试述钢结构焊接变形与应力控制
焊接应力和变形控制
焊接应力和变形控制[摘要]为有效控制钢结构因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形，就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析，提出了相应的控制措施。
[关键词]焊接变形焊接应力热过程焊接工艺一、前言在钻井大提速大发展的今天，需要的井队配套设备越来越多，质量要求也不断提高，我厂承接的钢结构铆焊件制造任务也比较繁多，焊接技术成了一个关键的课题。
但在施工过程中，由于焊接产生的残余焊接应力和焊接变形，严重影响着钢结构铆焊件的质量、制造进度和使用寿命，因而急需采用合理的方法予以控制二、焊接应力和变形概念焊接应力和变形是指焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。
焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。
当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。
焊接应力和变形是直接影响焊接结构性能、安全可靠性和制造工艺性的重要因素。
它会导致在焊接接头中产生冷热裂纹等缺陷，在一定条件下还会对结构的断裂特性、疲劳强度和形状尺寸精度有不利影响。
钢结构的焊接过程中常见的焊接应力有：1)纵向应力；2)横向应力；3)厚度方向应力。
常见的焊接变形有：1)纵向收缩变形；2)横向收缩变形；3)角变形；4)弯曲变形；5)扭曲变形；6)波浪变形。
三、焊接应力和变形的控制措施针对这些不同种类的焊接变形和应力分布，我们应该追溯根源，具体进行研究控制。
1、焊接变形的控制措施全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。
1.1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，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。
1.2焊接热输入的影响一般情况下，热输入量大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。
焊接应力及焊接变形预防措施
钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。
由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。
本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。
一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。
在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。
这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。
而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。
焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。
二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1．焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。
2．降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。
(2)工艺措施采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。
焊接变形和应力
预热法
对焊缝两侧进行预热，减小温差 引起的收缩，从而减小变形和应
力。
层间温度控制
保持焊接过程中的层间温度在一定 范围内，以减小热影响区的宽度， 从而减小变形和应力。
焊后热处理
对焊接后的压力容器进行热处理， 以消除残余应力，防止裂纹的产生。
案例三：船舶焊接变形和应力控制
工艺评定
在焊接前进行工艺评定，确保焊接工艺参数的合理性和可行性。
控制焊接应力的措施
01
02
03
04
预热法
在焊接前对焊件进行预热，减 小温差，降低焊接应力。
层间温度控制法
在焊接过程中控制层间温度， 减小温差，降低焊接应力。
锤击法
在焊接过程中对焊缝进行锤击 ，使其产生塑性变形，从而减
小焊接应力。
热处理法
通过加热和冷却的方法消除或 减小焊接应力。
05 实际应用案例
焊接应力的影响
变形
焊接应力会导致焊接结构产生变形， 影响结构的尺寸精度和形状精度， 严重时甚至会导致结构失效。
疲劳强度
焊接应力会降低焊接结构的疲 劳强度，缩短其使用寿命。
稳定性
焊接应力会影响结构的稳定性 ，使结构在受到外力作用时容 易发生屈曲或失稳。
安全性
过高的焊接应力可能导致结构 在使用过程中发生突然断裂，
焊接顺序规划
根据结构特点和焊缝分布情况，合理安排焊接顺序，以减小变形和 应力。
刚性固定和夹具使用
在焊接过程中使用刚性固定和夹具，限制结构的自由变形，减小焊 接应力。
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仍然存在的应力。
焊接应力的产生与焊接工艺、 材料、结构形式等多种因素有 关。
焊接结构件焊接变形的控制
焊接结构件焊接变形的控制摘要：焊接是通过加热或加压的方式，将两个工件的原子进行结合，使工件连接到一起的一种加工艺。
焊接在人们的生产生活中应用较为广泛，无论对于金属物质还是非金属物质都可应用。
内应力指的是物体在没有收到外力的情况下，自身存在的应力，它在物体内部自相平衡，也就是说，物体内部的应力相加为零；而焊接应力指的是在焊接过程中，焊件内存在的应力；焊接变形指的是在进行焊接时，由于焊件受热不均匀或温度场不均匀导致焊件发生形变。
基于此，本文将对焊接结构件焊接变形的控制对策进行分析。
