H型吊车梁形因素控制及矫正

H型吊车梁形因素控制及矫正
H型吊车梁形因素控制及矫正

H型吊车梁变形因素控制及矫正

绪论

为了便于生产,现代的钢结构厂房基本上都会安装室内吊车(也称之为行车),吊车梁是吊车行走的路基,吊车就是通过轨道在吊车梁上来回行驶的。所以,吊车梁的平面度和承载能力直接关系着吊车是否能平稳运行的重要的条件。尽管焊接在钢结构制作过程中已经成为必不可少的工艺方法,但焊接技术仍决定于人们的技艺与经验,因为焊接是一个局部快速加热到高温,并随后快速冷却的过程,焊接过程中的物理现象包括焊接时的电磁、传热、金属的熔化和凝固、冷却时的相变,焊接应力和变形等。因此焊接时,结构因种种因素致使焊接接头处产生较大的内应力,当这些内应力超过母材屈服强度的时,结构就会产生形状上的变异(俗称焊接变形)。常见的变形的种类有:收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、角变形、错边变形、波浪变形等几种。

吊车梁因腹板厚度较薄,焊缝较多且高度集中,如果焊接时不采取有效的工艺措施,在焊接后会产生弯曲变形,甚至产生扭曲变形。弯曲变形可以通过冷矫正或火焰矫正等工艺措施来解决,相对比较容易操作。扭曲变形的矫正工作是比较困难的,如果矫正工艺不当,会降低吊车梁的使用稳定性,甚至会造成整个构件的报废。退一步讲,即使最终可以将变形矫正到合格状态,也会大大增加生产成本,降低生产效率。

目录

1 H型吊车梁焊接变形分析.................................................................................................................... - 3 -

2 H型吊车梁焊接技术措施.................................................................................................................... - 4 -

2.1 H型钢下料、拼装、定位焊接................................................................................................ - 4 -

2.2 H型钢焊接................................................................................................................................ - 5 -

2.3 连接板、加劲肋板的拼装....................................................................................................... - 6 -

2.4 连接板、加劲肋板的焊接....................................................................................................... - 6 -

2.4.1 焊接方法及焊接工艺参数............................................................................................. - 6 -

2.4.2 加劲肋板与翼缘板的焊接............................................................................................. - 7 -

2.4.3 加劲肋板与腹板的焊接................................................................................................. - 7 -

2.4.4 焊脚尺寸......................................................................................................................... - 8 -

3 H型吊车梁变形的矫正方法................................................................................................................ - 9 -

3.1角变形矫正 ................................................................................................................................. - 9 -

3.2上拱与下挠及弯曲的矫正........................................................................................................ - 10 -

3.3腹板波浪变形的矫正................................................................................................................ - 10 -

4 火焰矫正时应注意的事项................................................................................................................. - 10 -

5 火焰矫正存在的问题......................................................................................................................... - 11 -

6 结束语 ................................................................................................................................................ - 13 -

1 H型吊车梁焊接变形分析

图1为吊车梁焊缝布置图,图2为吊车梁弯曲变形图,图3为吊车梁扭曲变形图。从图1中可以看出吊车梁腹板厚度较薄,(一般5吨的吊车梁腹板厚度为6mm,10吨的吊车梁腹板厚度为8mm)焊缝较多且高度集中。图2 的弯曲变形是由于加劲肋板焊接时没有对称施焊致使吊车梁翼缘板两侧受热不均而产生的。图3 扭曲变形是由于焊接时温度场不均匀的分布,在焊缝区产生较大的内应力,随着焊接温度的增加最终内应力超过了腹板的屈服强度,迫使腹板产生形变,在形变的过程中受翼缘板和加劲肋板的拘束,最终造成了扭曲变形。

图1吊车梁焊缝布置图

图2 吊车梁弯曲变形图

图3 吊车梁扭曲变形图

扭曲变形

2 H型吊车梁焊接技术措施

2.1 H型钢下料、拼装、定位焊接

几何尺寸(包括焊接收缩余量,切割余量)长度偏差不大于±3mm,上、下翼板的不直度不大于±5mm,腹板上、下边缘不直度不大于±5mm,高度不大于±2mm,部件划线精度控制在2mm,对角线不大于3mm,火焰切割割纹深不大于1mm,所有划线和下料后及组对前必须进行尺寸复核,并做必要休整,确保组对的精确度。

采用组对机将翼缘板和腹板组对成H型钢,定位焊缝采用与母材相匹配的焊接材料,定位焊缝长30-40mm,厚度小于等于5mm,两定位焊缝间隔小于等于350mm。焊接材料选择见表1 定位焊缝焊接材料选用表。组对时,应保证腹板的垂直度偏差小于等于0.5°,且不应采取强制装配的手段进行组对。

表1 定位焊缝焊接材料选用表

2.2 H型钢焊接

采用埋弧焊进行H型钢纵向焊缝的焊接。为了防止埋弧焊接时吊车梁腹板被烧穿,在正式施焊前用半自动CO2气体保护焊将纵向焊缝进行填焊,填缝焊接后再进行埋弧焊接。埋弧焊接时为了防止H型钢产生侧向弯曲,采取对称焊接,焊接顺序见图3 H型钢焊接顺序图,焊接工艺参数见表2 H 型钢焊接参数表。

2 H型钢焊接参数表

图3 H型钢焊接顺序图

型钢焊接顺序图1-2-3-4

2.3 连接板、加劲肋板的拼装

H型钢焊接完成并冷却到室温后再进行连接板、加劲肋板的拼装焊接。定位焊缝质量与H型钢定位焊缝要求相同,且同一接头中定位焊缝的数量不应少于3条。加劲肋版厚度较薄(通常为6mm-8mm)所以在加工后会出项弯曲现象,应该在拼装前将其矫直后再进行拼装焊接。

2.4 连接板、加劲肋板的焊接

因为腹板较薄,焊缝高度集中,所以焊接加劲肋板是必须采取有效措施,否则可能会产生扭曲变形,具体措施如下:

2.4.1 焊接方法及焊接工艺参数

采用半自动CO2气体保护焊配合小线能量的工艺参数,降低热量的输入同时提高生产效率。焊接工艺参数见表3 小线能量焊接工艺参数

表3 小线能量焊接工艺参数

2.4.2 加劲肋板与翼缘板的焊接

施焊前将吊车梁放置在平整的工作台上,如果吊车梁放置不平会增加弯曲变形产生。采取分中对称法进行施焊,分中对称施焊的目的使吊车梁的翼缘板两侧同时受热,相互抵消焊接时产生的应力,这样就能有效避免弯曲变形的产生了。焊接顺序见图4 加劲肋板与翼缘板焊接顺序图。

图4 加劲肋板与翼缘板焊接顺序图

主视图正面

主视图背面

2.4.3 加劲肋板与腹板的焊接

施焊前吊车梁必须放置在平整的工作台上,如果吊车梁放置不平会增加弯曲变形和扭曲变形产生。加劲肋板与腹板的角焊缝采取分中、对称、跳焊法进行施焊。分中、跳焊施焊的目的是避免热量集中产生变形,对称施焊的目的是相互抵消焊接时产生的内应力。焊接顺序见图5 加劲肋板与腹板焊接顺序图。

