大型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接中質(zhì)量問題及預(yù)防措施

1、大型鋼結(jié)構(gòu)由于構(gòu)件形狀較復(fù)雜，外形尺寸較大，焊縫多，焊縫位置不對稱， 焊接時順序、人員布置及操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，在制作焊接中，常出現(xiàn)各種焊 接問題，影響鋼結(jié)構(gòu)組拼、安裝的順利進(jìn)行，降低結(jié)構(gòu)的承載力和使用壽命。本 文分析焊接質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的預(yù)防處理方法。1 焊接局部變形、角變形1.1 產(chǎn)生的原因構(gòu)件剛性小或不均勻，焊后收縮變形不一致。構(gòu)件本身焊縫布置不均，導(dǎo)致收縮不均勻，焊縫多的部位收縮大，變形 也大。焊接順序不當(dāng)，焊接人員分布不均勻，或過于集中于某個位置，未對稱 分層、分段、間斷施焊；焊接電流、速度、方向以及焊接時裝配卡具不一致造成 構(gòu)件變形不一。隨意加大焊肉，引起焊接應(yīng)力集中和過

2、量變形。組對焊接，焊后放置不平，應(yīng)力釋放時引起變形。1.2 預(yù)防措施設(shè)計時盡量使構(gòu)件各部分剛度和焊縫均勻布置，對稱設(shè)置焊縫，減少交 叉和密集焊縫。制定合理的焊接順序，以減小變形。如先焊構(gòu)件的主焊縫，后焊次要 焊縫；先焊對稱部位的焊縫，再焊非對稱焊縫；先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮 量小的焊縫；先焊對接焊縫，后焊角焊縫。對尺寸大、焊縫多的構(gòu)件，采取分層、分段、間斷施焊，并控制電流、 速度、方向一致。手工焊接較長焊縫時，應(yīng)采用分段退步間斷焊接法，由工件的中間向 兩頭退焊，焊接時人員應(yīng)對稱分散布置，避免由于熱量集中引起變形。大型構(gòu)件如形狀不對稱，應(yīng)將小部件組焊矯正完變形后，再進(jìn)行總組 裝配焊接，以減少

3、整體變形；對大型箱梁可采取先整體組裝，先焊主焊縫，再焊 隔板等焊縫，以增大各部分的約束，來限制變形。構(gòu)件焊接應(yīng)經(jīng)常翻動，使變形互相抵消。對焊后易產(chǎn)生角變形的零部件，應(yīng)在焊前以預(yù)變形處理，如鋼板 V 形 坡口對接，在焊前將對接口適當(dāng)墊高，可使焊后變平；H形鋼翼板在角焊縫焊接 前，預(yù)壓反變形，亦可消除焊后變形。外焊加固件增大構(gòu)件剛性來限制焊接變形，加固件的位置應(yīng)設(shè)在收縮 應(yīng)力的反面。1.3 處理方法 對已變形的構(gòu)件，如變形不大，可人工用卡具機(jī)械矯正；如變形較大，可用 火焰法矯正；對局部變形可用火焰烤外鼓部位；角變形可用邊烤邊用千斤頂頂?shù)?方法矯正。2 構(gòu)件側(cè)彎 (旁彎 )2.1 產(chǎn)生原因構(gòu)件組裝未

4、搭設(shè)拼裝平臺，基準(zhǔn)面出現(xiàn)旁彎，焊接后產(chǎn)生彎曲。構(gòu)件組裝間隙不均，焊接后收縮，向間隙大的一側(cè)彎曲。組拼裝與焊接工藝順序不當(dāng)或強(qiáng)行組裝，焊接后還存在較大殘余應(yīng)力 或焊后放置不平，支點太少或位置不正確而產(chǎn)生彎曲。運輸、堆放、起吊支點、吊點不當(dāng)，導(dǎo)致構(gòu)件向一側(cè)變形。2.2 預(yù)防措施構(gòu)件組裝焊接應(yīng)在找平的鋼平臺上進(jìn)行，焊接前掛通線檢查。構(gòu)件節(jié)點間隙應(yīng)保持均勻一致，按工藝設(shè)計焊接順序焊接，避免不對 稱焊接。構(gòu)件運輸、堆放、起吊支(吊)點應(yīng)保持受力一致，不使側(cè)向出現(xiàn)過大應(yīng) 力造成彎曲。2.3 處理方法 采用火焰法在側(cè)彎的一側(cè)用三角加熱法矯正，或輔以千斤頂頂正。構(gòu)件扭曲3.1 產(chǎn)生原因?qū)﹁旒茴悩?gòu)件有：節(jié)點角鋼

5、拼接不嚴(yán)密，間隙不均或節(jié)點尺寸不符合要求，焊接后收縮 不一；組裝工藝與焊接順序不當(dāng)，未對稱、分層、分段、間斷施焊，而是一 個節(jié)點或一個面一次焊完，從而引起扭曲變形；構(gòu)件拼裝在地面上進(jìn)行，基準(zhǔn)面高低不平，造成構(gòu)件焊接后尺寸不準(zhǔn)， 扭曲不平；對剛度差的構(gòu)件，翻身時未進(jìn)行加固，翻身后未檢查找平就進(jìn)行焊接；焊接時未設(shè)胎具、夾具等將構(gòu)件夾緊。 對箱梁類構(gòu)件有：焊接順序不當(dāng)，將一個面的主焊縫及隔板、加強(qiáng)板的焊縫一次焊完， 再翻身焊其余焊縫；焊接人員分布不均，熱量過于集中于某一位置上；組對焊接或焊后放置不平，焊接應(yīng)力釋放時引起扭曲變形；箱梁隔板加工時對角線尺寸控制不嚴(yán)；構(gòu)件翻身時亂摔受猛烈沖擊；同一節(jié)箱梁上

