组块建造过程中焊接变形的控制

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1、钢结构加工制作篇组块建造过程中焊接变形的控制王民锋岳彩旺(海洋石油工程(青岛)有限公司青岛266555)摘要：在钢结构组块建造过程中，构件的变形对整体的结构的影响是至关重要的．焊接变形可能使整个组块丧失稳定而不能承受载荷，使组块的质量大大下降；而且矫正变形需要消耗大量的精力和物力，甚至导致构件报废。本文介绍了焊接变形的基本概念及影响，通L#．MODECFPSO(PBOIL)组块建造过程中的实例分析构件的结构形式以及每个部件、杆件的内在联系，对构件可能产生的焊接变形做到很好的预见性，针对不同的焊接形式采取合理的措施控制焊接变形．关键词：焊接变形控制工艺措

2、施1．焊接变形的概念金属结构内部由于焊接时不均匀的加热和冷却产生的内应力叫焊接应力。由于焊接应力造成的变形叫焊接变形。在焊接过程中，不均匀的加热，使得焊缝及其附近的温度很高，而远处大部分金属不受热，其温度还是室内温度。这样，不受热的冷金属部分便阻碍了焊缝及近缝区金属的膨胀和收缩；因而，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力(纵向和横向)，就造成了焊接结构的各种变形。金属内部发生晶粒组织的转变所引起的体积变化也可能引起焊件的变形。这是产生焊接应力与变形的根本原因。常见的焊接应力有：(1)纵向应力；(2)横向应力；(3)厚度方向应力。常见的焊接变形有：

3、(1)纵向收缩变形；(2)横向收缩变形；(3)角变形；(4)弯曲变形；(5)扭曲变形；(6)波浪变形。其中最基本的焊接变形为：横向变形、纵向变形和角变形。组块建造过程中，波浪变形也是一种常见的焊接变形。2．控制焊接变形的重要性2．1控制焊接变形可以保证组块的质量要求在钢结构组块建造过程中，构件的变形对整体的结构的影响是至关重要的。在构件焊接过程中，随着变形的产生，构件内的应力状态也发生了变化，而焊完并冷却后所留下的变形和应力不是暂时的而是残余的。通常焊件的残余变形和应力是同时存在的，但在一般焊接结构中残余变形的危害性比残余应力大得多，它可能使焊件或部件

4、的尺寸改变而无法进行场地的总装工作，使整个组块丧失稳定而不能承受载荷，使组块的质量大大下降。2．2控制焊接变形可以提高组块建造的绩效焊接变形产生以后，如果不予以矫正，不仅影响组块的整体安装，还会降低组块的安全可靠性。如果组块的建造过程中产生的焊接变形超过技术设计允许变形范围，必须设法进行矫正，使其达到组块的质量要求。第一作者：王民锋，男，1981年出生172’2008全国钢结构学术年会论文集[2008·10]王民锋，等：组块建造过程中焊接变形的控制但是矫正变形却要消耗大量的精力和物力，同时使构件内应力复杂化，增加了附加应力，降低了构件的承载能力，有时还

5、会因为矫正方法不当而导致部分甚至整个构件报废，使整个构件不得不重新下料、预制，更加浪费时间和材料。在甲板建造过程中采用合理的组对以及焊接工艺，控制每一个构件的变形，可以有效的节省因矫正焊接变形而浪费的时间、材料以及人工，为缩短生产周期、降低劳动成本、提高生产效率创造了良好条件，进而达到提高组块建造的绩效的目的。3．控制焊接变形的措施在MODECFPSO(PBOIL)的建造过程中，我通过对组块预制过程中容易产生焊接变形的类型的分析，仔细查阅相关书籍和多次向有经验的老师傅们请教，对每一个构件可能产生的焊接变形做到很好的预见性，针对焊接变形的特点从焊接工艺上

6、进行及时的改进，有效的防止和减少焊接变形所带来的危害。下面，主要介绍几种常见的控制焊接变形的措施。3．1利用反变形的方法减少变形在组块各个构件的预制过程中，为了抵消(补偿)焊接变形，在焊前进行组对的时候，先将工件向与焊接变形相反的方向进行人为变形。这种方法叫做反变形法。反变形法在组块建造过程中的应用是非常广泛的，尤其是两个杆件采用对接焊的方式进行焊接的时候，采用预留收缩余量的方式，根据已经掌握的收缩变形规律，在组对时预留收缩余量，基本可以保证焊后构件的变形控制要求。在MODECFPSO(PBOIL)中，许多工字钢的翼缘板上需要焊接耳板用于支撑两层甲板之

7、间的立柱、拉筋，如下图1(a)所示。通过预留收缩余量的方式，不仅节省了焊后矫正的时间，而且可以很好的保证焊后构件的尺寸要求。耳板焊接的时候，如果按照正常组对，由于焊接应力的作用，焊接完成以后，耳板(a)翼缘板焊接耳板(b)SECTIONA—h<三主三三爿e一变形余量(c)组对时预留收缩余量图1使用反变形法控制焊接变形一定会向后焊的那一侧发生焊接变形。所以在实际的组对施工时，我们就可以提前预留一定的变形余量，如图l(C)所示(以先焊耳板下面坡口为例)。首先焊接耳板下面的坡口，然后在上面坡口处进行气刨清根，最后焊接上面的坡口。这个过程完成以后，造成耳板上面

8、的坡口的焊肉比下面的坡口的焊肉多，所以整个耳板势必出现向上的焊接变形，基本上回补了组对时向下预