图5 加劲肋板与腹板焊接顺序图

吊车梁俯视图正面

吊车梁俯视图背面

2.4.4 焊脚尺寸

为了降低焊接热输入量,加劲肋板与腹板和加劲肋板与翼缘板的角焊缝尽量采用较小的焊脚尺寸,从而避免过大的焊接线能量,一般情况焊脚尺寸大于或等于较薄母材的0.7倍且不小于6mm。因为吊车梁的上翼缘板和翼缘板的宽度不同,通常为上翼缘板宽于下翼缘板,所以在焊接加劲肋版与腹板的角焊缝时应使角焊缝处于水平位置或少有下坡位置进行试焊,从而降低焊缝余高和焊接热输入量。

3 H型吊车梁变形的矫正方法

我们在行车梁焊接的过程中采取一定的措施控制其变形量,但变形依然存在。如果焊接变形不予以矫正,则不仅影响结构整体安装,还会降低工程的安全可靠性。焊接变形超过技术设计允许变形范围,应设法进行矫正,使其达到符合产品质量要求。

矫正方法都是设法制造新的变形来达到抵消已发生的变形,在生产过程中,普遍应用的矫正方法主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正,对于已焊接成型的吊车梁发生变形的矫正方法经常采用1)线状加热法,2)点状加热法,3)三角形加热法三种火焰矫正方法。

3.1角变形矫正

H型钢梁在构件加工过程中往往会在埋弧焊接完成后经过矫正机进行矫正来处理角变形,但还有个别原因(如缺少矫正机、工人疏忽忘记矫正等)未能矫正。因此在焊接完成后采用纵向线状加热法进行火焰矫正。

角变形采用在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650度以下),注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围,所以不用水冷却。

线状加热时要注意:

(1)不应在同一位置反复加热;

(2)加热过程中不要进行浇水。

3.2上拱与下挠及弯曲的矫正

翼缘板上作线状加热,在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正弯曲变形,效果显著。在翼缘板上,对着纵长焊缝,由中间向两端作线状加热,即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形,两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。横向线状加热宽度一般取20—90mm。板厚小时,加热宽度要窄一些,加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行,再分别加热三角形,三角形的宽度不应超过板厚的2倍,三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始,然后从中心向两侧扩展,一层层加热直到三角形的底为止。

3.3腹板波浪变形的矫正

矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰,用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为50~90mm,当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大,可按d=(4δ+10)mm(d为加热点直径;δ为板厚)计算得出值加热。烤嘴从波峰起作螺旋形移动,采用中温矫正。当温度达到600~700度时,将手锤放在加热区边缘处,再用大锤击手锤,使加热区金属受挤压,冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点,方法同上。为加快冷却速度,可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法,加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。

4 火焰矫正时应注意的事项

火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产

生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加,会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力,从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构制造中一定要慎重,尽量采用合理的工艺措施以减少变形,矫正时尽量可能采用机械矫正。当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点:

(1)、加热位置不得在主梁最大应力截面附近;

(2)、矫正处面积在一个截面上不得过大,要多选几个截面;

(3)、宜用点状加热方式,以改善加热区的应力状态;

(4)、加热温度最好不超过700度。

火焰矫正的温度:

以下为火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢)

低温矫正500度~600度冷却方式:水

中温矫正600度~700度冷却方式:空气和水

高温矫正700度~800度冷却方式:空气

5 火焰矫正存在的问题

火焰矫是利用钢材热胀冷缩原理针对变形的构件局部火烤得到矫正。显然,火烤之后对钢材本身会带来影响,必须注意以下几个存在问题:

一、火烤之后的不均匀收缩必然会产生较大的残余应力,其残余应力分布规律是火烤区域有拉应力,非火烤的区域有与之相平衡的压应力。安装后,在荷载作用下,残余应力与外荷载应力相叠加,大大提前进入弹塑性状态,这意味着刚度退化,挠度加大,稳定承载能力也会受一些影响,

因而在钢结构工程实践中应尽量避免对构件受力平面内的弯曲进行火焰矫正。如果梁是侧向旁弯,则在梁的上、下翼缘的同一侧边火烤,则上、下翼缘都存在自相平衡的残余啦、压应力,与外荷载应力叠加后,上、下翼缘一边提前进入弹塑性状态,另一边则有鲍辛格效应①,推迟进入弹塑性状态,因而对构件在荷载作用下的挠度变形和稳定承载能力不会有显著影响,在钢结构工程实践中可以采用。

二、根据GB50205用于矫正的加热温度应严格控制,以免钢材发生温度脆化现象。火焰矫正时,对Q235钢材可以用水冷却以提高矫正效果,给水冷却的温度应在600℃以下进行;但对Q345钢材则只能自然冷却,防止加速冷却造成钢材明显脆性化。同时还应注意,环境温度过低不宜进行火焰矫正,这同样是为了防止钢材脆性化。

三、火焰矫正不可多次重复,在首次火焰矫正完成后,已形成特定的残余应力模式,以后如果再多次重复同样的矫正,就不再有效了,因非火烤区域的残余应力的回弹会抵消重复火焰烘烤的效果。因此火焰矫正应由有经验的技工,仔细制定号操作方案,避免多次重复矫正。

四、对于薄腹板波浪形鼓曲变形采用火焰矫正很难奏效,有不少工人采用火焰加锤击的办法,这对于轻钢薄板构件尤为不可,因薄腹板处于残余压应力下的屈曲状态,这种屈曲具有凹凸双向跳跃型特征,对凸面采用锤击可能产生反向屈曲,不能解决问题反而留下密密麻麻的锤印,不可取,对腹板鼓曲变形难以矫正的情况加设加劲肋是保证构件承载能力的最有效的补救办法。

6 结束语

H型吊车梁截面形状经济合理,力学性能好,重量轻,节省原材料以及制作过程中工作量,但也在结构中存在着重要的安全质量作用,因此控制H 型吊车梁的变形提高它的质量有着重要的意义。

①在金属塑性加工过程中正向加载引起的塑性应变强化导致金属材料在随后的反向加载过程中呈现塑性应变软化(屈服极限降低)的现象。这一现象是包辛格(J.Bauschinger)于1886年在金属材料的力学性能实验中发现的。当将金属材料先拉伸到塑性变形阶段后卸载至零,再反向加载,即进行压缩变形时,材料的压缩屈服极限(σs)比原始态(即未经预先拉伸塑性变形而直接进行压缩)的屈服极限(σs)明显要低(指绝对值)。若先进行压缩使材料发生塑性变形,卸载至零后再拉伸时,材料的拉伸屈服极限同样是降低的。

焊接应力与变形

4.2 焊接应力与变形: 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响: 焊接变形 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹,甚至脆断 3.在腐蚀介质中,产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因: 根本原因:对焊件进行的不均匀加热和冷却,如图6-2-8 焊接应力 焊接加热时,焊缝区受压力应力(因膨胀受阻,用符号“-”表示) 远离焊缝区手拉应力(用符号“+”表示) 焊后冷却时,焊缝受拉应力(因收缩受阻),远离焊缝区受压应力 焊接变形:当焊接应力超过金属σs时,焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在,不会单独存在,当母材塑性较好,结构刚度较小时,焊接变形较大而应力较小;反之,则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正:

4.2.3.1 焊接变形的基本形式,如图6-2-9 如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度 (1)收缩变形:即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少,是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a (2)角变形:即相连接的构件间的角度发生改变,一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b (3)弯曲变形:即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c (4)扭曲变形:即焊件沿轴线方向发生扭转,与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d (5)失稳变形(波浪变形):一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 (1)设计措施(详见焊接结构设计) 尽量减少焊缝的数量和尺寸,合理选用焊缝的截面形状,合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴(以减少弯曲变形)。如图6-2-10

