionsize,and

2、thickerinplatethickness,etc,itwillbedifficultandcomplicatedinstraighteningtodistortionsfromstructuralwelding,so,itisakeytosuccessofstructuralweldingforlargescalesteelstructurebymeansofquantifiedcalculationsandanalysistoweldingdistortion,andadoptingrationalweldingprocessesandtechniquesso

3、astoachieveaeffectivecontrolinweldingdistortion.Keywords:Largescalestructuralmember，Weldingdistortion，Control0前言構(gòu)件的焊接變形源于構(gòu)件或構(gòu)件中的接頭不均勻焊接受熱。在大型鋼結(jié)構(gòu)中，焊接變形主要表現(xiàn)為焊接后引起構(gòu)件的撓曲變形、角變形及構(gòu)件尺寸收縮。若對(duì)焊接變形的認(rèn)識(shí)不足或?qū)附幼冃蔚目紤]不周，輕者導(dǎo)致構(gòu)件的尺寸超差，矯正工作量巨大；中者造成構(gòu)件的解體和返修；嚴(yán)重的變形會(huì)直接引起構(gòu)件的報(bào)廢。焊接變形直接影響大型構(gòu)件的制作質(zhì)量，因此焊接變形的控制技術(shù)也成為鋼結(jié)構(gòu)加

4、工的關(guān)鍵技術(shù)。本文通過對(duì)幾類典型構(gòu)件降低焊接變形的實(shí)例，結(jié)合三種焊接變形計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，淺析焊接變形控制技術(shù)在大型鋼結(jié)構(gòu)焊接中的應(yīng)用。1不對(duì)稱構(gòu)件撓曲變形控制對(duì)于大型不對(duì)稱構(gòu)件，焊接后構(gòu)件的撓度變形控制極為關(guān)鍵，變形后的矯正極為復(fù)雜，焊接控制不當(dāng)會(huì)給構(gòu)件制作質(zhì)量帶來極大的困難。因此，在制定焊接工藝前，應(yīng)精確計(jì)算構(gòu)件的中性軸位置，并根據(jù)焊縫相對(duì)于中性軸的位置，確定焊縫焊接截面積及焊縫焊接順序。構(gòu)件焊接后引起撓度變形數(shù)值大小與構(gòu)件的長(zhǎng)度（L）、構(gòu)件慣性矩大?。↖）、焊縫截面積（A）大小及焊縫相對(duì)于中性軸的距離（Du）有關(guān)，計(jì)算公式見式（1）：20.005×A××DuL?=（

5、1）I1422006鋼結(jié)構(gòu)焊接國(guó)際論壇論文集IFWT2006鋼結(jié)構(gòu)焊接國(guó)際論壇1.1焊縫平衡控制法在制的上海環(huán)球金融中心工程中采用了較多的三角形鋼柱，三條焊縫的分布對(duì)任何三角形的中性軸都呈不對(duì)稱分布，焊接后引起的任何方向撓曲變形矯正都非常困難。為此在焊接前應(yīng)針對(duì)構(gòu)件的尺寸，合理地分布焊縫的截面積并制定焊接順序，確保焊接撓度變形控制在公差范圍內(nèi)，減少矯正工作量。圖1為三角形鋼柱的截面尺寸示意。圖1三角形鋼柱截面示意4該三角柱構(gòu)件長(zhǎng)度為10500mm，截面慣性矩Ix=1.4376×109mm，焊縫A1面積為22915.8mm，焊縫A2的截面積為1046.7mm，焊縫A1、

6、A2對(duì)Ix距離為Du1、Du2=109mm，按公式（1）計(jì)算，A1、A2焊接完成后將引起三角形構(gòu)件下?lián)?3mm。焊縫A3相對(duì)于Ix距離為Du3=139mm，為平衡構(gòu)件的下?lián)献冃尾⑹箻?gòu)件的變形最小，焊縫2A3的截面積經(jīng)公式（1）計(jì)算得1539mm。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，制定焊接工藝順序如下：1）三條焊縫采用CO2氣體保護(hù)焊打底焊2道。2）采用埋弧焊焊接焊縫A3至焊腳尺寸25mm。3）采用埋弧焊同步焊接完成焊縫A1、A2。4）焊接A3至計(jì)算所得尺寸（圖1中表示尺寸）。采用上述焊接工藝焊接工程中同類三角形鋼柱50余根，構(gòu)件的撓曲變形公差值基本控制在±3mm范圍，減少了變形矯正工

7、作量，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。1.2輔助矯正控制法浙江玉環(huán)電廠100萬(wàn)kW電站鍋爐大板梁結(jié)構(gòu)由圖2所示的兩個(gè)極不對(duì)稱的工字形構(gòu)件疊合而成，長(zhǎng)度為42m，制作時(shí)上下各分三段，長(zhǎng)度分別為16m、13m、13m，上下分段錯(cuò)開。由于構(gòu)件嚴(yán)重不對(duì)稱，若按普通的焊接工藝方法進(jìn)行焊接，上下兩個(gè)工字形構(gòu)件撓曲變形方向相反，再加上疊合板的角變形火焰矯正引起的撓曲變形疊加，將使中間疊合板無法進(jìn)行高強(qiáng)螺栓連接。對(duì)于單個(gè)工字形構(gòu)件，構(gòu)件截面特性及中性軸位置如圖3所示。按一般BH進(jìn)行焊接，焊接后撓曲變形計(jì)算如表1所示。2006鋼結(jié)構(gòu)焊接國(guó)際論壇論文集143鋼結(jié)構(gòu)焊接國(guó)際論壇IF