影響桁架焊接變形的幾點(diǎn)因素及應(yīng)對(duì)控制

鋼管結(jié)構(gòu)焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，被焊桿件施焊和冷卻時(shí)，不均勻溫度場(chǎng)影響產(chǎn)生熱應(yīng)力；金相在金屬組織內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力受到結(jié)構(gòu)約束，產(chǎn)生約束應(yīng)力。如果在焊接過(guò)程中沒(méi)有控制好內(nèi)應(yīng)力，會(huì)造成桿件形狀、尺寸變化，多小變形影響結(jié)構(gòu)拼裝精度，給拼裝帶來(lái)困難，過(guò)大變形還會(huì)產(chǎn)生裂紋降低結(jié)構(gòu)承載能力。因此，焊接變形不僅影響建筑結(jié)構(gòu)外觀，降低適用性，還能導(dǎo)致焊接桿件報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。

焊接材料

焊接母材和焊材是影響焊接變形的主要因素。焊接材料屬于金屬，其特有的熱物理性能和力學(xué)性能的變化在焊接過(guò)程中都會(huì)帶來(lái)?xiàng)U件變形。材料的熱傳導(dǎo)系統(tǒng)系數(shù)越大，所受到的溫度梯度就越小，焊接時(shí)產(chǎn)生較小的焊接變形。金屬材料有熱脹冷縮性質(zhì)，材料的線膨脹系數(shù)增加會(huì)使焊接桿件變形增大。同時(shí)不同材料在化學(xué)成分上存在差別而影響力學(xué)性能，如Q345B結(jié)構(gòu)鋼沖擊韌性較低，G20Mn5鑄鋼在鑄造過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生縮孔、成分偏析、晶粒粗大等缺陷，這些因素都在一定程度上影響焊接性能。

焊接技術(shù)

焊接技術(shù)對(duì)焊接變形的影響是復(fù)雜的。管桁架結(jié)構(gòu)加工時(shí)，焊接胎架制作、定位和拼裝要求以及運(yùn)輸?shù)纫蛩貨Q定了管桁架管件焊接方式，從而影響焊接電流、焊接電壓、結(jié)構(gòu)定位、固定方法和焊接順序的選用。如多層焊接對(duì)焊接技術(shù)參數(shù)影響較大，研究表明，首層焊縫收縮量最大，第二層和第三層收縮量迅速減小，第二層收縮量是第一層的20%，第三層是第一層的5%左右，焊接層數(shù)越多，焊接變形影響越大；斷續(xù)焊縫比連續(xù)焊縫引起的變形??；焊接順序?qū)Σ牧蠚堄鄳?yīng)力和應(yīng)力分布影響較大。通常認(rèn)為，焊接變形過(guò)大的原因往往是沒(méi)有按照合理的焊接程序進(jìn)行施焊或者沒(méi)有焊接好分部構(gòu)件就進(jìn)行整體拼接焊接。

結(jié)構(gòu)因素

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是影響焊接變形的一個(gè)重要方面。一般情況下，結(jié)構(gòu)的約束度增加時(shí)，焊接變形相對(duì)減小。焊接過(guò)程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的約束隨著結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度增加，隨著焊接工作的開展而不斷變化。在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，利用耳板或者加勁板提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件穩(wěn)定性和剛性可以降低焊接變形，但是這種做法增加裝配和焊接工作量，加大焊接變形分析難度。

桁架焊接變形控制

管桁架相貫節(jié)點(diǎn)依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》；設(shè)計(jì)合適的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，盡量避免節(jié)點(diǎn)構(gòu)件偏心，或者將偏心限定在允許范圍內(nèi)：-0.55d0≤e≤0.25d0（d0為圓管直徑；e為偏心距）；在實(shí)施焊接前對(duì)管件焊縫周邊進(jìn)行預(yù)熱處理，當(dāng)達(dá)到一定溫度后再施焊，同時(shí)焊接中要預(yù)防焊接構(gòu)件局部溫度過(guò)高，可先施焊收縮量較大的部位，如施焊空間允許，可以采用多人分段焊進(jìn)行焊接，能夠有效降低焊接殘余應(yīng)力，減小焊縫角變形、翹角變形和焊縫的彎曲度。