防止和矫正钢结构焊接变形的方法

防止和矫正钢结构焊接变形的方法 钢结构离不开焊接,其连接普遍采用焊接,且对于一些重要焊缝一般都采用全熔透焊接。金属焊接时在局部加热、熔化过程中,加热区的金属与周边的母材温度相差很大,产生焊接过程中的瞬时应力。冷却至原始温度后,整个接头区焊缝及近缝区的拉应力区与母材在压应力区数值达到平衡,这就产生了结构本身的焊接残余应力。此时,在焊接应力的作用下焊接件结构发生多种形式的变形。残余应力的存在与变形的产生是相互转化的,认清变形规律,就不难从中找到防止减少和纠正变形的方法。 一、焊接变形的形式与原因 钢结构焊接后发生的变形大致可分为两种情况:即整体结构的变形和结构局部的变形。整体结构的变形包括结构的纵向和横向缩短和弯曲(即翘曲)。局部变形表现为凸弯、波浪形、角变形等多种。 1.变形常见基本形式 常见焊接变形基本形式有如下几种:板材坡口对焊后产生的长度缩短(纵向收缩)和宽度变窄(横向收缩)的变形;板材坡口对接焊接后产生的角变形;焊后构件的角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不一致形成的扭曲变形;薄板焊接后母材受压应力区由于失稳而使板面产生翘曲形成的波浪变形;由于焊缝的纵向和横向收缩相对于构件的中和轴不对称引起构件的整体弯曲,此种变形为弯曲变形。

图1:焊接变形的基本形式 这些变形都是基本的变形形式,各种复杂的结构变形都是这些基本变形的发展、转化和综合。 2.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。 二、影响焊接结构变形的因素 影响焊接变形量的因素较多,有时同一因素对纵向变形、横向变形及角变形会有相反的影响。全面分析各因素对各种变形的影响,掌握其影响规律是采取合理措施控制变形的基础。否则,难以达到预期的效果。 1.焊缝截面积的影响: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.焊接热输入的影响: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。 3.工件的预热、层间温度影响: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.焊接方法的影响:在建筑钢结构焊接常用的几种方法中,除电渣焊以外,埋弧焊热输入最大,在其他条件如焊缝面积等相同情况下,收缩变形最大。手工电弧焊热输入居中,收缩变形比埋弧焊小。CO2气体保护焊热输入最小,收缩变形响应也最小。 5.焊缝位置对变形的影响: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.结构的刚性对焊接变形的影响:结构的刚性大小,主要取决于结构的形状和其截面大

钢结构焊接变形的控制与矫正

钢结构焊接变形的控制与矫正 一、前言 钢结构离不开焊接,焊接必然产生一定量的焊接变形,焊接变形的控制与矫正尤为重要,其焊接的质量和生产效率直接影响到钢结构的建造周期和使用寿命。 二、焊接变形产生的原因 电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程,焊接过程中及焊后,焊接构件都将产生变形。影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束,出现了压缩塑性变形,这就产生了焊接残余变形。 (一)影响焊接热变形的因素 1.焊接工艺方法。不同的焊接方法,将产生不同的温度场,形成的热变形也不相同。一般来说,自动焊比手工焊加热集中,受热区窄,变形较小。CO2气体保护焊焊丝细,电流密度大,加热集中,变形小。 2.焊接参数。即焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量愈大,焊接变形愈大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大,随焊接速度增大而减小。在3个参数中,电弧电压的作用明

显,因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。 3.焊缝数量和断面大小。焊缝数量愈多,断面尺寸愈大,焊接变形愈大。 4.施工方法。连续焊、断续焊的温度场不同,产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大,断续焊变形最小。 5.材料的热物理性能。不同的材料,导热系数、比热和膨胀系数等均不相同,产生的热变形也不相同,焊接变形也不相同。 (二)影响焊接构件刚性系数的因素 1构件的尺寸和形状。随着构件刚性的增加,焊接变形愈小。 2胎夹具的应用。采用胎夹具,增加了构件的刚性,从而减少焊接变形。 3装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变,对控制构件的焊接变形有很大的影响。 一般来说,焊接构件在拘束小的条件下,焊接变形大,反之,则变形小。 三、钢结构焊接变形的种类 任何钢结构的焊接变形,可分为整体变形和局部变形。整体变形就是焊接以后,整个构件的尺寸或形状发生的变化,包括纵向和横向收缩(总尺寸缩短),弯曲变形(中拱、中垂)和扭曲变形等。局部变形是指焊接以后构件的局部区域出现的变形,包括角变形和波浪变形等。

钢梁、钢吊车梁、制动梁(桁架)的安装工程技术交底

湘质监统编 施2002-11 施工技术交底记录 工程名称:湖南泰达实业机械有限公司厂房施工单位:二十三冶二公司编号: 项目技术负责人:项目专业施工员:项目专业质量检查员: 专业班组长:交底时间:年月日交底地址: 交底内容 1、交底分部(子分部)、分项工程名称:钢结构工程 2、交底执行标准名称及编号《钢结构工程施工质量验收规范》:GB 3、交底内容摘要:钢梁、钢吊车梁、制动梁(桁架)的施工 一、施工准备 1、材料要求 (1)主要材料:钢梁、钢吊车梁、制动梁(桁架)等钢构件,必须具有产品质量合格证明文件。包括:钢材、焊接材料、涂装材料、高强螺栓、焊钉等产品质量合格证证明文件,按设计要求和有关规定进行复验。 (2)配套材料:普通螺栓紧固件、连接件、切割气体、脚手架、爬梯、护栏、防护网、道木、钢垫板等,必须具有产品质量合格证明文件。 2、机具设备 (1)起重设备:起重吊机、卷扬机、钢丝绳、倒链、千斤顶、路基箱、滑轮、麻绳等,应定期进行检查,确保吊装安全。 (2)测量器具:全站仪、经纬仪、水准仪、塔尺、水平尺、钢尺、拉力计、冲子、钢针、磁力线坠、墨斗等工具,所有测量用器具,应进行标定并在使用有效期内。 (3)焊接设备及检测仪器:电焊机、配电箱、焊条烘干箱、保温箱、焊接气体、空压机、切割设备、碳弧气刨、超声波探伤仪、磁粉探伤仪、焊缝量规等。 (4)主要工器具:力矩扳手、电动扳手、普通扳手、电动钢刷、砂轮机、撬棍、大小锤、冲钉等。 3、作业条件 (1)与钢梁、钢吊车梁,相关的钢柱已安装、校正、固定完毕。 (2)为配合结构安装的方便和安全,钢次梁、钢平台、钢梯、栏杆等亦可随需要同时安装。 (3)钢构件按顺序配套已运至现场,并经复检合格。 (4)机具设备已到位。 4、技术准备 (1)编制安装施工方案,主要内容包括:工程概况(包括特点、难点与对策)、施工组织与部署、施工准备工作计划、分项安装工艺、施工进度计划、施工现场平面布置图、资源计划(劳动力、机械设备、材料和构件供应计划)、工期保证措施、质量保证和安全措施、环境保护措施等。 (2)在编制施工方案时,应考虑工程所在地的气候条件,尤其是台风、雨雪情况,便于在工期允许的情况下,避开冬雨季施工;在工期不允许的情况下,应做好冬雨季施工方案,保证工程质量。 (3)所编制的施工方案应受控于总体施工组织设计的各项要求。 (4)高强度螺栓及摩擦面的抗滑移系数应进行复验。 (5)编制焊接专项方案(含焊接工艺评定)、测量专项方案。 二、操作工艺