关键词：焊接变形；机械制造；措施1焊接变形的机理在众多的焊接方法当中，电弧焊由于设备轻便，搬运灵活，适合于钢结构的施工作业等特点，成为主要的焊接方法。
电弧焊就是在钢构件连接处，借助电弧放电所产生的高温，将置于焊缝部位的焊条或焊丝金属熔化，同时将工件的表面熔化，形成焊接熔池，将两块分离的金属熔合在一起，从而获得牢固接头的焊接方法。
在施焊过程中，焊件会发生变形，这种变形是暂时性的。
当焊接完毕以后，构件完全冷却，会有一部分变形残留下来，形成焊接变形。
焊接变形的实质取决于两个方面，一是焊缝区的熔融焊缝金属在冷却凝固收缩时产生了变形，导致构件发生纵向、横向或者角变形；二是焊缝区以外的焊件区域。
由于熔融焊缝金属会将高温传递到焊件上，在焊件上形成热影响区，焊件在被加热和随后冷却的过程中产生变形，这种变形是一种单纯的热变形，如果焊件的热变形受到本身的刚度限制，就会引起焊件的变形。
2焊接变形产生的影响首先，对静载荷的影响。
在焊接构件中，当纵向拉伸的残余应力较高时，可以拉近某些材料的屈服强度。
当受到外在工作应力时，同方向的应力会进行相互叠加，就会使该区域发生变形，导致工件不能继续承载外力，使焊接构件的有效承载面积减少。
其次，对刚度的影响。
在焊接构件中，如果内应力方向与外载荷方向是一致的，当受到外载荷作用时，焊接工件的刚度就会下降。
并且焊接工件所发生的变形在卸载之后是无法进行恢复的。
钢结构焊接中常见的技术难题
钢结构焊接中常见的技术难题钢结构焊接是一种常见的连接方法，广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域。
然而，在实践中，我们常常会遇到一些技术难题，这些难题需要我们在焊接过程中加以解决和克服。
本文将介绍钢结构焊接中常见的技术难题，并提供相应的解决方法。
一、焊接变形问题在钢结构焊接中，焊接变形是一个普遍存在的问题。
高温的焊接过程会导致材料的热胀冷缩，从而引起焊接零件的变形。
焊接变形不仅会影响外观美观，还可能导致结构的强度和稳定性下降。
解决方法：1. 控制焊接顺序：合理安排焊接顺序，从内部向外焊接，有利于平衡内部应力分布，减少变形；2. 使用预紧装配：对于大型构件，可以在焊接前进行预紧装配，以减少焊接残余应力的影响；3. 采用适当的工艺参数：控制焊接热输入、焊接速度和预热温度等工艺参数，减少焊接变形的发生。
二、焊接裂纹问题焊接裂纹是另一个常见的焊接难题。
焊接过程中，材料在受到热应力作用下可能产生裂纹，从而降低焊接接头的强度和密封性。
解决方法：1. 控制焊接温度梯度：避免快速升温和冷却引起的热应力过大，可以采用预热和缓慢冷却的方法；2. 使用适当的填充材料：选择具有良好可塑性和抗裂性能的填充材料，有助于减少焊接裂纹的产生；3. 适当增加补偿：在焊接过程中，可以增加补充焊材或采用补焊的方法，使焊接接头获得足够的强度和连接性。
三、焊缝质量问题焊缝质量直接关系到钢结构的强度和稳定性。
焊缝质量差不仅容易引起焊接缺陷，还可能导致焊接接头的断裂和失效。
解决方法：1. 严格执行焊接规程：按照规范的焊接工艺要求进行焊接，包括焊接电流、电压、速度等参数，确保焊缝质量；2. 加强非破坏性检测：通过超声波、射线等非破坏性检测方法，对焊缝进行全面检测，及早发现和修复潜在问题；3. 提高焊工技术水平：培训焊工，提高其焊接技能和操作水平，从而保证焊缝的质量和可靠性。
四、材料选择问题在钢结构焊接中，材料的选择对焊接质量和性能起着至关重要的作用。
简要分析钢结构焊接应力的影响及对策
简要分析钢结构焊接应力的影响及对策摘要：在建筑行业中，钢结构具有强度高、自重轻、刚性好等特点，所以被普遍应用于建筑行业，钢结构的连接一般采用焊接技术。
在实际操作、使用的过程中，焊接技术因多种因素的影响导致钢结构存在焊接应力，甚至会发生钢结构的变形，从而影响焊接质量。
所以，本文对钢结构焊接应力的定义进行简要概述，分析焊接应力产生的原因及影响，提出有效对策，保证钢结构焊接的质量，提升产品性能。
[关键词] 钢结构焊接应力措施随着建筑行业的快速发展，因钢结构材质较其它建筑材料具有明显的优势，所以成为使用范围广泛的建筑材料之一。
钢结构的焊接技术具有操作简便、连接速率高、钢材使用率高的优点，但是在焊接过程中，对其焊接质量产生影响的因素较多，易发生焊接质量不合格，影响建筑安全的事件。
其次，钢结构的使用寿命及性能稳定性随着建筑压力、腐蚀强度的增加会逐渐缩短、降低，所以，我们需对钢结构的使用予以高度重视。
一、焊接应力的定义焊接应力宏观上理解即是钢结构焊接过程中而产生的应力。
钢结构的焊接是通过高温使材质熔化进而连接在一起，而连接部位的局部高温，导致钢结构产生温度差异，当温差过大，便会导致钢结构材质产生膨胀、延伸的现象。
但连接部位相邻的钢结构本身是存在应力作用的，便会导致钢结构的收缩应力在焊接过程中随着焊接温度和焊接时间而发生变化。
二、焊接应力形成的原因1、钢结构受热不均匀通过对焊接应力定义的概述，明确连接部位与相邻部位的温差较大，导致钢结构整体受热不均匀。
焊接部位的局部高温导致钢结构受热产生受热膨胀效应，而相邻部位的钢结构因其温度差而产生受冷收缩效应。
所以，焊接应力产生的主要原因便是钢结构的受热不均匀。
2、钢结构材料性能以及力学性能不达标刚结构受热温度分布不均匀产生焊接应力，但是钢结构材料的性能以及力学性能不达标是焊接应力产生的根本原因。
金属材料的比热容是不同的，便会导致不同金属材料的温度感应效果不同，而形成焊接部位变化效果不一致；其次，钢结构焊接部位的密度、导热系数以及热膨胀系数等也会对热传导造成影响，进而导致钢结构中出现残余应力。
钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施