6、幾條焊縫焊接，間隔的時間過長，先焊接的已產(chǎn)生收縮 變形，后焊接的收縮量不夠抵消前面的焊接變形。3.2 預(yù)防措施下料前對節(jié)點放樣，按放樣尺寸下料。拼裝節(jié)點的連接角鋼與母材之間用夾緊器或卡口卡緊，點焊固定，再 進(jìn)行拼裝。構(gòu)件在拼裝臺上拼裝，尺寸大者可設(shè)馬凳找平，作為組裝基準(zhǔn)面，構(gòu) 件全長應(yīng)拉通線或用水平儀找平，確認(rèn)符合設(shè)計尺寸后將始點焊固定，再焊接。箱梁焊接應(yīng)采用先焊 4 條主焊縫再焊其余附件的方法，使變形可部分 相互抵消。焊接時人員要對稱分散分布，使收縮應(yīng)力分散，以借自身的剛性抵消 部分變形。組對焊接位置要墊平，使支點正確，以避免焊接應(yīng)力釋放時產(chǎn)生變形。隔板加工時，應(yīng)控制對角線誤差在 12mm

7、范圍內(nèi)。構(gòu)件吊運或翻身應(yīng)用繩拉著緩慢翻身，防止亂摔受猛烈沖擊；對側(cè)向 剛度差的構(gòu)件翻身前要加固、翻身后要找平。同一節(jié)箱梁 4 條主焊縫要連續(xù)施焊，不要間歇時間過長。拼裝節(jié)點焊接應(yīng)對稱進(jìn)行，并應(yīng)有反變形措施。3.3 處理方法一般扭曲采用千斤頂頂壓(或輔以倒鏈)和火焰烘烤加熱相結(jié)合方式矯正；對 箱梁類構(gòu)件除此以外，可視扭曲變形情況，用火焰打開翹曲處的主焊縫，將腹板 或翼板分別用火焰矯正后，再焊上矯正。構(gòu)件下?lián)?.1 產(chǎn)生原因制作時未按設(shè)計和規(guī)范要求拱度起拱。構(gòu)件制作角度不準(zhǔn)確或構(gòu)件尺寸不符合設(shè)計要求。放線錯誤，未考慮起拱或起拱數(shù)值過小。連接處未用卡具卡緊。屋架立拼裝中間支(頂)點下沉或彎曲。4.2

8、 預(yù)防措施構(gòu)件放線拼裝時。按設(shè)計、規(guī)范規(guī)定的拱度值起拱。嚴(yán)格按鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作允許偏差進(jìn)行檢驗，發(fā)現(xiàn)拼裝節(jié)點角度有誤應(yīng) 及時處理。在小拼過程中嚴(yán)格控制累計偏差。屋架立拼裝時，支承點、支架應(yīng)經(jīng)計算有足夠的強(qiáng)度和剛度，支點處 夯堅實。4.3 處理方法已下?lián)系臉?gòu)件采取割開中間節(jié)點焊縫，按要求起拱后重新焊接處理。焊縫尺寸不符合要求5.1 產(chǎn)生原因?qū)τ谑职押钢饕遣僮鞑痪幕虿僮鞑皇炀?，操作時運條不勻，運條 時角度不當(dāng)，速度過快或過慢，未注意測量焊縫尺寸。對自動焊的焊縫，腹、翼板坡口角度不當(dāng)，組對時間歇不均；或腹板采用切割加工有波浪彎，焊接時未調(diào)整焊嘴對準(zhǔn)焊縫。焊接電流過大或過小。5.2 預(yù)防措施提高操作

9、人員的責(zé)任心和技術(shù)水平；操作時控制運條寬度、角度和速 度，注意運條的均勻，焊后用角度樣板測量；調(diào)整焊接遍數(shù)或焊接速度、按焊接 規(guī)范操作來保證焊接尺寸。對尺寸大且要求嚴(yán)的腹板坡口，應(yīng)采用機(jī)加工，組對時注意間隙均勻。自動焊時要注意調(diào)整焊嘴對準(zhǔn)焊縫。加強(qiáng)焊工培訓(xùn)和操作控制與焊縫的檢查，不合要求的及時處理。5.3 處理方法對尺寸過小焊縫應(yīng)補(bǔ)焊到所要求的尺寸。6 焊縫開裂 (裂縫 )6.1 產(chǎn)生原因焊件的含碳量、碳當(dāng)量過高，或硫、磷成分過高或分布不均勻。焊條質(zhì)量差或采用與母材強(qiáng)度、性能相差懸殊的焊條焊接，造成強(qiáng)度 不夠被拉裂。定位點焊數(shù)量太少或零件本身存在較大誤差，組裝不上，采取強(qiáng)制變 形下定位、組對焊接造成應(yīng)力過大，將焊縫拉裂。剛度大的構(gòu)件焊接規(guī)范順序和方向選用不當(dāng)。厚度大的焊件未進(jìn)行預(yù)熱；或在低溫下焊接，使焊縫冷脆。由于結(jié)構(gòu)本身構(gòu)造或存在缺口，引起嚴(yán)重應(yīng)力集中。構(gòu)件焊后受到強(qiáng)烈的沖擊、振動。6.2 預(yù)防措施嚴(yán)格檢驗焊件的材質(zhì)，控制硫磷含量在允許范圍內(nèi)。正確選用與母材相適應(yīng)的焊條、焊劑。合理設(shè)置定位點焊的數(shù)量，避免在強(qiáng)制變形下定位焊接，不使焊接應(yīng) 力過大。根據(jù)結(jié)構(gòu)情況，正確選定焊接順序和方向，先焊收縮量大的焊縫。在低溫下焊