钢结构焊接变形的火焰矫正方法

钢结构焊接变形的火焰 矫正方法 内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)

钢结构焊接变形的火焰矫正方法 摘要火焰矫正是钢结构制作过程中解决焊接变形常用的一种方法,本文重点介绍了钢结构焊接变形火焰矫正方法的施工工艺。 关键词钢结构焊接变形矫正 1 前言 在XXX三期炼钢板坯,轨梁精整等厂房钢结构制作项目中,大部分是由宽翼缘焊接H型钢组成梁、柱等构件。这些构件在加工过程中存在焊接变形问题。这些焊接变形如果不矫正,对结构的整体安装和工程的安全可靠性都存在很大的影响。为此我主要采用了火焰矫正方法,使这些梁柱的焊接变形得到了很好矫正。 2 气体火焰矫正原理 金属具有热胀冷缩的特性,机械性能也随温度而变化。低碳钢(以Q235钢为 温度的关系如图1虚线所示,一般可简化为实线所示,即当例)的屈服极限σ s 温度在500οC以下,屈服极限基本无变化;温度高于600οC时,屈服极限接近于零。温度在500—600οC之间时呈线性变化。 当金属结构局部加热时,加热区的金属热膨胀受到周围冷金属的阻止,不能自由变形,某些部位的金属被塑性压缩。冷却后,残留的局部收缩使结构获得所需要的变形。 线状加热法 线状加热法的原理如图2所示,钢板表面被加热后,离加热点最近的表面温度上升最快,膨胀也最快,周围所受热影响较小,膨胀也很小,加热停止后,温度向周围扩散,被加热部分开始冷却,形状也渐次恢复,但又因钢板表面与空气 接触,热散较快,因而使表面被加热部分还未恢复原状就已固定下来。

随着冷却过程的持续(图2),在中性轴上侧的高温开始收缩,其收缩力使板向上弯曲,弯曲终止后,钢板两端各缩短a/2,中间却凸起a,这样总体积不变,重量也不变。火焰沿钢板直线方向移动,同时为使加热线增宽也可作横向摆动,形成长条形加热。 点状加热法 对薄板进行加热时,因板较薄,表面热量很快传递到内侧,高温部分贯通至整个板的横剖面。冷却时,上下表面冷却相同,中性轴上下侧的冷却收缩力也相同,所以加热时上下表面膨胀部分留下来,从而造成板整体缩短,但并没有弯曲。如图3所示。 缩短加工时加热点位置相对固定。这种方法一般用于矫正薄板波浪变形。加热温度和冷却介质 火焰矫正所用氧—乙炔混合比应为1:—1:之间的中性焰或氧化焰比较合适。 按火焰矫正的加热温度可分为低温矫正、中温矫正和高温矫正三种,相应的加热温度和冷却介质见表1所示。 2.3.1低温矫正低碳钢 根据图1中加热到500—600οC时,低碳钢的屈服极限已大幅度下降,加热到这个温度范围,可以起到火焰矫正的目的,且金相组织和机械性能不变。由于喷水、冷却速度快,火焰矫正效率高。这种方法我们在实际生产中采用较少。 2.3.2中温矫正 中温矫正时金属的加热温度在600—700οC,屈服极限σ 更接近零值。加热 s 温度仍在相变温度以下,金属组织没有相变,因此金属的机械性能也变化不大。中温矫正在我们实际生产中经常使用。 2.3.3高温矫正 这一温度范围内虽然存在金属组织的相变,但由于Q235、Q235F和Q345等钢材在空气中冷却后,仍然可以得到退火组织,其机械性能变化也不大。但如果加热温度过高,会引起奥氏体晶粒长大,冷却中得不到细化,则会增加金属的脆性,降低冲击韧性。 应注意,对Q345钢加热至相变温度的情况下不得使用水冷,否则将产生低碳马氏体,影响冲击韧性。