技术与检测Һ㊀钢结构工程焊接技术重点㊁难点及控制措施李长海摘㊀要:钢结构工程是当前工程建设中的重要结构部分之一ꎮ结构的使用对提高整个工程的施工效率ꎬ促进各项施工工作的科学发展ꎬ提高工程整体质量施工的稳定性具有十分重要的作用ꎮ但在钢结构工程施工中ꎬ相关作业人员意识到钢结构工程本身是一个复杂的工程ꎬ需要团队的协调配合ꎬ才能推动钢结构施工作业按作业方案实施ꎬ提高整体施工水平项目的ꎮ那么ꎬ在钢结构施工作业中ꎬ焊接作业作为一个重要的组成部分ꎬ如果相关的焊接工作不能及时完成ꎬ很容易在后期的作业中造成钢结构的脱节ꎬ这将对工程的长期运营产生不利影响ꎮ因此ꎬ在当今钢结构工程施工作业中ꎬ控制焊接工艺是十分必要的ꎮ关键词:钢结构工程ꎻ焊接技术ꎻ重点ꎻ难点ꎻ控制措施一㊁导言钢结构焊接时ꎬ由于焊接热源的不均匀加热而引起的结构形状和尺寸的变化称为焊接变形ꎮ在变形的同时ꎬ内部结构也会产生应力和应变ꎬ因为此时结构不承受外力ꎬ存在这些应力ꎬ所以这些应力属于内应力范畴ꎬ称为焊接残余力ꎮ属于自平衡内应力的非均匀分布ꎮ焊接变形和应力是焊接过程中不可避免的现象ꎮ它们会影响焊接结构的尺寸精度和焊接接头的强度ꎬ需要花费大量的人力物力进行校正和修复ꎬ甚至报废零件ꎮ此外ꎬ焊接变形和应力对焊接结构未来承载能力的影响也不容低估ꎮ焊接残余应力和焊接变形是存在于同一构件中的不同形式的能量ꎬ它们受同一构件中存在的不同形式的能量的制约ꎬ并遵循能量守恒定律ꎻ它们相辅相成ꎬ相互转化ꎬ减少的一方必须增加另一方ꎮ二㊁钢结构工程焊接技术重点和难点分析在钢结构工程的实际焊接工作中ꎬ一方面由于焊接过程中的外部热效应的不均匀现象ꎬ很容易在很大程度上引起外应力的变化ꎬ导致焊接变形异常ꎻ另一方面ꎬ焊接工人的操作技术水平较低ꎬ而且做不到未结合焊接工作控制焊接应力ꎮ焊接作业过程中存在一些不熟悉的现象ꎬ也会引起焊接裂纹㊁气泡等不良现象ꎮ针对以上问题ꎬ在实际钢结构工程焊接中ꎬ控制焊接变形ꎬ提高焊接质量ꎬ减少气泡和缝隙的发生是十分必要的ꎮ三㊁焊接变形与应力的控制(一)焊接变形的控制措施焊缝的横截面积应尽量减小ꎮ焊接量应根据连接需要确定ꎮ焊缝强度也应根据有效焊脚尺寸确定ꎮ焊缝金属过多和凸出并不能提高焊缝强度ꎬ反而会不断增大应力集中系数ꎬ削弱坡口的整体性能ꎮ在对接焊缝和对接焊缝后半部分采用Ｕ形刨边的方法形成Ｕ形坡口ꎬ从而进一步降低焊缝金属含量ꎮ为了减少焊缝数量ꎬ应尽量采用多层多道焊ꎬ尤其是焊板的焊接ꎮ焊缝应尽量对称ꎬ焊缝应靠近中性轴布置ꎬ以减少钢板的变形ꎮ中性轴周边焊缝的平衡处理:根据两个收缩力相互平衡的原理ꎬ焊缝对称焊接ꎮ为了有效地控制焊接变形ꎬ可以在焊接设计和具体实施中对焊缝进行平衡处理ꎮ反焊焊焊垫ꎮ当焊接程序从左向右进行时ꎬ每次焊接应从右向左进行ꎬ这是分段侧焊方法ꎮ在焊接板的焊接过程中ꎬ内焊板会产生热量ꎬ焊接板在热的作用下会膨胀ꎬ在一定的时间内ꎬ两块焊接板会分开向外ꎬ但在由内向外扩散的过程中ꎬ焊盘的膨胀会使焊接板不断向内闭合ꎮ焊接采用抗变形力法ꎮ在焊接前ꎬ通过补偿焊件ꎬ可以有效地利用收缩力ꎮ例如ꎬ在焊接前ꎬ可以对部分焊件装配进行偏移ꎬ这样焊件组合的预偏移可以适当地将收缩半空间恢复到设定的位置ꎮ焊接前预拱或弯曲待焊接零件是使用抗变形力抵消收缩力的一个简单示例ꎮ(二)控制焊接残余应力的技术措施为了减小焊缝尺寸ꎬ降低结合焊缝强度ꎬ合理安排焊接顺序ꎬ削弱焊件的刚度ꎬ为自由收缩创造条件ꎮ(三)防治焊接裂纹的技术措施焊接材料的选择应科学合理ꎬ并有效控制焊缝中现有的化学物质ꎬ减少硫㊁磷等易产生偏析的元素含量ꎬ避免产生热裂纹ꎮ对焊接工艺参数进行有效控制ꎬ保证焊缝截面的深宽比满足焊接工艺要求ꎬ使热输入在允许范围内ꎮ做好焊前预热和焊后缓冷处理ꎬ以改善和控制焊接接头ꎬ从而提高热影响区和焊缝的整体性能ꎬ避免冷裂纹ꎮ(四)减少焊接应力集中的控制措施焊接设计时ꎬ应完整㊁光滑㊁连续ꎬ尽量避免出现焊缝重叠㊁密集的情况ꎮ焊缝之间的距离不得小于１００ｍｍꎮ无论中心线是否对称ꎬ对于不等厚板的对称焊接接头ꎬ厚板均应切割成斜面形状ꎬ然后对中ꎮ焊缝应布置在最有效的位置ꎬ以达到焊接量最少㊁效果最佳的目的ꎮ焊接位置应布置在便于焊接和检查的地方ꎮ在焊接接头板的根部设置一个平缓的过渡ꎮ把肋骨末端的尖角切掉ꎬ把盘子的末端包起来ꎮ(五)钢结构变形的预防合理安排焊缝ꎬ避免焊缝间距过小ꎮ当构件所用材料尺寸大于零件长度时ꎬ应尽量减少或不设置拼接焊缝ꎮ焊缝布置应与构件的重心或轴线两侧成比例ꎬ以减少焊接应力集中和焊接变形ꎮ对称零件的尺寸或孔径均匀ꎬ以便于加工和组装时的互换性ꎮ零部件的连接不应出现截面和厚度不等的情况ꎬ连接时应根据缓坡改变截面形状和厚度ꎬ使对接接头的截面或厚度相等ꎬ以达到传力顺畅㊁受力均匀的目的ꎬ防止焊接后应力过大ꎬ增加变形ꎮ钢结构各节点处各构件端缘之间的距离不宜过近ꎮ由于焊接过程中应力集中而引起的变形一般不应超过２０毫米ꎬ因此应保证焊接质量ꎮ四㊁结束语钢结构以其独特的优势ꎬ在建筑业中得到越来越广泛的重视和应用ꎮ在 大力发展钢结构 的方针指导下ꎬ我国钢结构发展的历史机遇已经到来ꎮ钢结构焊接技术是钢结构质量的基础ꎮ从焊接应变和变形的控制㊁降低焊接应力集中的设计㊁安装焊接工艺㊁防止钢结构变形等方面阐述了钢结构工程焊接技术的重点㊁难点及控制措施ꎮ作者简介:李长海ꎬ男ꎬ山东省桓台县ꎬ研究方向:焊接ꎮ７２１。
基于有限元法的建筑钢结构焊接应力与变形预测及控制研究
基于有限元法的建筑钢结构焊接应力与变形预测及控制研究一、钢结构焊接的难点说到建筑钢结构，相信大家都知道它是现代建筑中不可或缺的部分。
钢结构强度高，承载力强，使用寿命长，简直是建筑界的“钢铁侠”。
话说回来，钢结构的焊接可不是件简单的事。
焊接本身就像是把两个钢铁兄弟“抱”到一起，结果那种“抱”得太紧，或者没“抱”好，都会产生一些麻烦。
钢材受热膨胀、冷却收缩，焊接时一不小心就会出现裂纹、变形、甚至局部应力过大，搞不好整个结构的稳定性都会受影响。
所以，焊接的应力和变形，真得像是给建筑结构按了个“脉”，稍有不慎，可能整个建筑就得“出事”。
二、有限元法的奇妙之处讲了这么多问题，怎么解决呢？别急，有限元法（FEM）登场啦！这个名字听起来有点高深，但其实它的原理就像是拆解难题，把大问题拆成一个个小问题逐个击破。
简单来说，就是把建筑结构的每个小部分都看成是一个小单元，然后通过数学模型来模拟它们的行为，最终得出整栋建筑的“健康状况”。
就好比你去医院，医生不直接给你做大手术，而是先给你做个详细的体检，看看哪儿有点小问题，再决定怎么治疗。
有限元法就相当于给钢结构“做体检”，预测可能会出现的应力集中和变形，让我们可以提前采取措施避免大问题发生。
更重要的是，有限元法能把钢结构在焊接过程中可能遇到的各种情况都考虑到。
你能想象吗？它能模拟温度的变化、焊接过程中的金属熔化、冷却等，甚至是各种不同焊接技术的影响。
这些数据看似无关紧要，但通过科学分析，它们能帮助我们在设计阶段就避开潜在的风险，确保结构的稳定性。
就像是提前知道了某个路段会堵车，提前绕道，不至于在途中卡住。
三、应力和变形的预测与控制焊接过程中，最容易出现的麻烦就是应力集中和变形。
