钢构件焊接变形与火焰矫正工艺初探__集群智慧云

　　钢构件焊接变形与火焰矫正工艺初探
　　林毅俊
　　【摘要】:本文根据笔者多年经验并结合有关技术资料，阐述了焊接变形的成因、火焰矫正的原理等方面的内容，对矫正工艺进行了初步探讨。
　　关键词：焊接变形温度应力火焰矫正
　　0引言
　　目前，钢结构已在各类建筑中得到广泛的应用。而钢构件在制作过程中大量采用了焊接工艺。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。实践证明，多数变形的构件是可以通过矫正工艺使其符合产品质量要求的。构件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。但火焰矫正是现场制作的钢构件过程中使用最多、且较难操作的矫正工艺。方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正需要丰富的实践经验。火焰矫正效果的好坏，关键在于正确地选择加热位置和加热温度。本文正是对钢结构焊接变形的种类以及火焰矫正工艺的初步探讨。
　　1 焊接应力的成因
　　钢构件在焊接过程中，随着焊接区的温度变化可以产生三种内应力，即温度应力、组织应力和构建自身受到约束的约束应力。若温度应力低于材料的屈服极限，则焊后变形可消失；若大于屈服极限时，则焊后接头局部区域就产生塑性变形。在自然冷却过程中，处于弹性状态部分的收缩将受到塑性变形部分的阻碍，因而产生残余应力。
　　2 火焰矫正的原理
　　钢材是由钢坯轧制而成的，在长度方向可以看成由许多纤维组成。任何变形均是其内部纤维的长短不等而造成的。矫正的原理就是使纤维较短部分伸长或使纤维较长部分缩短，直至各层纤维的长度趋于一致。在焊件内应力中，总是伴生着拉伸应力与压缩应力，应力与弹性变形同时存在。钢材的温度升高，屈服强度下降，原有的弹性应变会成为塑性应变，从而使应力松弛。在一定温度范围内，加热温度越高，内应力消除越充分。
　　3 焊接变形的种类与火焰矫正工艺
　　焊接变形的基本形式有角变形、弯曲变形、波浪变形。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：①线状加热法。矫正变形量大及刚性大的焊接结构时，可进行线状加热。此时，火焰沿直线方向移动，也可同时在宽度方向作横向摆动。宽度一般约为钢材厚度的0.5～2倍。②点状加热法。火焰加热矫正时，可根据不同情况加热一点或数点。焊件较厚，则加热点的直径要大；焊件较薄，加热点直径要小一些。一般加热点直径不＜20～30mm。焊件变形量大，加热点间距要小，其间距一般在50～100mm。矫正过程中，每加热一点后应立即捶打加热点。在矫正薄板波浪变形时，最好再加热点周围浇水冷却并锤击。③三角形加热法。这种加热的收缩量较大，常用于厚度较大、刚性较强的焊接件的弯曲变形。下面以应用最为广泛的H型钢构件为例介绍解决不同部位的施工方法。
　　3.1火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢）
　　种类 温度 冷却方式
　　低温矫正 500度～600度 水
　　中温矫正 600度～700度 空气和水
　　高温矫正 700度～800度 空气
　　3.2 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。16Mn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。
　　3.3翼缘板的角变形
　　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。
　　3.4H型钢构件上拱与下挠及弯曲
　　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