【文章導讀:】不銹鋼焊管在焊接時容易產生殘余應力和變形,這種現(xiàn)象會影響工程的質量、安裝進度和使用功能,這時我們應急需采用合理的方法來進行控制。 |
不銹鋼焊管在焊接時容易產生殘余應力和變形,這種現(xiàn)象會影響工程的質量、安裝進度和使用功能,這時我們應急需采用合理的方法來進行控制。
鋼結構的不銹鋼焊管焊接過程實際上是在焊件局部區(qū)域加熱后又冷卻凝固的熱過程,但由于不均勻溫度場,導致焊件不均勻的膨脹和收縮,從而使焊件內部產生焊接應力而引起焊接變形。常見的焊接應力有:1)縱向應力;2)橫向應力;3)厚度方向應力。常見的焊接變形有:1)縱向收縮變形;2)橫向收縮變形;3)角變形;4)彎曲變形;5)扭曲變形;6)波浪變形。針對這些不同種類的焊接變形和應力分布,追溯根源,具體進行研究控制。
1、焊接變形的控制措施
全面分析各因素對不銹鋼焊管焊接變形的影響,掌握其影響規(guī)律,即可采取合理的控制措施。
1.1焊縫截面積的影響
不銹鋼焊管焊縫截面積是指熔合線范圍內的金屬面積。焊縫面積越大,冷卻時收縮引起的塑性變形量越大,焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的,而且是起主要的影響,因此,在板厚相同時,坡口尺寸越大,收縮變形越大。
1.2焊接熱輸入的影響
一般情況下,熱輸入大時,加熱的高溫區(qū)范圍大,冷卻速度慢,使接頭塑性變形區(qū)增大。
1.3焊接方法的影響
多種不銹鋼焊管焊接方法的熱輸入差別較大,在建筑鋼結構焊接常用的幾種焊接方法中,除電渣以外,埋弧焊熱輸入大,在其他條件如焊縫斷面積等相同情況下,收縮變形大,手工電弧焊居中,CO2氣體保護焊小。
1.4接頭形式的影響
在焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方面等因素條件相同時,不同的接頭形式對縱向、橫向、角變形量有不同的影響。常用的焊縫形式有堆焊、角焊、對接焊。
1)表面堆焊時,焊縫金屬的橫向變形不但受到縱橫向母材的約束,而且加熱只限于工件表面一定深度而使焊縫的收縮同時受到板厚、深度、母材方面的約束,因此,變形相對較小。
2)T形角接接頭和搭接接頭時,其焊縫橫向收縮情況與堆焊相似,其橫向收縮值與角焊縫面積成正比,與板厚成反比。
3)對接接頭在單道(層)焊的情況下,其焊縫橫向收縮比堆焊和角焊大,在單面焊時坡口角度大,板厚上、下收縮量差別大,因而角變形較大。
雙面焊時情況有所不同,隨著坡口角度和間隙的減小,橫向收縮減小,同時角變形也減小。
1.5焊接層數(shù)的影響
1)橫向收縮:在對接接頭多層焊接時,層焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規(guī)律,層以后相當于無間隙對接焊,接近于蓋面焊道時與堆焊的條件和變形規(guī)律相似,因此,收縮變形相對較小。
2)縱向收縮:多層焊接時,每層焊縫的熱輸入比一次完成的單層焊時的熱輸入小得多,加熱范圍窄,冷卻快,產生的收縮變形小得多,而且前層焊縫焊成后都對下層焊縫形成約束,因此,多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多,而且焊的層數(shù)越多,縱向變形越小。
在工程焊接實踐中,由于各種條件因素的綜合作用,焊接殘余變形的規(guī)律比較復雜,了解各因素單獨作用的影響便于對工程具體情況做具體的綜合分析。所以,了解焊接變形產生的原因和影響因素,則可以采取以下控制變形的措施:
1)減小不銹鋼焊管焊縫截面積,在得到完整、無超標缺陷焊縫的前提下,盡可能采用較小的坡口尺寸(角度和間隙)。
2)對屈服強度345MPa以下,淬硬性不強的鋼材采用較小的熱輸入,盡可能不預熱或適當降低預熱、層間溫度;優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方法,如CO2氣體保護焊。
3)厚板不銹鋼焊管焊接盡可能采用多層焊代替單層焊。
4)在滿足設計要求情況下,縱向加強肋和橫向加強肋的焊接可采用間斷焊接法。
5)雙面均可焊接操作時,要采用雙面對稱坡口,并在多層焊時采用與構件中和軸對稱的焊接順序。
6)T形接頭板厚較大時采用開坡口角對接焊縫。
7)采用焊前反變形方法控制焊后的角變形。
8)采用剛性夾具固定法控制焊后變形。
9)采用構件預留長度法補償焊縫縱向收縮變形,如H形縱向焊縫每米長可預留0.5mm~0.7mm。
10)對于長構件的扭曲,主要靠提高板材平整度和構件組裝精度,使坡口角度和間隙準確,電弧的指向或對中準確,以使焊縫角度變形和翼板及腹板縱向變形值與構件長度方向一致。
11)在焊縫眾多的構件組焊時或結構安裝時,要采取合理的焊接順序
12)設計上要盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸,合理布置焊縫,除了要避免焊縫密集以外,還應使焊縫位置盡可能靠近構件的中和軸,并使焊縫的布置與構件中和軸相對稱。
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