简单来说，应力就是内部“压力”，当压力太大时，结构可能就会发生“崩塌”；变形就是外部“歪了”，它可能看起来不太显眼，但一旦严重了，就像房子倾斜了，肯定不安全。
我们通过有限元法，可以清楚地知道每个焊接点的应力值，哪里有可能因为温差变化产生过大的应力，哪里可能会有变形的隐患。
钢结构焊接变形的工艺控制措施
建筑科学2016年12期︱75︱钢结构焊接变形的工艺控制措施马 宁贵州省贵阳市白云区七冶压力容器制造有限责任公司，贵州 贵阳 550014摘要：近些年来，我国各类建筑对钢结构的需求量不断提高，焊接技术也就在钢结构制作中应用十分广泛，但是在进行钢结构焊接时，焊接区域往往会出现不同程度的局部收缩变形，影响钢结构成品具体尺寸和装配质量，同时还有可能产生不同的应力作用，会对焊接接头韧性强弱、抗疲劳的强度以及抗腐蚀的能力产生重要影响，因此，减少钢结构焊接变形和应力就成了相关工艺研究和控制的焦点。
本文将从钢结构焊接变形的原因着手，分别从变形控制和应力控制两个方面采取相关工艺控制措施，以期能够有效减小钢结构产生焊接变形，降低焊接过程中的焊接应力，从而进一步提高钢结构焊接水平。
关键词：钢结构；焊接变形；焊接应力；工艺控制措施中图分类号：TU391 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2016）12-0075-021 钢结构焊接变形产生的原因 在对钢结构进行焊接时，往往因为局部温度不高均匀，并且受到外力的刚性约束作用，进而使得焊接区域产生不规律的横纵向收缩现象。
笔者结合自身长期钢结构焊接工作经验，分析出导致钢结构焊接变形主要基于以下原因：首先，钢结构刚度的主要表现是抗拉伸和抗弯曲的能力，这些能力又会受到钢结构截面和尺寸大小因素的影响和制约，比如说桁架的横截面面积与相关质量规范不符，进行焊接时，就容易导致纵向变形，再比如丁字形横截面，在焊接过程中就会因为抗弯刚度缺乏而引发弯曲变形。
其次，钢结构加工件刚度缺乏，焊接过程中焊缝分布不够均匀，往往很容易造成钢结构产生严重收缩，焊缝分布较多变形加剧，焊缝较少部位变形就不是很明显。
通常情况，在进行钢结构焊接操作时，焊缝分布往往比较对称，这就要求焊接时必须采用合理的焊接程序，严格按照对称性的要求减少线性缩短，但是如果焊缝分布不对称，就容易导致其弯曲变形。
最后，钢结构焊接变形除了钢结构本身问题会导致外，焊接工艺也有可能导致焊接变形，比如说在焊接过程中，对电流未能进行合理有效控制，导致粗焊条在进行缓慢焊接时受热不够均匀，这样确实会导致焊接变形的发生。
焊接变形的控制及预防措施探究
焊接变形的控制及预防措施探究焊接过程中，由于焊缝金属和基础材料的冷热循环问题所引发的收缩、膨胀，被称之为是焊接变形问题。
在进行焊接工作的时候，沿着同一边进行焊接，可能会引发变形超过两边交叉焊接，并且由于焊接所引发的冷热循环中，会对金属的收缩性造成影响，并导致变形问题的出现，像金属在受热过程中，其机械、物理性能都会有所变化，当热膨胀增大、热量增大的时候，焊接区域的温度会升高，进而导致焊接区域钢板的弹性、强度和热导性能出现降低的情况。
1 焊接应力和焊接变形的定义在钢结构焊接过程中，由于焊接时产生的热源以及焊接热循环的影响，使焊件不均匀受热，在焊件上形成了不均匀的温度区域，致使焊件根据钢结构的特性不均匀的收缩及膨胀，使焊件内部形成焊接应力引起形变。
焊接应力根据焊件材质、焊接时施工方法、焊接工艺及固定时的拘束程度等，造成不同的焊接应力大小及分布，按照焊接应力作用方向可将其分为三大类，分别为单向力、双向应力及三向应力。
薄板的对接焊划归为双向应力；大厚度焊件、丁字焊缝划归为三向应力，其具有纵向应力、横向应力及厚度方向产生的应力。
三向应力会使钢结构的脆性断裂更易发生，降低材料的塑性，是一种存在安全隐患的应力状态。
焊接残余应力和变形，对钢结构的承载能力以及构件的加工精度有着很大的影响，施工中应该从源头抓起，强化设计方案，增强焊接工艺、焊接方法的精确度，降低焊接应力和残余变形对钢结构造成的影响。
2 导致焊接变形的原因1)焊接应力的产生是导致焊接变形最主要的原因。
焊接工件的大小程度，复杂情况会产生大小数量不等的复杂焊缝。
在处理焊缝的过程中，就有难以预测的复杂应力产生，从而导致焊接变形。
变形度越大那么工件的外观和质量就会受影响。
甚至可能会报废，或发生安全事故，造成经济损失。
2)受焊接材料的影响。
焊接材料的质量好坏对焊接变形会产生影响。
材料基本都是金属，金属本身有特殊的热物理性。
焊接材料的热传导系数越大，温度梯度较小，这样焊接变形的几率也就越小。
钢结构工程焊接技术重点难点及控制措施
钢结构工程焊接技术重点难点及控制措施钢结构工程在现代建筑中占据着重要的地位，而焊接技术作为钢结构工程中的关键环节，对于工程质量和安全性起着至关重要的作用。
钢结构工程焊接技术在实践中存在着一些重点难点，需要采取相应的控制措施来确保焊接质量和安全性。
本文将就钢结构工程焊接技术的重点难点及控制措施进行详细阐述。
一、焊接技术的重点难点1. 钢材选择与准备在钢结构工程中，首先需要选择合适的钢材进行焊接。
钢材的种类、规格和质量对于焊接工艺和焊接质量有着重要的影响。
在选择钢材的还需要对钢材进行准备，包括清洁表面、除去氧化层和杂质等。
而这一过程中存在着如何正确选择和准备钢材的难点。
2. 焊接工艺的选择钢结构工程中有多种焊接方法可供选择，如手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
在选择合适的焊接工艺时，需要考虑到材料的性质、焊接部位的特点和工程要求等因素，而这在实践中是一个较为困难的问题。
3. 焊接变形与应力控制在焊接过程中，由于热应力和冷却过程中的收缩，容易导致焊接变形和残余应力的产生。
这些变形和应力将对钢结构的整体性能和稳定性产生影响，因此需要采取相应的控制措施。
4. 裂纹和焊缺陷的控制焊接过程中，由于工艺不当或焊接质量不合格等原因，容易产生焊接裂纹和焊缺陷。
这些问题对钢结构工程的质量和安全性构成潜在威胁，需要认真加以控制。
5. 焊接材料的选择在焊接中，焊接材料的选择对于焊接质量和工程性能有着重要的影响。
合适的焊接材料可以提高焊接接头的质量和性能，而如何选择合适的焊接材料是一个难点。
二、焊接技术的控制措施1. 严格选材在钢结构工程中，对于焊接材料的选择需要符合相关标准和规范，确保材料的质量和性能满足工程要求。
