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钢结构厚板焊接技术保证措施

[12-01 19:55:48]   来源:http://www.jianzhu518.com  建筑施工   阅读:9584

钢结构厚板焊接技术保证措施提要:厚板焊接存在的一个重要问题是焊接过程中,焊缝热影响区由于冷却速度较快,在结晶过程中最容易形成粗晶粒马氏体组织

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  钢结构厚板焊接技术保证措施

  1 厚板焊接t8/5 值及焊接规范控制

  1.1 厚板焊接存在的一个重要问题是焊接过程中,焊缝热影响区由于冷却速度较快,在结晶过程中最容易形成粗晶粒马氏体组织,从而使焊接时钢材变脆,产生冷裂纹的倾向增大。因此在厚板焊接过程中,一定要严格控制t8/5。即控制焊缝热影响区尤其是焊缝熔合线处,从800℃冷却到500℃的时间,即t8/5 值。

  1.2 t8/5 过于短暂时,焊缝熔合线处硬度过高,易出现淬硬裂纹;t8/5过长,则熔合线处的临界转变温度会升高,降低冲击韧性值,对低合金钢,材质的组织发生变化。出现这两种情况,皆直接影向焊接结头的质量。

  1.3 对于手工电弧焊,焊接速度的控制:在工艺上规定不同直径的焊条所焊接的长度,规定焊工按此执行,从而确保焊接速度,其它控制采用电焊机控制,从而达到控制焊接线能量的输入,达到控制厚板焊接质量之目的。

  2. 厚板加热方法

  厚板焊接预热,是工艺上必须采取的工艺措施,对于本工程钢结构焊接施工采用电加热板预加热的方法。加热时应力求均匀,预热范围为坡口两侧至少2t,且不小于100mm 宽,测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm 处;

  预热温度宜在焊件反面测量。

  经研究表明产生氢致裂纹要以下四项基本先决条件:

  I 敏感的微观组织(硬度是敏感度的一个粗略的指标)

  Ⅱ 适当的扩散氢含量

  Ⅲ 合适的拘束度

  Ⅳ 适宜的温度

  其中一项或几项是处于支配地位的,但这四项条件都必须具备才会产生氢致裂纹。防止氢致裂纹的实用方法就是预热,就是设法控制这些因素中的一项或几项。

  一般来说有两种不同的方法来预估预热温度。根据大量的裂纹试验,提出一种基于热影响区临界值,就可消除氢致裂纹的危险。被认可的临界硬度可能是氢含量的函数。另一种预估预热温度的方法是基于控制氢。为弄清低温时的冷却速度即300℃~100℃之间的冷却速度的作用,已经通过高约束度下坡口焊缝试验确立了临界冷却速度,化学成份以及氢含量之间的关系。

  通过上述的理论分析,经实践试验证明对于板厚不小于36mm 的钢板预热温度达到120℃即可,对于t=60~70mm 的钢板预热温度需达到150℃。

  3 层间温度控制

  3.1 厚板为防止出现裂纹采取加热预热后,在焊接过程中应注意的一个重要问题,就是焊缝层间温度控制措施。如果层间温度不控制,焊缝区域会出现多次热应变,造成的残余应力对焊缝质量不利,因此在焊接过程中,层间温度必须严格控制。

  3.2 层间温度一般控制在200℃~250℃之间。为了保持该温度,厚板在焊接时,要求一次焊接连续作业完成。

  3.3 当构件较长(L>10 米)时,在焊接过程中,厚板冷却速度较快,因此在焊接过程中一直保持预加热温度,防止焊接后的急速冷却造成的层间温度的下降,焊接时还可采取焊后立即盖上保温板,防止焊接区域温度过快冷却。

  4 焊接过程控制

  4.1 定位焊:定位焊是厚板施工过程中最容易出现问题的部位。由于厚板在定位焊时,定位焊处的温度被周围的“冷却介质”很快冷却,造成局部过大的应力集中,引起裂纹的产生,对材质造成损坏。解决的措施是厚板在定位焊时,提高预加热温度,加大定位焊缝长度和焊脚尺寸。

  4.2 手工电弧焊的引弧问题:有些电焊工有一种不良的焊接习惯,当一根焊条引弧时,习惯在焊缝周围的钢板表面四处敲击引弧,而这一引弧习惯对厚板的危害最大,原理同上。因此在厚板焊接过程中,必须“严禁这种不规范”的行为发生。

  4.3 多层多道焊:在厚板焊接过程中,坚持的一个重要的工艺原则是多层多道焊,严禁摆宽道。这是因为厚板焊缝的坡口较大,单道焊缝无法填满截面内的坡口,而一些焊工为了方便就摆宽道焊接,这种焊接造成的结果是,母材对焊缝拘束应力大,焊缝强度相对较弱,容易引起焊缝开裂或延迟裂纹的发生。而多层多道焊有利的一面是;前一道焊缝对后一道焊缝来说是一个“预热”的过程;

  后一道焊缝对前一道焊缝相当于一个“后热处理”的过程,有效地改善了焊接过程中应力分布状态,利于保证焊接质量。

  4.4 焊接过程中的检查:厚板焊接不同于中薄板,需要几个小时乃至几十小时才能施焊完成一个构件,因此加强对焊接过程的中间检查,就显得尤为重要,便于及时发现问题,中间检查不能使施工停止,而是边施工、边检查。如在清渣过程中,认真检查是否有裂纹发生。及时发现,及时处理。

  4 .5 在焊接过程中,采用埋弧自动焊接,以t=36mm 的钢板为例,其工艺参数见下表。从下表中可自出,正面和反面的首道都使用小的焊接线能量,这不单纯是因为担心正面的首道施焊时会将坡口的钝边焊穿,而主要是为了防止出现凝固裂纹。

  厚钢板对接焊后的变形主要是角变形。实践中为控制变形,往往先焊正面的一部分焊道,翻转工件,碳刨清根后焊反面的焊道,再翻转工件,这样如此往复,一般来说,每次翻身焊接三至五道后即可翻身,直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况,注意随时准备翻身焊接,以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。

  5 消除焊接残余应力的焊接措施

  构件焊接时产生瞬时应力,焊后产生残余应力,并同时产生残余变形,这是客观规律。一般我们在制作过程中重视的是控制变形,往往采取措施来增大被焊构件的刚性,以求减小变形,而忽略与此同时所增加的瞬时应力与焊接残余应力。

  本工程主体结构中,大部分构件均属刚性大、板材厚的构件,虽然残余变形相对较小,但同时会产生巨大的拉应力,甚至导致裂纹。在未产生裂纹的情况下,残余应力在结构受载时内力均匀化的过程中往往导致构件失稳、变形甚至破坏。因此焊接应力的控制与消除在本工程制作过程中显得十分重要。应优先于构件的残余变形给予考虑。

  6 焊接应力的控制

  控制应力的目标是降低应力的峰值并使其均匀分布。其措施有以下几种:

  6.1 减小焊缝尺寸

  焊接内应力由局部加热循环而引起,为此在满足设计要求的条件下,在深化设计过程中,不应加大焊缝尺寸和余高,要对其焊缝尺寸给予优化,焊缝坡口要合理,尽量采用双面坡


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