船体结构焊接变形的控制与火工矫正研究

船体结构焊接变形的控制与火工矫正研究 发表时间:2018-11-26T09:45:17.063Z 来源:《基层建设》2018年第29期作者:王海峰 [导读] 摘要:在船舶制造过程中,船体结构变形十分常见,在焊接船体结构的过程中,受结构熔化不均的影响,加剧了结构内部的应力反应,进而导致变形。 沪东中华造船(集体)有限公司 摘要:在船舶制造过程中,船体结构变形十分常见,在焊接船体结构的过程中,受结构熔化不均的影响,加剧了结构内部的应力反应,进而导致变形。本研究在对船体结构焊接变形的原因进行综合阐述的基础上,论述了船体结构焊接变形的防控办法,并介绍了船体结构焊接变形的火工矫正措施,以期为相关人士提供借鉴和参考。 关键词:船体结构;焊接变形;火工矫正 前言:通常情况下,完整的船舶是由多个船体结构焊接而成的,通过对焊剂和母材的充分利用,有助于实现对船体结构的整合。但在实际的焊接过程中,船体在受热不均的影响下,会产生较强的焊接应力,诱发船体结构变形,进而会导致船体结构的稳定性欠佳。因此,做好船体结构焊接变形的防控工作,具有十分重要的现实意义。 一、船体结构焊接变形的原因 与古老的船舶建造不同,在进行现代化的船舶建造时,大量的钢结构应用在其中,进行钢结构的拼装时自然而然的就需要用到焊接工艺,将焊接工艺在应用到船舶焊接的工作中,应重视做好变形防控工作,形成经济效益的保障。实践调查结果表明,在焊接过程中,热量传输不均是导致船体变形的主要原因。受所输入热量差异性的影响,容易诱发船体内部结构发生金属运动,从而加速局部变形和整体变形的产生。其中、结构因素、材料因素以及制造因素是导致金属运动发生的主要原因。材料因素是指材料性能指标发生改变,排除人为引发改变的可能性。制造因素和结构因素均建立在人为活动的基础上,在可控范围内。工作人员应将控制焊接构件的刚性条件和热变形作为主要途径,防止船体结构发生塑性改变,对焊接工艺进行合理选择,科学设置焊接参数,并促进胎夹具的合理使用,为实现对变形的有效控制奠定良好的前提条件[1]。 二、防范船体结构焊接变形的有效对策 众所周知,船体结构一旦发生变形,会引发极为严重的后果,对社会民众的财产和生命安全构成了严重威胁。因此,在建造船舶的过程中,应注重完善对船体变形的防控工作,严格依据相关图纸进行建造,严禁出现超标准行为。 第一,工作人员应重视做好焊接方向和顺序的电流大小的选择工作,为焊缝的横向和纵向伸缩留出较大的空间,针对对接焊缝,则应确保焊接方向与自由端保持一致,在角焊缝和对接焊缝的收缩量均较大的情况下,应首先焊接对接焊缝。同时,护理人员确保焊缝的应力分布良好,将焊缝铲除干净,从根本上预防裂纹的产生。第二,焊缝的尺寸与船体变形之间具有十分密切的联系。若焊缝尺寸低于标准要求,会导致船体结构的承载力降低,进而产生裂纹。因此,工作人员应在确保承载力不受影响的同时,合理设置焊缝的尺寸,尽量降低焊缝的数量,防止对校正结果产生不利影响,将压型机构作为肋板结构的替代品,实现对变形现象的科学防范。同时,工作人员应着力提升焊缝位置选择的合理性,预留合适的收缩余量,并预留焊夹具的位置,形成防控变形的重要依托。第三,工作人员应充分发挥反变形法的重要价值,将板厚设置为8-12mm,在焊接前,对上下盖板进行反变形处理,之后执行焊接操作,从根本上防控焊后角变形的产生。同时,船舶的管接头大多集中于船舶的上方,因此,需要借助于反变形夹具进行控制,实现对弯曲变形的有效消除。第四,在焊接开始前,工作人员应对船体构件施加刚性束缚,防止其因缺乏约束发生自由变形。例如,在法兰的焊接过程中,通过对两个法兰进行背对背处理,能够实现对角变形的有效预防。在焊接薄板时,在四周设置压铁,能够有效防控波浪变形。尽管有学者指出,采用刚性固定法焊接,其焊件仍会存有一定的变形,但与未实施该方法前相比,仍具备明显的优越性。但需要引起注意的是,针对容易发生开裂的材料,应谨慎使用该方法[2]。 三、船体结构焊接变形的火工矫正方法分析 火工矫正是指通过局部加热、手工敲击或强迫冷却等手段,使零部件或船体某部位获得正确形状的方法。火工矫正和机械矫正是焊后常见的变形矫正方法。在船体构件焊接完毕后,只能够通过火工矫正的方法,实现对残余变形的消除。本文所探讨的火工矫正方法,通常针对局部火工矫正法,原因是受涂装工艺选择差异性的影响,采用整体火工矫正方法在面积上存在一定束缚,采用局部火工矫正方法对焊接构件进行加热,能够实现对焊后变形的抵消,提升船体构件焊接的科学性。 现阶段,我国常用的火工矫正方法通常包括以下几种:第一种,圆正法。圆正法是指在焊接构件发生变形的区域进行环形加热,使其在焊件表面形成火圈,待温度升至800℃,在火圈上方撒入冷水,在将变形区调平后停止加热。采用圆正法矫正,应由变形较小的地方开始矫正,防止因产生应力过大而导致的龟裂现象。第二,条状加热矫正法也是矫正焊件变形的常用方法,条状加热矫正法是指将焊件的加热轨迹转变为粗线条状,并沿着该方向进行单向移动加热,使其形成粗条状的火圈,这种矫正方法有助于增加焊件的收缩量,对加热面积不存在限制,因而工作效率较高。第三,螺旋带状火圈加热矫正方法也是火工矫正方法的典型代表,这种方法促使焊件形成螺旋状的加热轨迹,待加热温度升至800℃后再进行冷却处理。实践研究证实,该方法对板材厚度8mm以上的变形具有良好的矫正效果。第四,在火工矫正的过程中,格状加热方法也十分常见。格状加热矫正法是指通过促使加热轨迹形成网格,并执行冷却操作,实现对变形角的科学矫正。 结论:综上所述,在建造船舶的过程中,受多种因素的综合作用,极容易诱发船体的变形。工作人员在研究的过程中发现,运输因素、焊接因素和吊装因素是导致焊件变形的罪魁祸首。因此,相关人员应注重对物理矫正和火工矫正方法的综合利用,实现对焊件变形的科学控制和处理,从整体上提升传播的使用性能,提升船舶建造的经济性。 参考文献: [1]张珍强.船舶焊接变形的形成研究与控制方法[J].建材与装饰,2017(46):246-247. [2]王江超,史雄华,赵宏权.基于固有变形的薄板船体结构焊接失稳变形研究综述[J].中国造船,2017,58(02):230-239.

钢结构焊接变形的火焰矫正方法

钢结构焊接变形的火焰矫正方法 摘要火焰矫正是钢结构制作过程中解决焊接变形常用的一种方法,本文重点介绍了钢结构焊接变形火焰矫正方法的施工工艺。 关键词钢结构焊接变形矫正 1 前言 在XXX三期炼钢板坯,轨梁精整等厂房钢结构制作项目中,大部分是由宽翼缘焊接H型钢组成梁、柱等构件。这些构件在加工过程中存在焊接变形问题。这些焊接变形如果不矫正,对结构的整体安装和工程的安全可靠性都存在很大的影响。为此我主要采用了火焰矫正方法,使这些梁柱的焊接变形得到了很好矫正。 2 气体火焰矫正原理 金属具有热胀冷缩的特性,机械性能也随温度而变化。低碳钢(以Q235钢为例)的屈服温度的关系如图1虚线所示,一般可简化为实线所示,即当温度在500οC以下,屈极限σ s 服极限基本无变化;温度高于600οC时,屈服极限接近于零。温度在500—600οC之间时呈线性变化。 当金属结构局部加热时,加热区的金属热膨胀受到周围冷金属的阻止,不能自由变形,某些部位的金属被塑性压缩。冷却后,残留的局部收缩使结构获得所需要的变形。 2.1线状加热法 线状加热法的原理如图2所示,钢板表面被加热后,离加热点最近的表面温度上升最快,膨胀也最快,周围所受热影响较小,膨胀也很小,加热停止后,温度向周围扩散,被加热部分开始冷却,形状也渐次恢复,但又因钢板表面与空气接触,热散较快,因而使表面被加热部分还未恢复原状就已固定下来。

随着冷却过程的持续(图2),在中性轴上侧的高温开始收缩,其收缩力使板向上弯曲,弯曲终止后,钢板两端各缩短a/2,中间却凸起a,这样总体积不变,重量也不变。火焰沿钢板直线方向移动,同时为使加热线增宽也可作横向摆动,形成长条形加热。 2.2点状加热法 对薄板进行加热时,因板较薄,表面热量很快传递到内侧,高温部分贯通至整个板的横剖面。冷却时,上下表面冷却相同,中性轴上下侧的冷却收缩力也相同,所以加热时上下表面膨胀部分留下来,从而造成板整体缩短,但并没有弯曲。如图3所示。 缩短加工时加热点位置相对固定。这种方法一般用于矫正薄板波浪变形。 2.3加热温度和冷却介质 火焰矫正所用氧—乙炔混合比应为1:1.05—1:1.25之间的中性焰或氧化焰比较合适。 按火焰矫正的加热温度可分为低温矫正、中温矫正和高温矫正三种,相应的加热温度和冷却介质见表1所示。 表1:火焰矫正加工温度

a天柱钢结构制作技术交底 吊车梁

a天柱钢结构制作技术交底吊车梁

技术交底记录 表C2-1 编号05-C2-002 工程名称河北天柱钢铁集团恒泰钢铁有限公司 高速线材工程 交底日期2011年11月1日 施工单位 中国二十二冶市政公司 河北天柱高线工程项目部 分项工程 名称 主厂房及加热炉 吊车梁制作 交底提要天柱高速线材主厂房及加热炉吊车梁制作 一、工程内容 本工程为河北天柱钢铁集团恒泰钢铁有限公司高速线材吊车梁系统。主要施工内容为:NA列11至42线、NB列1至42线、NC列1至42线、ND列1至42线、NE列14至26线吊车梁系统制作安装。该工程吊车梁部分主要包括厂319根吊车梁,加热炉16根吊车梁钢结构制作。 二、主要施工方法 吊车梁的制作工艺及要求 A.吊车梁的工字型制作与钢柱基本相同。 B.放样、号料: a.根据运输条件,吊车梁必须整体出厂,屋面梁≥18m可按图纸分段出厂。 b.放样和号料应根据工艺要求预留制作和安装时的焊接收缩余量,待焊后二次净料,边缘加工要留出加工余量。 c.所有节点板必须1∶1放大样,作出样板进行号料。 C.接料坡口: a.号料排版时,构件的上下翼缘板宜避免在跨中1/3范围内拼接,其腹板及翼缘板的焊接拼接应采用加引弧板的焊透的对接焊缝,引弧板割去处应打磨