还需要对钢材进行准备工作，保证焊接表面的清洁和平整。
2. 合理选择焊接工艺针对不同的焊接部位和焊接材料，需要合理选择适合的焊接工艺。
在实际操作中，需要根据具体情况进行分析和判断，确保选择的焊接工艺能够满足工程要求。
钢结构梁柱拼接与变形控制
钢结构梁柱拼接与变形控制钢结构梁柱是建筑领域中常用的结构形式之一，它具有高强度、高刚度和轻质化等优点，在大跨度建筑和高层建筑中得到广泛应用。
然而，在梁柱的拼接和使用过程中，由于外力作用和材料特性等因素，常常会出现一定程度的变形。
本文将重点探讨钢结构梁柱的拼接方式及变形控制方法。
一、钢结构梁柱的拼接方式1. 焊接拼接：焊接是常见的钢结构梁柱拼接方式。
通过焊接可以实现梁柱的连接，提高整体刚度和强度。
常用的焊接方法包括电弧焊接、气体保护焊接和激光焊接等。
焊接拼接的优点是连接牢固、刚性好，但也存在焊缝应力集中和变形较大的问题。
2. 螺栓连接：螺栓连接是另一种常用的梁柱拼接方式。
通过螺栓将梁柱连接在一起，形成整体结构。
螺栓连接具有安装方便、拆卸方便的优点，可以有效减小焊接变形。
同时，螺栓连接还可以实现梁柱的调整和拆卸，方便后期维护和改造。
二、钢结构梁柱的变形控制方法1. 设计优化：在钢结构梁柱的设计过程中，可以通过减小截面尺寸、增加材料厚度等方式来控制变形。
同时，合理设置支撑和剪力墙等结构元素，可以有效减小整体变形。
2. 刚度加强：钢结构梁柱的刚度对变形控制非常重要。
可以通过增加梁柱的截面尺寸、加强梁柱连接处的刚性节点等方式来提高整体刚度。
此外，还可以采用加筋板、加强筋等加固措施来增加梁柱的刚度。
3. 支撑和约束：在钢结构梁柱的安装和使用过程中，设置支撑和约束是一种常用的变形控制方法。
通过设置临时支撑和约束，可以有效限制梁柱的变形，保持结构的稳定性。
4. 预应力控制：预应力技术是一种较为先进的变形控制方法。
通过施加一定的预应力，可以使梁柱在荷载作用下产生一定的压应力，从而减小变形。
预应力技术需要精确计算预应力的大小和施加位置，以确保其效果。
三、结语钢结构梁柱的拼接与变形控制是钢结构工程中的重要问题。
通过合理选择拼接方式、设计优化、刚度加强和支撑约束等措施，可以有效控制梁柱的变形，提高结构的稳定性和安全性。
钢结构焊接变形控制
钢结构焊接变形控制
钢结构焊接变形控制是指在钢结构的焊接过程中，通过控制温度和应力来减少或避免构件的变形。
钢结构在焊接过程中会产生大量的热量，导致构件在冷却后发生变形，如果不加以控制，会影响构件的质量和精度。
钢结构焊接变形控制的方法主要包括两种，一种是焊接前的预制变形控制，另一种是焊接过程中的控制。
预制变形控制主要是通过预先制定构件的变形方式和量来避免焊接后的不符合要求的变形；焊接过程中的控制主要是通过采取一些措施，如加强支撑、减小焊接点距等，来控制构件的变形。
钢结构焊接变形控制在实际工程中具有十分重要的意义。
它可以有效减少钢结构的变形量，提高构件的精度和质量，从而提高整个工程的质量和可靠性。
同时，它还可以减少后续加工工序的工作量和成本，节省有限的资源，具有经济效益。
总之，钢结构焊接变形控制是钢结构工程中不可或缺的一环，只有通过有效的控制措施，才能保证钢结构的高质量和精度。
探析钢结构焊接常见质量问题与控制措施
探析钢结构焊接常见质量问题与控制措施摘要：钢结构的主要连接类型分为螺栓连接和焊接连接，其质量直接影响到钢结构的整体施工质量，因此，在施工过程中要严格按照规范进行操作，确保连接质量。
本文就钢结构中的焊接连接容易出现的质量问题进行分析，并提出了针对性的控制措施，以提高焊接技术水平，促进钢结构整体施工质量的提升。
关键词：钢结构焊接；常见问题；控制措施钢结构工程中，焊接技术应用较广，可靠的焊接技术能够有效保证钢结构的稳定性和安全性。
焊接作为工艺技术，在应用中采用加压和加热的方式将金属体内部原子结合起来，使得金属之间连接成为一个整体。
焊接质量与焊接设备、焊接材料、焊接操作人员和焊接工艺等息息相关。
本文就钢结构焊接中常见的焊接质量问题进行罗列分析，并提出了优化和改进焊接质量的具体措施，来提高焊接效率，实现钢结构连接的整体性。
1钢结构焊接中的常见质量问题1.1焊接中的裂纹问题在钢结构的焊接中，裂纹问题经常出现，如不采取措施，裂纹问题会影响到焊接质量，给钢结构的整体施工质量留下隐患。
在钢结构的焊接裂纹中，主要分为冷裂纹和热裂纹，热裂纹就是在高温下产生的焊接裂纹，又被形象地称为结晶裂纹。
焊接的内部很容易产生这种裂纹，热量所影响的范围内也会产生裂纹。
从热裂纹的表现形式来看包括两种，即纵向的热裂纹和横向的热裂纹。
从产生焊接裂纹的环境条件来看，当冶金因素与力学因素共同作用时，低熔点共晶结晶，一些杂质也发生结晶，在这个过程中的存在形式是液态间层，强度非常低，当焊接操作中产生应力，就会伴随裂纹形成。
产生焊接冷裂纹是因为工件焊接的位置有淬硬组织形成，出现了扩散氢的浓积，焊接时在拉应力的应力作用下，就会产生裂纹[1]。
无论那种类型的裂纹都会对焊接质量造成影响，需要在工艺流程、操作手法、焊材选择上采取措施进行控制，避免裂纹的产生，提高焊接质量。
1.2焊接中的变形问题钢结构中的焊接变形主要是焊接部位在焊接高温下出现的横向、纵向、侧弯扭曲等多角度的变形，变形后的钢构件在受力上受到影响，在拼接的严密程度上也受到一定程度的破坏，影响钢结构的施工质量。
国家体育场(鸟巢)钢结构工程焊接应力应变控制技术探讨
国家体育场（鸟巢）钢结构工程焊接应力应变控制技术探讨北京城建精工钢结构工程有限公司刘子祥、李海斌一、工程概况国家体育场看台的放射状混凝土框架结构与环绕它们并形成主屋盖的空间钢结构完全分离。
空间钢结构由24榀门式桁架围绕着体育场内部碗状看台区旋转而成，其中22榀贯通或基本贯通。
结构组件相互支撑、形成网格状构架，组成体育场整体的“鸟巢”造型。
所有钢结构构件形成结构及建筑外形。
工程±0.000标高相对于绝对标高为43.500m，钢结构屋盖呈双曲面马鞍型，南北向结构高度为40.746m，东西向结构高度为67.122m。
屋顶主结构均为箱型截面，上弦杆截面基本为1000mm×1000mm，下弦杆截面基本为800mm×800mm，腹杆截面基本为600mm×600mm，腹杆与上下弦杆相贯，屋顶矢高12.000m。
