在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中,由于焊接變形直接影響鋼構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)的安裝及其使用功能。并因承載時產(chǎn)生了附加的彎矩、次應(yīng)力等而間接影響鋼結(jié)構(gòu)工程的使用性能,所以焊接變形的控制是很重要的。

根據(jù)焊接變形產(chǎn)生原因和影響因素,可以采取以下控制變形的錯施:

1.減小焊縫截面積:在得到完好、無超標(biāo)缺陷焊縫的前提下,盡可能采用較小的坡口的尺寸(角度和間隙)。

2.對于屈服強(qiáng)度345MPa以下,淬硬性不強(qiáng)的鋼材采用較小的熱輸入,盡可能不預(yù)熱或適當(dāng)降低預(yù)熱、層間溫度:優(yōu)先采用熱輸人較小的焊接方法、如CO2氣體保護(hù)焊。

3.厚板焊接盡可能采用多層焊代替單層焊。

4.在滿足設(shè)計要求情況下,縱向加強(qiáng)板和橫向加勁肋的焊接可采用間斷焊接法。

5.雙面均可焊接操作時,要采用雙面對稱坡口,并在多層焊時采用與構(gòu)件中和軸對稱的焊接順序。

6.T形接頭板厚較大時采用開坡口角對接焊縫。

7.采用焊前反變形方法控制焊后的角變形。

8.采用剛性夾具固定法控制焊后變形。

9.采用構(gòu)件預(yù)留長度法補(bǔ)償焊縫縱向收縮變形,如H型鋼縱向焊縫每米長可預(yù)留0.5mm-0.7mm,每對橫筋對應(yīng)的型鋼長度可預(yù)留0.5mm、采用預(yù)留周長法補(bǔ)償圓柱管構(gòu)件的焊縫縱向及橫向收縮變形,如板厚大于10mm時,每個縱向及環(huán)向焊縫均預(yù)留2.0mm周長。

10.對于長構(gòu)件的扭曲,主要靠提高板材平整度和構(gòu)件組裝精度,使坡口角度和間隙準(zhǔn)確,電弧的指向或?qū)χ袦?zhǔn)確,以使焊縫角變形和翼板及腹板縱向變形值沿構(gòu)件長度方向一致。

11.設(shè)計上要盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸;合理布置焊縫,除了要避免焊縫密集以外,還應(yīng)使焊縫位置盡可能靠近構(gòu)件的中和軸,并使焊縫的布置與構(gòu)件中和軸相對稱。

12.在焊縫眾多的構(gòu)件組焊時或鋼結(jié)構(gòu)工程安裝時,要采取合理的焊接順序。

改進(jìn)焊接設(shè)計——

(1)盡量減少焊縫數(shù)量

在設(shè)計焊縫結(jié)構(gòu)時應(yīng)當(dāng)避免不要的焊縫,盡量選用型鋼、沖壓件代替焊接件、以減少肋板數(shù)量來減少焊接和矯正變形的工作量。

(2)合理選擇焊縫形狀及尺寸

對于板厚較大份額對接接頭應(yīng)選X型坡口代替V型坡口。減少熔敷金屬總量以減少焊接變形。在保證有足夠能力的條件下,應(yīng)盡量選用較小的焊縫尺寸。對于不需要進(jìn)行強(qiáng)度計算的T形接頭,應(yīng)選用工藝上合理的最小焊腳尺寸。并且采用斷續(xù)焊縫比連續(xù)焊縫更能減少變形。

當(dāng)按設(shè)計計算確定T形接頭角焊縫時,應(yīng)采用連續(xù)焊縫,不應(yīng)采用與之等強(qiáng)的斷續(xù)焊縫,并應(yīng)采用雙面連續(xù)焊縫代替等強(qiáng)度的單面連續(xù)焊縫,以減小焊角尺寸。

對于受力較大的T形或十字接頭,在保證相同強(qiáng)度的條件下,應(yīng)采用開破口的角焊縫,這樣比一般角焊縫可大大減少焊縫金屬、減少焊縫變形量。

(3)合理設(shè)計結(jié)構(gòu)形式及焊縫位置

設(shè)計結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮焊接工作量最小以及部件總裝時的焊接變形量最小。對于薄板結(jié)構(gòu),應(yīng)選合適的板厚、減少骨架間距及焊角尺寸,以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、減少波浪變形。此外,還應(yīng)盡量避免設(shè)計曲線形結(jié)構(gòu)。因為采用平面可使固定狀態(tài)下的焊接裝備比較簡單,易于控制焊接變形。

由于焊縫的橫向收縮通常比縱向收縮顯著,因此應(yīng)盡量將焊縫布置在平行于要求焊接變形量最小的方向。焊縫的位置應(yīng)盡量靠近截面中心軸,并且盡量對稱于該中心軸,以減少結(jié)構(gòu)的彎曲變形。