c.组装后对构件进行检查,合格后方可焊接。 G.焊接工字形 a.焊接材料:选用与母材相匹配的焊丝、焊剂。焊剂要按产品说明书的要求进行烘干,并做好烘干记录。 b.工字形两端焊前加引弧、熄弧板,长度100mm,材质与母材相同,焊后用气割切掉,并用磨光机磨平。 c.为减小焊接变形,其焊接顺序如图: d.不得在构件上焊接临时固定件,不得在母材上引弧或打火。 e.矫正焊接变形 角变形采用翼缘矫正机进行矫正。 侧弯及拱度采用火焰矫正,同一部位加热不宜超过两次,加热温度不得高于正火温度。 矫正后二次净料。净料及号孔所用的盘尺应使用修订后的同一把盘尺。 f.二次装配及焊接 将修整合格的工字形进行二次装配。 装配前将连接板用钻模钻孔。 g.焊接 : 手工焊时: Q235B选用E4316\E4315型焊条; Q345C选用E5016\E5015型焊条。 采用CO2焊接时:选用焊丝为H08Mn2SiA。气体纯度为99.7%,含水率≤0.05。 焊条要求按规定烘干。焊接时采取合理的焊接顺序,由中间向两边及对称焊的方法以减小焊接变形。 H.吊车梁的贴角焊缝表面应做成直线型或凹型,焊接中应避免咬肉和弧坑缺陷,焊接加劲肋的直角角焊缝的始末端应采用回焊等措施避免弧坑,回焊长度不小于三倍焊脚尺寸。吊车梁上翼缘与腹板的T型焊缝应予焊透并按Ⅱ级检验。 见图: 其余焊缝应符合图纸的设计要求。

焊接变形的影响因素与控制

焊接变形的影响因素及控制 摘要 焊接过程是对焊件的局部进行高温加热使其达到融化状态,随后快速冷却结晶形成焊缝,由于急剧的非平衡加热及冷却,结构将不可避免地产生焊后残余变形、应力以及金属组织的变化。焊接应力与变形直接影响焊件的尺寸精度、强度、刚度、稳定性以及耐腐蚀性能等。是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素。焊接应力与变形过大时,不仅给产品制造工艺增加困难,还会因焊接裂纹或变形过大无法矫正而导致构件报废,造成巨大经济损失。本文主要阐述焊接变形的影响因素、控制措施和方法。 关键词:焊接变形;影响因素;控制措施 目录 摘要 (1) 关键字 (1) 第一章引言 (2) 第二章系统总体设计 (2) 2.1 单片机的选择 (2) 2.2 物位传感器的选择 (2) 第3章自动送料小车主电路设计 (3) 3.1 系统结构原理图 (3) 3.2 主机电路核心器件介绍 (3) 3.3 AT89C51主要性能参数 (3) 3.3.1 AT89C51 功能特性概述 (3) 3.3.2 AT89C51 引脚功能说明 (3) 3.3.3 时钟振荡器 (4) 第4章系统软件设计 (4) 4.1 系统的抗干扰及可靠性 (4) 4.2 软件设计 (5) 结论 (8) 参考文献 (9) 第一章焊接应力 在没有外力的情况下,物体内部存在的应力称为内应力,内应力在物体内部自相平衡,即物体内部各方向的内应力总和等于零,内应力对于任何一点的力矩总和等于零。常见的内应力有以下几种: 1、热应力:又称温度应力。它是在不均匀加热及冷却过程中所产生的应力,它与加热温度和加热不均匀程度、焊件的钢度以及焊件材料的热物理性能等因素有关。 2、相变应力:金属发生相变时,由于体积发生变化而引起的应力。 3、装配应力:在装配和安装过程中产生的应力。例如:紧固螺栓、热套结构等均匀有内应力产生。 4、残余应力:当构件上承受局部荷载或经受不均匀加热时,都会在局部地区产生塑性应变。当局部外载撤去后或热源离去,构件温度恢复到原始的均匀状态时,由于构件内部发生了不能恢复的塑性变形,因而产生了内应力,即残余应力。残留下来的变形即残余变形。 焊接过程中焊件的热应力是随时间而变化的瞬时应力,焊后残余下来,即为残余应力。按照焊接应力在空间的方向可以分为单项应力、双向应力和三项应力。薄板对接时,可以认为是双向应力。大厚度焊件的焊缝,三个焊缝的交叉处以及存在裂缝、加渣等缺陷通常出现三向应力,三相应力使材料的塑性降低、容易导致脆性断裂,它是一种最危险的应力状态。

大型吊车梁制作工艺

5.3.4 大型吊车梁的工艺 在本工程中,吊车梁的制作是难点之一,在工业厂房中,钢吊车梁主要承受桥式行车的轮压,在交变荷载的作用下,吊车梁极易发生疲劳破坏,因此,吊车梁腹板与上翼板之间要求全熔透。 吊车梁的主体材料为Q345-C,焊接性比较良好,在焊接工艺上,将采用先进的埋弧焊不清根工艺,焊缝等级按一级;在铣平工艺上,将主要依靠先进的铣削设备,吊车梁的腹板及加劲板等的刨边将利用12m铣边机进行铣削加工。 吊车梁结构形式如下图所示: 另外由于本工程采用的吊车梁大部分高度为3m,该高度超过了H型钢流水线的作业要求。需要在工厂设置吊车梁加工制作专用组立胎架和焊接胎架。 5.3.4.1 大型吊车梁制作的工艺流程

5.3.4.2 大型吊车梁关键技术 焊接H钢的组立采用H钢组立机及人工胎架组立两种方式;翼板宽度90-800mm,腹板高度300-1500 mm的可采用H型钢流水线进行制作,其余部分可设置专用胎具组立。

5.3.4.4 大型吊车梁H型钢的焊接 1)、大型吊车梁H型钢的焊接工艺定为: 吊车梁腹板将采用先进的不清根埋弧焊焊接工艺来进行焊接。 焊接设备采用船型埋弧焊机,焊丝选择φ4.8mm的H08MnA焊丝,焊剂采用HJ431。具体工艺方法如下: 2)、焊缝要求及形式:吊车梁上翼板与腹板之间的焊缝为全熔透一级焊缝,根据吊车梁的腹板板厚,将焊缝形式定为如下图所示:

3)、焊前准备 1、坡口加工:坡口的加工采用半自动火焰切割机进行,切割后的坡口表面宽度应一致并应进行割渣及氧化物清理。 2、腹板下端面经铣平加工后可转H钢组立,定位焊可采用气保焊,φ1.2mm 焊丝,定位焊缝长度30~40mm,焊道间距为200~250mm,并应填满弧坑。 3、在下翼板上不允许引弧及焊接辅助加劲板等。 4)、由于吊车梁上翼板上表面要铺设轨道,所以上翼板上表面的钢板对接焊缝必须磨平,对上翼板下表面对接焊缝及下翼板对接焊缝按规范,即焊缝余高在0-3mm,多余的焊缝应打磨。 5)、采用埋弧焊机进行焊接,正式焊接前清除焊接区的油污、铁锈及其它污物。6)、根据工艺评定试验的结果,制定焊接工艺规程: 采用埋弧焊直接焊接反面不清根工艺措施,正、反面均用埋弧焊焊接,埋弧焊打底一道,盖面一道;焊接时,注意焊丝对准坡口中心略偏翼板。 焊接规范:I=800-820A,U=33-35V,V=500-550mm/min. 埋弧焊焊接完毕后,认真清理焊缝区的熔渣和飞溅物,冷却后,割去引出板及引弧板,并打磨。 7)、焊接胎架 8)、埋弧焊焊接时,必须在焊缝两端设置引弧或引出板,引弧板和引出板的长度应大于或等于100mm,宽度应大于或等于80mm,焊缝引出长度应大于或等于60mm,保证引弧及收弧处质量,防止引弧及收弧处焊接缺陷。引弧板及引出板要用气割切除,严禁锤击去除。 5.3.3.5 大型吊车梁H型钢的矫正及钻孔 大型吊车梁H型钢的矫正主要采取三种方式,即H钢矫正机、十字柱矫正机及火焰矫正:对于翼板板厚在28mm以下的,可利用H型钢流水线的H钢矫正机进行矫正;对于板厚在28mm以上的利用BOX流水线台湾引进的矫正机进行矫正;局部的焊接变形利用火焰矫正进行;矫正后的表面,不应有明显的凹面或损伤,划痕深度不得大于0.5mm;钻孔时应注意孔位。钻孔时采用双梁对位,复位制孔。

造船焊接变形和反变形控制

造船中的焊接变形和反变形控制 1.研究背景 船舶工业是传统的劳动密集型装配制造业,焊接操作是其中主要的作业形式之一,焊接水平的高低在很大程度上决定了船体的质量和生产效率,而焊接变形又是焊接过程中最难控制的一环。焊接变形的存在不仅造成了焊接结构形状变异,尺寸精度下降和承载能力降低,而且在工作荷载作用下引起的附加弯矩和应力集中现象是船舶结构早期失效的主要原因,也是造成船舶结构疲劳强度降低的原因之一[1]。焊接变形对现代造船技术的应用产生了障碍。由于焊接变形对船舶建造质量、成本和周期都具有重要影响,工业界一直对其非常重视,对焊接变形从实验和理论上进行了大量研究,希望能够对焊接过程进行有效预测和控制。反变形可以控制焊接变形,降低残余应力,且方法简单易行,在船舶行业有广泛的应用。 2.背景内容 针对造船中的焊接变形,国内外专家进行大量的研究。焊接过程是一个非平衡的、时变的、带有随机因素影响的物理化学过程,它涉及电弧物理、传质传热和力学等方面。至今对焊接过程变形的实时检测与监控仍是困难的,不仅需要特殊的方法,而且对设备的要求也很高。随着计算机软、硬件技术的快速发展,使得焊接热加工过程的数值模拟应运而生,实践证明数值模拟对于研究焊接现象是一种非常有用的方法。 2.1国外专家的预测和研究 20世纪30年代以来,许多苏联学者就开始了焊接变形计算与控制研究。如C.A.库兹米诺夫[2]研究了典型船体结构总变形和局部变形的计算方法,提出了减少和补偿焊接变形以及矫正主船体结构的解决方案。Greene和Holzbaur[3]开展了降低焊接残余应力和变形的研究,目前降低残余应力和焊接变形技术大多数由他们制定的法则演变而来。法国的国际焊接研究所对“焊接结构中残余

如何防止焊接变形

如何防止焊接变形 1、焊接变形的种类: 焊接过程中焊件产生的变形称为焊接变形。焊后,焊件残留的变形称为焊接残余变形。焊接残余变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等共六种,见图1,其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式,在不同的焊件上,由于焊缝的数量和位置分布不同,这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。 2、如何利用合理的装配焊接顺序来控制焊接残余变形? 不同的构件形式应采用不同的装配焊接方法。 1)结构截面对称、焊缝布置对称的焊接结构,采用先装配成整体,然后再按一定的焊接顺序进行生产,使结构在整体刚性较大的情况下焊接,能有效地减少弯曲变形。 例如,工字梁的装配焊接过程,可以有两种不同方案,见图4。若采用图4b所示的边装边焊顺序进行生产,焊后要产生较大的上拱弯曲变形;若采用图4c所示的整装后焊顺序,就可有效地减少弯曲变形的产生。

2)结构截面形状和焊缝不对称的焊接结构,可以分别装焊成部件,最后再组焊在一起见图5。图5b所示的方案由于焊缝1离中性轴距离较大,所以弯曲变形较大,而图5a所示的焊缝1 的位置几乎与上盖板截面中性轴重合,所以对整个结构的弯曲变形没有影响。 3、如何利用合理的焊接顺序来控制焊接残余变形? ⑴对称焊缝采用对称焊接当构件具有对称布置的焊缝时,可采用对称焊接减少变形。如 图4所示工字梁,当总体装配好后先焊焊缝1、2,然后焊接3、4,焊后就产生上拱的弯曲变形。 如果按1、4、2、3的顺序进行焊接,焊后弯曲变形就会减小。但对称焊接不能完全消除变形, 因为焊缝的增加,结构刚度逐渐增大,后焊的焊缝引起的变形比先焊的焊缝小,虽然两者方向 相反,但并不能完全抵消,最后仍将保留先焊焊缝的变形方向。 ⑵不对称焊缝先焊焊缝少的一侧因为先焊焊缝的变形大,故焊缝少的一侧先焊时,使它 产生较大的变形,然后再用另一侧多的焊缝引起的变形来加以抵消,就可以减少整个结构的变 形。

焊接变形校正(火焰法)、

钢结构焊接变形的火焰校正方法 钢结构焊接变形的火焰校正方法 目前,钢结构已在厂房建筑中得到广泛的应用。而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题,如果焊接变形不予以矫正,则不仅影响结构整体安装,还会降低工程的安全可靠性。 焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围,应设法进行矫正,使其达到符合产品质量要求。实践证明,多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。 在生产过程中普遍应用的矫正方法,主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。但火焰矫正是一门较难操作的工作,方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此,火焰矫正要有丰富的实践经验。本文对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作了一个粗略的分析。 1 钢结构焊接变形的种类与火焰矫正 钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法:(1)线状加热法;(2)点状加热法;(3)三角形加热法。下面介绍解决不同部位的施工方法。 以下为火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢) 低温矫正500度~600度冷却方式:水 中温矫正600度~700度冷却方式:空气和水 高温矫正700度~800度冷却方式:空气 注意事项:火焰矫正时加热温度不宜过高,过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16M n在高温矫正时不可用水冷却,包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。 1.1翼缘板的角变形 矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650度以下),注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围,所以不用水冷却。线状加热时要注意:(1)不应在同一位置反复加热;(2)加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。 1.2柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲 一、在翼缘板上,对着纵长焊缝,由中间向两端作线状加热,即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形,两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力,但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩,较难掌