竖向由24根组合钢结构柱支撑，每根组合钢结构柱由两根1200mm×1200mm箱型钢柱和一根菱形钢柱组成，荷载通过它传递至基础。
立面次结构截面基本为1200mm×1000mm，顶面次结构截面基本为1000mm×1000mm。
1.钢结构设计重量主桁架：12720吨组合柱：12548吨次结构：11670吨楼梯：4137吨马道：800吨合计：41875吨2.钢材型号厚度钢板的最大厚度100mm。
当钢板厚度≤34mm时，采用Q345钢材；当钢板厚度≥36mm 时，采用Q345GJ钢材；少量厚钢板采用Q460、S460ML钢材。
局部采用铸钢件。
厚度分布：•组合钢柱除少量棱形柱底部和顶部为90~100mm，其余为50~80mm，另外两根方形斜柱板厚绝大多数为30、25、20mm。
•桁架上弦杆个别段为50mm外，其余均在40mm以下，大多数为30、25、20mm。
•桁架下弦杆个别段为50、42mm外，其余绝大多数为20mm。
•腹杆为20、14、10mm，多数为10mm。
钢结构工业厂房构件焊接应力及变形控制
文章编号：1009-6825（2013）02-0047-02钢结构工业厂房构件焊接应力及变形控制李建彬（河北永诚工程项目管理有限公司，河北保定071000）摘要：针对钢结构工业厂房构件焊接应力及变形控制问题，从材料质量、加工工艺、焊接顺序、焊后处理等环节进行了论述，并提出了焊接应力的消除方法以及焊接变形的控制措施及矫正方法，以确保结构构件的安全性和可靠性。
关键词：工业厂房，钢构件，焊接应力，变形控制中图分类号：TU391文献标识码：A0引言工业厂房钢结构有大量的钢构件（如H型钢柱、梁）需要加工制作及组装，在制作及组装过程中，不可避免的存在焊接应力及变形问题，如果不采用适当的方法进行矫正，不但会影响结构的美观，还会影响结构的安全与可靠性，造成质量上的隐患，构件焊接应力及变形控制应从材料质量、下料加工、焊接工艺、焊后处理等环节进行。
1材料质量控制钢结构构件使用的原材料品种、规格、型号必须符合设计文件要求，具有质量合格证明文件，外观检验合格，保证钢材具有足够的强度、良好的塑性和焊接性能。
2构件加工工艺流程构件加工工艺流程为：放样号料ң下料切割ң下料矫正ң组装成型ң构件焊接ң应力及变形控制。
3焊接顺序一般按照先薄构件后厚构件、先焊对接焊缝再焊通长角焊缝，并且采用从中间向两侧对称施焊的方法。
对于H型钢柱、梁（吊车梁）先焊受力最大的翼缘对接焊缝，再焊腹板对接焊缝，最后焊翼缘与腹板的角焊缝，对于H型钢的4条角焊缝，先将腹板与翼板点固成工字截面，然后再焊接，在焊接时注意焊接程序，如图1所示次序。
在焊接过程中构件的惯性矩基本上不变，上下两对角焊缝所引起的挠曲变形可以抵消，构件基本上保持平直。
另外在焊接过程中4条焊缝的施焊方向要保持一致，且连续施焊，在两端各留100mm的余量暂不焊，待对接时再焊接。
2 14 3图1Ｈ型钢焊接顺序4控制焊接变形的措施合理的焊接工艺是控制焊接变形的有效方法，为减小焊接变形可采用以下措施：1）将构件分段或分片焊接，然后再拼装。
钢结构的焊接变形与应力分析—
钢结构的焊接变形与应力分析摘要最近几年来，随着我国的工业发展，钢结构工程因其结构性能好、结构组织均匀、强度高、弹性模量高、塑性和韧性好，适于经受冲击和地震荷载、要求施工速度快、节能环保、便于机械化生产和工业化程度高等很多优越条件，因此钢结构工程在建筑领域被普遍应用。
本课题主要对H型钢焊接变形与应力进行研究，主要内容包括H型钢结构概述、H型钢结构焊接工艺、H型钢结构焊接应力与变形分析、典型H型钢结构焊接生产工艺等，本文通过研究分析H钢结构焊接应力与变形的类型及原因，以指导钢结构的生产及应用。
关键词：钢结构，焊接变形，应力，强度ISTEEL STRUCTURE WELDING DEFORMATIONAND STRESS ANALYSIABSTRACTIn recent years, along with China's industrial development, steel structure engineering because of its structure performance is good, structural organization uniformity, high strength, high modulus of elasticity, plasticity and toughness, suitable for bear impact and the seismic load, construction speed and facilitate the mechanization of manufacturing and higher degree industrialization superior conditions, so many steel structure engineering in architecture has been widely used. But, can't deny, steel structure still exist defects and hidden trouble. Steel structure welding process is the welding deformation and the welding stress wait for blemish. Steel structure welding process is actually in welding after heating and cooling local area, but due to the solidification process of non-uniform temperature field, causing welding uneven expansion and contraction, thereby internally generated welding welding stress and cause the welding deformation. This paper mainly analyzes IIthe steel structure types and reasons of the welding deformation and stress elimination.KEY WORDS: steel structure，The welding deformation，Stress，StrengthIII目录中文摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)前言 (5)IV前言钢结构的发展有悠长的历史。
