(一)產生原因
(1)鋼結構加工件的剛性小或不均勻,焊后收縮,變性不一致。
(2)鋼結構加工件本身焊縫布置不均,導致收縮不均勻,焊縫多的部位收縮大、變形也大。
(3)加工人員操作不當,未對稱分層、分段、間斷施焊,焊接電流、速度、方向不一致,造成加工件變形的不一致。
(4)焊接時咬肉過大,引起焊接應力集中和過量變形。
(5)焊接放置不平,應力集中釋放時引起變形。
(二)預防措施
(1)鋼結構設計時盡量使工件各部分剛度和焊縫均勻布置,對稱設置焊縫減少交叉和密集焊縫。
(2)制定合理的焊接順序,以減少變形。如先焊主焊縫后焊次要焊縫,先焊對稱部位的焊縫后焊非對稱焊縫, 先焊收縮量大的焊縫后焊收縮量小的焊縫,先焊對接焊縫后焊角焊縫。
(3)對尺寸大焊縫多的工件,采用分段、分層、間斷施焊,并控制電流、速度、方向一致。
(4)手工焊接較長焊縫時, 應采用分段進行間斷焊接法, 由工件的中間向兩頭退焊,焊接時人員應對稱分散布置,避免由于熱量集中引起變形。
(5)大型鋼結構工件如形狀不對稱,應將小部件組焊矯正完變形后,在進行裝配焊接,以減少整體變形。
(6)工件焊接時應經常翻動,使變形互相抵消。
(7)對于焊后易產生角變形的零部件,應在焊前進行預變形處理,如鋼板v 形坡口對接,在焊接前應將接口適當墊高,這樣可使焊后變平。
(8)通過外焊加固件增大工件的剛性來限制焊接變形,加固件的位置應設在收縮應力的反面。
(三)處理方法
對已變形的工件,如變形不大,可采用火烤矯正。如變形較大,采用邊烤邊用千斤頂頂的方法矯正。
鋼結構的焊接
鋼結構在現代水利工程建設中,應用的非常普遍。如五常市的四道崗渡槽、蘭大橋渡槽、其他的如水閘的鋼閘門等均有所采用。在現在的鋼結構焊接中,電弧焊接是基本的連接方式。由于在焊接時被連接的鋼材在接縫處加熱到熔化狀態通過熔化金屬分子的相互結合形成堅固的接頭。所以,在接頭處金屬有—個由固態——液態一固態的變化過程這就將出現焊接應力和焊接變形的問題。若焊接應力過尢可能導致焊縫的脆性破壞:若焊接變形過大也可能使結構物不適于應用。
鋼結構焊接裂紋的原因及預防措施
(一)熱裂紋
熱裂紋是指高溫下所產生的裂紋,又稱高溫裂紋或結晶裂紋,通常產生在焊縫內部,有時也可能出現在熱影響區,表現形式有:縱向裂紋、橫向裂紋、根部裂紋弧坑裂紋和熱影響區裂紋。其產生原因是由于焊接熔池在結晶過程中存在著偏析現象,低熔點共晶和雜質在結晶過程中以液態間層形式存在從而形成偏析,凝固以后強度也較低,當焊接應力足夠大時,就會將液態間層或剛凝固不久的固態金屬拉開形成裂紋。此外,如果母材的晶界上也存在有低熔點共晶和雜質,當焊接拉應力足夠大時,也會被拉開。總之,熱裂紋的產生是冶金因素和力學因素共同作用的結果。針對其產生原因,其預防措施如下:
(a)限制母材及焊接材料(包括焊條、焊絲、焊劑和保護氣體)中易偏析元素和有害雜質的含量,特別應控制硫、磷的含量和降低含碳,一般用于焊接的鋼材中硫的含量不應大于0.045%,磷的含量不應大于0055%;另外鋼材含碳量越離,焊接性能越差,一般焊縫中碳的含量控制在0.10%以下時,熱裂紋敏感性可大大降低。
(b)調整焊縫金屬的化學成分,改善焊縫組織,細化焊縫品粒,以提高其塑性,減少或分散偏析程度,控制低熔點共品的有害影響。
(c)采用堿性焊條或焊劑,以降低焊縫中的雜質含攝,改善結晶時的偏析程度。
(d)適當提高焊縫的形狀系數,采用多層多道焊接方法,避免中心線偏析,可防止中心線裂紋。
(e)采用合理的焊接順序和方向,采用較小的焊接線能超,整體預熱和錘擊法,收弧時填滿弧坑等工藝措施。
(二)冷裂紋
冷裂紋一般是指焊縫在冷卻過程中溫度降到馬氏體轉變溫度范圍內(300—200℃以下)產生的,可以在焊接后立即出現,也可以在焊接以后的較長時間才發生,故也稱為延遲裂紋。其形成的基本條件有3個:焊接接頭形成淬硬組織;擴散氫的存在和濃集;存在著較大的焊接拉伸應力。其預防措施主要有:
(a)選擇合理的焊接規范和線能,改善焊縫及熱影響區組織狀態,如焊前預熱、控制層問溫度、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出。
(b)采用堿性焊條或焊劑,以降低焊縫中的擴散氧含量。
(c)焊條和焊劑在使用前應嚴格按照規定的要求進行烘干(低氫焊條300℃~350℃保溫lh;酸性焊條l00℃~l50℃保溫lh;焊劑200℃~250。C保溫2h),認真清理坡口和焊絲,太除油污、水分和銹斑等臟物,以減少氫的來源。
(d)焊后及時進行熱處理一是進行退火處理,以消除內應力,使淬火組織回火,改善其韌性;二:是進行消氫處理,使氫從焊接接頭中充分逸出。
(e)提高鋼材質量,減少鋼材中的層狀夾雜物。
(f)采取可降低焊接應力的各種工藝措施。