焊接应力与变形试题

第一章焊接应力和变形 一、判断题(在题末括号内,对的画√,错的画×) 1、焊接接头在焊接热循环过程中,形成拉伸应力应变,并随温度降低而降低。() 2、焊缝的纵向收缩量,随焊缝的长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加,随焊件截面积的增加而减小。() 3、同样厚度的焊件,一次就填满焊缝时产生的纵向收缩量比多层焊大。() 4、横向收缩量随焊接热输入的提高而增加,随板厚的增加而减小。() 5、挠度f 是指焊件在焊后的中心轴偏离焊件原始中心轴的最大距离。() 6、焊缝纵向收缩量随焊缝及其两侧的压缩塑性变形区的面积和焊件长度的增加而增加。() 7、焊接对接接头的横向收缩量比较大。() 8、当焊缝不在焊件截面中性轴上时,只有纵向收缩才能引起挠曲变形。() 9、同样的板厚和坡口形式,多层焊要比单层焊角变形大,焊接层数越多,角变形越大。() 10、不同的焊接顺序焊后将产生不同的变形量,如焊缝不对称时,应先焊焊缝少的一侧,这样可以减小整个焊件的焊接变形。() 11、火焰校正角变形时,采用正面线状热源,背面跟踪水冷的效果最好。() 12、火焰校正横向收缩变形时,采用正面线状热源加热,同时再配以正面跟踪水冷的效果最好。() 13、采用火焰加热与水冷却联合校正时,要在受加热的钢材没失去红热态前浇水。() 14、角焊缝的纵向收缩量,与角焊缝横截面积有关,与焊接接头总横截面无关。() 15、铝比钢的导热率和线膨胀系数大,所以,铝的横向收缩量也较大。() 16、角焊缝与对接焊缝相比,其横向收缩量大。() 17、角变形是焊接过程中焊接区内沿板材厚度方向不均匀的纵向收缩而引起的回转变形()

18、角变形是由于坡口形状不对称,是纵向收缩在厚度方向上分布不均匀造成的。() 19、坡口角度对角变形影响很大。() 20、焊缝截面形状对角变形量的影响不大。() 21、T型接头角焊缝所引起的角变形,主要取决于焊角尺寸大小,与焊件厚度无关。() 22、偏离焊件截面中性轴的纵向焊缝,只能引起焊件的纵向收缩,不会引起弯曲变形。() 23、工字梁的弯曲变形,与焊件的长度成正比,与焊缝距中性轴的偏心距成反比。() 24、工字梁的弯曲变形,与焊件截面惯性距成正比,与材料的弹性模量成反比。() 25、为减小波浪变形,可采取措施:降低焊接压应力和降低临界应力。() 26、焊前装配不良,在焊接过程中会产生错边变形。() 27、焊接接头两侧金属受热不平衡是产生错边的主要原因。() 28、扭曲变形是由于焊件装配不良,施焊顺序或方向不当,使焊缝纵向或横向收缩变形或角变形产生不均匀、不对称而引起的。() 29、焊缝在焊件中的不对称布置,容易引起角变形。() 30、焊接接头重心与焊件截面重心不重合,容易引起角变形。() 31、焊缝在焊件中的对称布置,不仅引起收缩变形,而且还引起角变形。() 32、焊件抵抗弯曲变形的刚性主要取决焊件的截面积。() 33、非对称布置的焊缝,应先焊焊缝长的一侧,后焊焊缝短的一侧。() 34、焊接过程中采用的热输入越大,产生的热压缩塑性变形也越大,焊接变形也大。() 35、焊件坡口尺寸越大,填充金属越多,变形就越大。() 36、1m 以上的长焊缝,采用从中心向两端焊或逐段跳焊,焊后变形最小。() 37、采用间断角焊缝代替连续角焊缝,可显著的减小纵向弯曲变形。() 38、园筒体纵向焊缝横向收缩引起的直径误差,可通过预留收缩余量法加以克服。

船舶焊接变形的控制与矫正

船舶焊接变形的控制与矫正 摘要:现代造船中焊接工作量在整个船体建造总工作量中占相当大的比例,如不能很好地控制焊接变形,将会给船体装配、主辅机系统的安装带来极大困难,甚至达不到检验要求;本文针对船舶焊接变形的控制与矫正问题,首先分析了产生变形的原因,然后阐述了各种焊接变形的种类,最后分别从变形的控制以及矫正两个方面探讨了减少焊接变形的方法。 关键词:船舶;焊接变形:变形控制;矫正 0.前言 1船体具有足够强度是船舶安全航行、正常营运的基础。要保证船体强度,在建造检验中,必须控制好造船材料、结构装配及结构焊接三个环节的质量。而三个环节中,焊接又是船体建造中最重要又最难控制的一个环节。如何控制和提高焊接质量,对船体监造验船师来讲是一个重要课题。 众所周知,所谓船体建造,其过程就是施工者依据施工图纸的技术要求对不同规格的钢材进行“放样、下料、加工”,然后再利用焊接工艺方法将它们“缝合”在技术图纸所规定的各自的位置上,从而形成整个船体。焊接对保证船体的强度起着决定性作用。在本文中着重讲解讨论船舶焊接变形的控制与矫正。 船体结构是一种典型的焊接结构。据统计,现代造船中焊接工作量在整个船体建造总工作量中占相当大的比例,焊接的质量和生产效率直接影响到船体的建造周期、成本和使用性能。对船体钢板比较薄的船舶来说,焊接引起的变形更为严重,如不能很好地控制焊接变形,将会给船体装配、主辅机系统的安装带来极大困难,甚至达不到质量检验要求,施工中焊接变形的控制与矫正显得尤为重要。为了更好的控制焊接变形以及对焊接变形进行矫正,本文首先分析一下焊接变形的原因。

1.焊接变形产生的原因 电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程。焊接过程中及焊后,焊接构件都将产生变形。影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束.出现了压缩塑性变形.这就产生了焊接残余变形。钢材的焊接通常采用熔化焊方法, 是在接头处局部加热,使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液体金属, 形成熔池,随后冷却凝固成固态金属,使原来分开的钢材连接成整体。由于焊接加热,融合线以外的母材产生膨胀,接着冷却,熔池金属和熔合线附近母材产生收缩,因加热、冷却这种热变化在局部范围急速地进行, 膨胀和收缩变形均受到拘束而产生塑性变形。这样,在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。 焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和在室温条件下的残余变形。影响焊接变形的因素很多,但归纳起来主要有材料、结构和工艺3 个方面。 1.1材料因素的影响 材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关,而且和母材也有关系,材料的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。其中热物理性能参数的影响主要体现在热传导系数上,一般热传导系数越小,温度梯度越大,焊接变形越显著。力学性能对焊接变形的影响比较复杂,热膨胀系数的影响最为明显,随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。同时材料在高温区的屈服极限和弹性模量及其随温度的变化率也起着十分重要的作用,一般情况下,随着弹性模量的增大,焊接变形随之减少而较高的屈服极限会引起较高的残余应力,焊接结构存储的变形能量也会因此而增大,从而可能促使脆性断裂,此外,由于塑性应变较小且塑性区范围不大,因而焊接变形得以减少。不同的材料具有不同的热物理性能,例如材料不同,导热系数、比热和膨胀系数等均不相同,产生的热变形也不相同,焊接变形也不相同。 1.2结构因素的影响 焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键,也是最复杂的因素。其总体原则是随拘束度的增加,焊接残余应力增加,而焊接变形则相应减少。结构在焊接变形过程中,工件本身的拘束度是不断变化着的,因此自身为变拘束结构,同时还受到外加拘束的影响。一般情况下复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位,而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加,在

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