建筑钢结构工程技术 2.5 焊接残余应力和残余变形
焊接残余应力和残余变形一、焊接残余应力和残余变形的成因钢结构的焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。
在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度最高，达1600℃以上，其邻近区域则温度急剧下降。
不均匀的温度场要求产生不均匀的膨胀和收缩。
而高温处钢材的膨胀和收缩要受到两侧温度较低、胀缩较小的钢材的限制，从而使焊件内部产生残存应力并引起变形，此即通称的焊接残余应力和残余变形。
二、焊接残余应力和残余变形（一）焊接残余应力焊接残余应力按其方向可分为纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力。
1. 纵向残余应力。
图2-38是焊接残余应力的示例。
图2-38（a）是两块钢板平接连接，焊接时钢板焊缝一边受热，将沿焊缝方向纵向伸长。
但伸长量会因钢板的整体性，受到钢板两侧未加热区域的限制，由于这时焊缝金属是熔化塑性状态，伸长虽受限，却不产生应力（相当于塑性受压）。
随后焊缝金属冷却恢复弹性，收缩受限将导致焊缝金属纵向受拉，两侧钢板则因焊缝收缩倾向牵制而受压，形成图2-38（b）所示的纵向焊接残余应力分布。
它是一组在外荷载作用之前就已产生的自相平衡的内应力。
2. 横向残余应力。
图2-38所示两块钢板平接除产生上述纵向残余应力外，还可能产生垂直于长度方向的残余应力。
由图中可以看到，焊缝纵向收缩将使两块钢板有相向弯曲变形的趋势（如图2-38a中虚线所示）。
但钢板已焊成一体，弯曲变形将受到一定的约束，因此在焊缝中段将产生横向拉应力，在焊缝两侧将产生横向压应力，如图2-38（c）所示。
此外，焊缝冷却时除了纵向收缩外，焊缝横向也将产生收缩。
由于施焊是按一定顺序进行，先焊好的部分冷却凝固恢复弹性较早，将阻碍后焊部分自由收缩，因此，先焊部分就会横向受压，而后焊部分横向受拉，形成如图2-38（d）所示的应力分布。
图2-38（e）是上述两项横向残余应力的叠加，它也是一组自相平衡的内应力。
3. 厚度方向残余应力对于厚度较大的焊缝，外层焊缝因散热较快先冷却，故内层焊缝的收缩将受其限制，从而可能沿厚度方向也产生残余应力，形成三相应力场。
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工程 科技 ｌ ｌＩ
试述钢 结构焊 接变形 与应力控 制
孙 玉 琴
（ 黑龙江化 工建设有限责任公司， 黑龙江 哈 尔滨 １００ ） ５ｏｏ
摘
述。
要： 焊接应力与变形是焊接 过程中产生的 内应力厦焊接热过程 中引起焊件 形状与尺寸的变化， 针对钢结构焊接变形与应力控削进行论
’
关键 词 ： 结 构 ； 钢 焊接 变形 ； 用控 制 应
１５ Ｍ ａ ０ Ｐ ， 屈服强度 ｆ ２ ５ Ｐ 。泊松 比为 Ｏ ： 仰焊一侧爬焊—侧立焊一立平焊一平焊的顺序 ｙ ９Ｍ ａ ＝ ． ３ 材料本构关系采用理想弹塑性模型 。 屈服准则 进行 。 接头水平方向的焊接变形控制。 对 采用 采用 Ｙ ｎ Ｍ ｓ ’ ｏ ｉ ｓ ｅ 屈服准则， 时屈服强度取值 双人对称均速 、 计算 多层、 多道焊接。对接头垂直方 为 ３５ Ｐ 。 ． ４计算分析。 ４Ｍ ａ ２ ． ２ 利用 Ａ Ｓ Ｓ 限 向的焊接变形控制，因先后焊接对各部位 的收 ＮＹ 有 元分析软件计算构件的温度变化。采用三维实 缩 量 不 同 。一 般 上 壁 比 下 壁 收 缩 量 大 体单 元 Ｂ Ａ ４ Ｅ Ｍ 单元进行计算。以 ｘ向为例， 计 １ ． ｍ 端头 中心下降 约 ０ ｍ ￣ ． ｍ 这 ． ３ ， ５ ｍ ． ｍ １ｍ ， ５ ２ 算时取 的温度 ２ ｏ 。 结果为 ： ｘ方 向最大 样， ５ 计算 Ｃ 在 可在拼装时预先将安装标高提高 ２ ｍ ３ ｍ ｍ 一ｍ 变形为 ６ ｒ ， Ｙ方 向的最大变形为 ０ ｍ 来进行控制。 ． ｍ在 ７ ａ ． ｍ。 ９ 在 ｚ方 向的位 移 为 ０ 最 大 应力 ３ ． Ｐ ； ， ０Ｍａ ９ 在 ４焊接应力消除 装的关键。 ３ ． ２时． ｘ方 向最 大变形 为 １． ｍ 在 Ｙ ２Ｘ ９ 在 ０ｍ ， ８ ４１母 材 检查 ． 下面以某斜交网格钢结构工程为例， 用 方向的最大变形为 １ ｒ ，在 ｚ方向 的位移为 应 ． ｍ ４ ａ 焊接前用 超声波 和磁粉对 母材 焊道周 边 有限元程序 Ａ Ｓ Ｓ 分析了钢构件制作及安 装 ｏ 最大应力 ５Ｍ ａ ＮＹ ， ＇ ０ Ｐ 。综合 比较后 ． 选择温度为 ２ ０ ｍ范围内进行探伤检查 ， ０ｍ 防止因母 材缺陷， 时温差 导致 的变 形及 ２ ℃与 ３．℃两种温 况 ２＂的时段进行结构合拢较为合适 。 ５ ２ ８ 在焊接过程 中出现应力集中现象。 ５Ｃ 下钢结构合拢的变形及应力 ， 并从构件焊接 、 总 ３焊接变形控制措施 ４２焊 中应力 消除与焊后热处理 ． 体安装工艺 、 焊接顺序、 焊接方法等方面探讨 了 焊接变形从大型构 件焊接 、总体安装工艺焊接 焊接过程中． 用电动风铲振动敲击焊道， 消 焊接变形与焊接应力的控制措施。 。 顺序 、 焊接方法等多方面进行控制 。 除焊接应力。焊接完成后， 为保证焊缝 中的扩散 ２温度变形及应力有 限元分析 ３１构件焊接工厂化 ． 氢有足够 的时问得以逸 出及焊接产生的应力得 ２１制作与安装温度变形分析 ． 由制作与安装温度效应分析可知。 主梁构 以释放， 从而避免延迟裂纹 出现， 焊后立 即进行 因工厂的焊接环境 、 设备及器具等条件 比 件的加 工长度最长 １６ ， ｍ 次梁连接牛腿带在主 后热、 保温处理。后热时用氧、 乙炔 中性火焰在 现场好． 在满足运输 限制 的条件下． 最大限度地 粱节点 上； 大型铸钢节点分两段铸造， 在工厂 焊缝两侧 １ ｍ 但 ０ ｍ范围内， ０ 全位置均匀烘烤， 用温 在工厂完成 焊接工作 ， 于控制钢结构质量 。 