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1、轻钢结构焊接H型钢质量控制工艺措施轻钢结构焊接H型钢质量控制I艺措施摘要:焊接日型钢的制作难点是保证焊缝全焊透质量及控制焊接变形量.本文就轻钢结构生产中焊接日型钢质量控制工艺措施进行了论述和探讨.关键词:焊接H型钢:焊接质量:焊接工艺【中图分类TU392.5【文献标识码】B【文章编号】16713362(20o8O90o3403近年来轻钢结构建筑在国内以施工进度快f构件为预制,与土建基础部分可同时施上),外形色彩美观,时尚,环保f拆除时较混凝士结构易处理1得到较快发展.这种结构形式中H钢因强度高,质鼍轻,耐用性好,易于改造及施丁周期短,住建筑结构巾被越来越广泛采用.但成品(轧制)H型钢规格有限,
2、大部分的H钢均需焊接制造一,H型钢的焊接特点焊接H钢是由3块一定规格尺寸的钢板组焊成,如图1两块其板和腹板通过两个T型接头结合成一整体.这种结构形式虽然简单,但对外观要求较高,I产过中焊接变形较大,焊后校正又较木】难.此对牛产过程巾焊接变形的控制尤重要.山于H型钢的结构特点,其在焊接时有两个导热面,即沿萁板的导热和沿腹板的导热,因此H型钢焊接时夭其导热性的增慢,熔深将减小,这刈于透十分不利.未焊透是得利,承重H型钢最为严霞的缺陷之一,它的仔在使H型钢的承载能力大大降低,町能成为引发裂纹的裂纹源,因34中国建筑金属结构2008/09未金虎吴明清徐敏此在H型钢焊接时要求全焊透(熔透焊),无损检测达
3、到GBl1345之I级标准.为了能够保证焊透应尽可能提高焊接线能量.但过大的线能量常引起焊穿.因此如何在保证焊透的情况下顺利焊接,成为H钢焊接工艺的火键.图l焊接的H型钢二,焊接变形的控制产生变形的原因是焊接应力.金属焊接是局部加热,熔化的过程.焊缝加热区受热膨胀,而周围的母材还处于冷态或加热温度不高状态,因而对焊接区受热母材的膨胀起约束作用,焊接区因此受压应力,母材受拉应力.随着电弧的前移,已完成的焊缝和热影响区冷却并收缩,而周的母材起约束其收缩作用.在这种作用下产牛的是焊接应力,金属冷却后还存在称为焊接残余应力.残余应力方向不同f横向,纵向及母材厚度方向),根据应力大小及构件的结构形式,约
4、束程度,产生的变形方向也不相同,因而产生变形结果也不相同由于H钢点定时的刚性较低,并且采用大线能量焊接,H型钢焊接变形较严重,而GB50205-94-IJ对H型钢的尺寸要求f分严格,因此严格控制焊接变形对于H型钢的焊接非常重要.H型钢的焊接变形主要有:角变形,弯曲变形和扭曲变形.1.角变形角变形的产生是由于焊接时在翼板厚度方向温度分布不均匀引起的,主要采用刚性固定措施来控制,H型钢的角变形一般是通过焊后的机械矫正或火焰加热法来消除.2.弯曲变形(挠曲变形,拱变形)弯曲变形是由于温度在腹板或腹板上分布不均匀引起翼板(挠曲变形)或腹板(拱变形)的纵向收缩而产牛的.采取控制焊接顺序和焊接线能量等措施
5、控制,如采用埘称焊接,同时保证各条焊缝线能量保持一致.3.扭曲变形扭曲变形足由于工件装配质量不好及焊接顺序和焊接方向不当引起的,采用刚性固定,严格控制焊接顺序和焊接方向.三,焊接工艺分析H型钢的焊接可采用多种方法,如手工电弧焊,埋弧焊,CO气体保护焊等.由于CO气体保护焊焊接线能量高,生产效率高,质量好,因此,广泛用于H型钢的焊接.1.装配质量H型钢板材下料采用半自动切割机,为确保结构尺寸准确,误差小,每块板在下料时各边预留20ram加.l余量;在H型钢翼板,腹板下好料后再经刨边机齐边,刨出焊接坡口,坡口形式为K形,角度为30.,钝边为5mm,然后经质量检查合格才能进行铆工装配.装配前对所有对
