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膜结构看台钢架焊接变形的原因及预防措施

时间:2021-01-21 09:27:14 点击:1039 次 来源:洛阳七色膜结构工程有限公司

  膜结构看台作为一种较大跨度的膜结构建筑,其稳定牢固离不开钢架的设计、生产与施工,而在钢架的生产过程中,现场的焊接工作尤为重要,它是保证膜结构看台整体稳定的关键,但总是会出现焊接变形的情况,那膜结构看台钢架焊接变形的原因是什么呢?要怎么预防?出现变形又该如何处理呢?

  一、膜结构看台钢架焊接变形的原因

  在焊接过程中对焊件进行了局部的、不均匀的加热是产生焊接应力及变形的原因。焊接时焊缝和焊缝附近受热区的金属发生膨胀,由于四周较冷的金属阻止这种膨胀,在焊接区域内就发生压缩应力和塑性收缩变形,产生了不同程度的横向和纵向收缩。由于这两个方向的收缩,造成了焊接结构的各种变形,而影响焊接变形量的因素如下:

  1、焊缝截面积:焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积,焊缝面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形量越大。

  2、焊接热输入:一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大,不论对纵向、横向或角变形都有变形增大的影响。但在表面堆焊时,当热输入增大到一定程度时,由于整个板厚温度趋近,因而即使热输入继续增大,角变形不再增大,反而有所下降。

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  3、钢架的预热、层间温度:预热温度和层间温度越高,相当于热输入增大,使冷却速度减慢,收缩变形增大。

  4、焊接方法:在钢架结构常用的几种焊接方法中,除电渣焊以外,埋弧焊热输入较大大,在其他条件如焊缝面积等相同情况下,收缩变形较大。手工电弧焊热输入居中,收缩变形比埋弧焊小。CO2气体保护焊热输入较小,收缩变形响应也较小。

  5、焊缝位置:由于焊缝位置在结构中不对称,焊缝位置不对称等将引起各种变形。

  6、结构的刚性:结构的刚性大小,主要取决于结构的形状和其截面大小,刚性较小的结构,焊接变形大;刚性大的结构,焊后变形较小。

  7、装配和焊接规范:由于采取的装配方法不同,对结构的变形也有影响。整体装配完再进行焊接,其变形一般小于边装配边焊接。

  二、预防和减少焊接变形的措施

  1、减小焊缝截面积:在得到完好、无超标缺陷焊缝的前提下,尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)。

  2、对屈服强度345MPa以下,淬硬性不强的钢材采用较小的热输入,尽可能不预热或适当降低预热、层间温度;优先采用热输入较小的焊接方法,如CO2气体保护焊。

  3、双面均可焊接操作时,要采用双面对称坡口,并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序。

  4、T形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝。

  5、采用焊前反变形方法控制焊后的角变形,此法使生产中常见的一种方法,而预先把焊件作出基本抵消(补偿)。焊后弯曲的反变形,来达到防止焊后变形的目的。

  6、刚性固定法:又称为强制法。在实际制作中,对于刚性大的构件焊后变形一般较少,对刚性小的构件可在焊前加强构件刚性,焊后变形也响应减小。在采用这种方法时,必须等焊接冷却后再把夹具和支撑卸去,几种常见的方法有夹具法、支撑法、胎具法、临时固定法(如焊钉固定和压紧固定法)、定位焊接法。

  7、锤击焊缝法:此法主要适用于薄板的焊接。当薄板的焊缝及其热影响区还没有完全冷却时,立即对该区域进行锤击,对于厚板则用风枪敲击。

  8、采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形。

  9、设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸;合理布置焊缝,除了要避免焊缝密集以外,还应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴,并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。

  10、正确选择焊接顺序。在钢架结构中同时存在对焊缝和角焊缝时,原则上先焊对焊缝,反焊角焊缝。对十字型焊缝和T字型焊缝,更应采取正确的顺序,避免焊接应力集中,保证接头焊接质量。采取对称于整个钢架结构的中和轴的焊接和采取从中间相两段焊接,对减少变形十分有利。对钢架结构中强度要求高的重要部位焊接,应尽量使接头能自由收缩,不受约束。

  三、膜结构看台钢架焊接变形后的处理方法

  为了达到设计、规范要求,发生了焊接变形的钢架结构构件必须矫正,从另外一个角度来解释,这种矫正实质上都是设法造成新的变形来补偿或抵消已发生的变形。在膜结构看台施工过程中,常用的焊后残余变形的矫正方法为加热矫正。

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  加热矫正即利用不均匀的加热使结构获得反向的变形来补偿或抵消原来的焊接变形。加热矫正法的加热方法可分为点状加热、线状加热、三角形加热。加热矫正能消除很多施力矫正无法解决的变形,掌握火焰局部加热引起的变形的规律是做好矫正的关键,决定火焰矫正效果主要是加热的位置和加热温度。低碳钢和普通合金的焊接结构通常采用650~800℃的加热温度,一般不宜超过900℃。

  在利用加热矫正的同时,为了提高矫正效果,也可在加热过程种施加外力矫正,火焰矫正时,加热点的冷却有两种方法:即自然冷却和水冷却。采用水火矫正法能使结构矫正收效快,并可以使矫正量大于自然冷却的矫正量。

  1、点状加热法

  点状加热法是采用多个点状火焰对变形构件进行大面积加热的矫正方法,加热点的直径和数目应根据焊件的结构形状和变形情况而定。对于厚板,加热点的直径应大些;薄板的加热点直径则应小些。变形量大时,加热垫之间距离应较小;变形量小时,加热点之间距离应较大。这种加热方式尤其适用于对薄板波浪变形的矫正。

  2、线状加热法

  火焰沿直线缓慢移动或同时作横向摆动,形成一个加热带的加热方式,成为线状加热。线状加热有直线加热、链状加热和带状加热三种形式。线状加热的应用较为广泛,它可用于矫正角变形、波浪变形和弯曲变形等。

  3、三角形加热法

  三角形加热法即加热区域呈三角形,一般多用于矫正刚度大、厚度较大的结构的弯曲变形。加热时,三角形的底边应在被矫正结构的拱边上,顶端朝焊件的弯曲方向。

  4、火焰加热矫正注意事项

  (1)矫正变形之前应认真分析变形情况,制定矫正方案,确定加热位置及矫正步骤;

  (2)认真了解被矫正结构的材料性质,焊接性好的材料,火焰矫正后材料性能变化也小,对于已经热处理的高强度钢,加热温度不应超过其回火温度;

  (3)水冷配合火焰矫正时,应待钢材失去红态后再浇水;

  (4)加热火焰一般采用中性焰;

  (5)对具有晶间腐蚀性的不锈钢和淬硬倾向较大的钢材,不宜采用火焰加热矫正。

  以上就是七色小编为大家整理的膜结构看台钢架焊接变形的原因,以及预防和变形矫正办法。可以看出,膜结构看台钢架的焊接变形,在矫正过程中是比较麻烦的,不论是对于矫正方法还是钢材的要求都比较高,所以应该以预防变形为主,而不是等变形后再进行处理矫正。洛阳七色膜结构工程有限公司在膜结构看台的施工维护等方面,拥有着大量的高素质技术人才,如有膜结构建筑方面的疑问,都可以在我们的网站留言,或者拨打客服电话详谈。

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