完成拼装焊接工作 。 有利 度计在 焊缝 ８ ｍ １ ０ ｍ处测 得温度 为 ２ ℃ ０ ｍ，０ ｍ ８ 但是构件太长， 制作 与安装时 的温度差异会产 ３ ． ２总焊装控制 ２ ０ 后用 ４ ５￣ Ｃ 层以上 的石棉布裹紧， 保温 ４ 以 ｈ 生较大的变形， 导致较大 的尺寸误差 ， 因此确定 ３－ ． ｌ吊装 。 ２ 采取 “ 以构件组 合成块 、 成片吊 上， 自然风冷至环境温度 。 然后 构件 的最长加工 长度是 首先要 解决 的问题之 装为主。 以散件吊装为辅 的吊装方法， 在地面最 ５结论 ２． ．１温度选取。 １ 根据气象部 门资料， 制作月 大限度地进行构件组合。 尽可能地减 少高空拼 结合工程实例， 对其 焊接应力 与变形的消 平均最低气温为 ５ ℃； ． 安装月最高气温： ．℃： 装焊接量。安装 总体安装工艺采取平面上从一 除与控铽进行 了探讨’ ２ ２ １ ６ 得到以下几点结论： 温差 ： ．ｏ 。因此选择参考温度 ５ ℃。 ２ ９Ｃ ０ ． 计算温 边 向另一边扩散安装。 ２ 立面上从 下向上 逐步安 ５１通过有 限元分析， ． 确定主梁构件的加工 度 ２ ．℃。２１ ６１ ．． 面选取 。 ２截 计算截面选择焊接 装的工艺流程， ｍ 可将制作与安装温度差异产 减少各种误差 的集 中积累。 ．２ 长度最 长为 ｌ６ ， ３． ２ 箱型梁 １０ ３ ０ Ｏ ２ 计算长度为 ｌ 材 焊接顺序。 ０ ０ Ｘ ０ ×ｌＸＩ ， ｍ， 总体焊接顺序随安装进度次第跟进 ； 生的 构件 变形 控制 在 ±３４ ｍ 选择 温 度 为 ．ｒ ： －ａ 质为 Ｑ ４ Ｇ Ｂ的钢材。 ．３模型建立 。 ３５ Ｊ ２１ ＿ 根据结 调整校正好一个主梁结构平 面后，再进行该 主 ２ 的时段进行结构合拢较为合适。 ５ ｃ 构的实际尺寸。建立胎架的空间三维模型作为 梁结构面的焊接； 每个 正在焊接 的主梁 结构 面 ５ ． ２现场焊接的构件时应 注意： 计算模 型， 钢材料为 Ｑ ４ Ｇ Ｂ 弹性模 量 Ｅ ２ 顺结构安装的方向无约束， ３５ Ｊ， ＝． 焊接应力可顺结构 ５． ． １采用适 当的焊接程序， 分段焊 、 ２ 如 分 ０ ｘ １５ Ｍ ａ ６ ０ Ｐ ＇屈服强度 ｆ ２ ５ ａ ｙ ９ ＭＰ ，泊松 比为 安装方向 自由释放： ＝ 结构 的整体安装焊接是结 层焊； ２ ５． ． ２尽可能采用对称焊缝， 使其变形相反 ０； ． 材料本构关系采用理想弹塑性模型， ３ 屈服准 构不断逐步 向一个 自由拓展 的过程。单元 主梁 而抵消： ２ ５ Ｉ 焊前使结构有一个 和焊接变形 ． ３施 则采用 ＹｎＭｓｓ 服 准则， ｏ ｉ 同 ｅ 计算时屈服强度取 结构面的焊接顺序是先 焊主约束。 后焊 次约束 相 反的预变形 ．．４对 于小 构件焊前 预热 、 ｊ２ ． 焊 值为 ３ ５ Ｐ ｏ ．４计算分析。 ４ Ｍ ａ １ ２． 利用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 有 的方法， 即先焊主梁拼 阶段 ； 焊主粱与铸钢节 后 回火。然后慢慢冷却 。 后 以消除焊接应力 。 限元分析软件计算构件的温度变化 。采用三维 点的连接； 再焊主梁与次梁 的连接 点： 最后焊接 ５３对焊缝要进行合 理的设计：．． － ５３１避免 实体单元 Ｂ Ａ ４ Ｅ Ｍ 单元进行计算 。从计 算结果 次梁与次梁 的连接点。 ．． ３ ３焊接施工控制 。 ２ 在 焊缝集 中、三向交叉 焊缝 ：３ ５． ． ２焊缝尺寸不宜 可 以看出构件变形为 ０ ５ ｍ ｍ 按构件分段长 焊接方法上深 用组合焊接方式。 Ｃ 气 体半 自 太大：．． ２ｍ ／。 即 ｏ ５３３焊缝尽可能对称布 置，连接过渡平 度 ｌ６ ｍ左右， 制作与安装温度差异产生的构件 动保护焊 ＋药芯焊丝及 手工焊接； 在焊接工艺 滑， 避免应力集 中现象： ３ 避免仰焊。 ５． ．４ 变形可控制在 ± － ｒ 。因此确定主粱构件的 上， ３． ｍ － ４ ａ 加大焊 接能量 密度， 减少热 输入 ， 采用小 电 分析结果表 明： 主粱构件的加工长度选定 加工长度最长 １ｍ。 ６ 流、 快速度 、 多层 、 多道焊接工艺措施； 焊接材料 在 １ ｍ ６ 。可将制作与安装温度差异产生 的构件 ２ 钢结构合拢时温度效应分析 ． ２ 选 用小 直径 的焊条 、 焊丝； 所有使用的焊材具有 变形控制在 ±３ ４ ｍ： Ｎ ｍ 选择 ２ ℃时段 进行结构 ５ ２． ． １荷载选取 。根据现场工期安 排及 相 在大 电流 密度 下保 持 电弧持 续稳 定 的特性 。 合拢较为合适 ， ２ 控制焊接变形与应力的措施可 应的气象资料， 将在 ２ 及 ３ ．℃的温度工况 ３２ ５ｃ ２ ８ ．． ４焊接坡 口。焊前严格按照工艺试验确定的 为其他同类工程提供借鉴参考。 条件下合拢，比选结构 此时的温度变形 及应力 ， 坡口尺寸认 真组装， 特别对铸钢节点的坡 口尺 以确定最佳 的合拢温度。 ．２截面选取。 ２． ２ 计算 寸检查， 比现行规范严格 ２ ３ 同时。 要 － 倍。 为减少 截 面 选 择 合 拢 时 的结 构 面 框 架 。 材 质 为 热输人量， 在工艺试验取得成功 的前提 下。 适当 Ｑ ４ Ｇ Ｂ的钢材。 ．－ ３５ Ｊ ２２３模型建立 。 根据结构 的 减少焊缝坡 口尺寸 … ５接头全位置各种角度 ３ ２ 实际尺寸， 建立胎架 的空 间三维模型作为计算 的焊接 。 接头拼装后． 考虑工件尺寸， 采取两人对 模型． 钢材料为 Ｑ ４ Ｇ Ｂ 弹性模量 Ｅ ２ ６ Ｘ 称 焊， 以仰焊部位起弧， ３５ Ｊ 。 ＝． ０ 都 以平焊部位收弧； 按照
ｌ概 述
焊接应 力与变形 是焊接过 程中产生 的 内 应力及焊接热过程 中引起焊件形状与尺寸的变 化 。焊接过程的不均匀温度场以及 由它引起的 局部塑性变形 和比容不同的组织是产生焊接应 力与变形产生 的根本原因。焊接应力与变形的 存在。 对构件强度 、 刚度 、 稳定性 、 加工精度 以及 耐久性等产生严重的影响。 用合理的焊接技 采 术及施工措施控制焊接应力与变形是钢结构安
一
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