6、接坡r丁用砂轮机磨平,其问应仃细认真检查装酉己质量,确保装配尺寸不超过允差范围,这样就为在焊接过程中控制焊接变形打下r良好的基础2.焊接工艺分析根据本产品的特点,腹板选用对称的坡口形式,自动焊使用相同的焊接工艺参数.焊接顺序:预热先焊A侧1,2B侧清根,焊接3,4一一再焊A侧1,2B侧3,4,逐步焊满的顺序进行.如图2所示.I_AB13/一ll图2焊搔顺厚图由于钢梁焊缝较长,采用了对称的逆向分段焊接法.如图3所示,将整个焊缝分成若干分段,每段焊缝长度约是400500mm.每一段的焊接方向皆与焊接总方向相反.选择技术较好且水平相近的4名焊工同时施焊,这样可将变形减小到最低限度.543211234
7、55432112345图3H型钢焊接示意图(数字为焊接时间顺序)焊接规范参数的选择:(以潍坊长城建材公司型材车间厂房H型钢为例,板厚为25ram)选用CO:气体保护焊接,焊丝的直径1.2ram,前2道焊缝,焊接电流If=230250A,电弧电压U=2528V;后2道焊缝,Ir=280340A,U,=2835V.焊缝前2道的焊接选用小规范,因为前2道焊缝焊接时处于无拘束状念,若采用大规范焊接变形较严重.为了满足焊缝高度要求,后2道焊缝焊接规范参数町相应调大,一方面町提高焊接生产率,另一方面也因为此时板已处于拘束状态,变形量不会太大.具体确定参数见下表.CO:气体保护焊参数确定表焊丝直径焊接电流电
8、弧电压项目焊道顺序(mm)(A)(V)一CO气体日U23025025281.2保护焊后280-34028-35四,焊接变形的矫正前面从理论上表明焊接应力是产生焊接变形的原因.是焊接过程中不可避免的问题.消除焊接应力对于这种钢结构件从经济的角度是不可取的,解决的办法通常有三种:一是预变形.对于结构简单.零部件组合较单一的构件易采用.二是使之对称变形.三是变形后的矫正.角变形,弯曲变形,扭曲变形三种变形较严重,必须矫正,可采用火焰加热法.纵向收缩,横向收缩两种变形是不可逆的,无法矫正,只能在下料时考虑到焊接收缩余量.矫正应遵循如下两个原则:(1)矫正位置要正确.须分析构件变形的原因及构件的内在联系
9、,搞清各部件相互间的制约关系.(2)矫正顺序要正确.先矫正主要变形,后矫正次要变形,多种矫正方法并用时要注意几种方法的先后顺序.具体矫正方法是:(1)挠曲变形的矫正:采用三角形加热,对水平板进行矫正,加热位置选在翼板外凸的一侧,如图4中1处.(2)拱变形的矫正:在腹板上进行三角形加热,加热位置应根据图4焊接H型钢变形矫正示慝图1,2,3为加热部位变形情况而定,如图4中2处.(3)角变形的矫正:在梁背面的两道焊缝的对应位置作线状加热,加热宽度应小于焊角宽度,加热深度不应超过板厚,冷却后角变形即可消失,如图4中3处.以上这些措施和矫正办法在潍坊长城建材公司型材车间厂房钢结构制作过程中取得较好的结果
10、,达到质量要求.(作者单位:1山东交通职业学院2潍坊长城建材有限公司)研究总院课题负责人.用钢铁铸就辉煌建筑钢结构专家系列介绍(三十九)朱若兰1941年l0月生,教授级高工,焊接专业.工作简历:1958年9月一1962年7月北京机械科技学院学习.1962年7月一1975年北京一机部机械科学研究课题负责人.19751977年冶金部建筑19781985年宝钢工程指挥部施工技术处主管钢结构工程.1985年一至今通用金属结构工程总公司董事长,总裁.主要业绩:承建了山东德州棉花仓库,上海海外36中啊建筑金属站构2008/09高桥保税区管委会综合大楼,浦东新区客委会五号楼,江苏省太仓市外贸经济创业园,上海青浦科技园四期工程,上海证券大厦总包管理工程,北京经济开发区隆盛工业园区工程,上海宝山区月浦镇北区高新科技园工程,广东东莞李嘉诚别墅群.历年来,承建各类工程500余项,其中包括工业园区,标准厂房,商用民用高层建筑,住宅别墅等,先后荣获金奖,白玉兰奖,鲁班奖,金钢奖等:朱若兰先后荣获上海市“三八”红旗手,”五一”劳动奖章,虹口区优秀法人代表.首届中国十大优秀民营女企业家,十大民营女慈善家,21世纪中华女性商界精英人物等称号.(建筑钢结构委员会)