控制H型钢的焊接变形.doc

控制H型钢的焊接变形，提高钢结构的合格率 摘要：H型钢是钢结构建筑的骨架，是钢构件质量控制的核心,其质量的好坏直接关系到钢构件的质量及工程的安全可靠性。控制好H型钢的生产，就是提高了工程的质量，降低了生产的成本。本文介绍了反变形工艺和通过精确选取焊接工艺参数，防止H型钢焊接变形的新方法。与原来的生产工艺相比，该方法有效地控制了焊接变形，矫正时间大大的缩短，提高了生产效率，使H型钢的一次生产合格率由原来的50%提高到94%，报废率由原来的0.1%降为0。 关键词： H型钢 焊接变形 反变形 矫正 钢结构以其造价低、跨度大、施工周期短、外观新颖别致、总体质量轻、抗震性能好、实用性强、具有良好的加工装配性能等众多优点被广泛应用在工业和民用建筑中。与传统砖混、钢混结构相比，钢结构体系在性价比和施工周期短两方面的优势是相当明显的，这也正是钢结构最受客户青睐的地方。产品质量是企业持续发展的保证，是赢得市场的武器。H型钢是钢结构工程用量最大的核心构件，它的质量好坏不仅直接关系到钢结构工程的质量，还影响钢结构的生产制作成本，所以H型钢的生产一直是各制造厂家质量控制的重点。为了提高H型钢的质量和生产效率，我们对H型钢的设计与工艺进行了改进，控制焊接残余变形，提高焊接质量；采用火焰矫正和机械矫正技术，矫正焊接残余变形，提高H型钢的制作质量和效率，使H型钢的一次生产合格率由最初的50%提高到94%，报废率由原来的0.1%降为0，取得了既降低H型钢的生产成本又提高生产效率的双盈效果。现将H型钢焊接变形的控制、矫正情况及产生的经济效益简介如下： 改进前H型钢制造的现状及存在问题 在焊接过程中，随时间而变化的内应力为焊接瞬时应力。焊后当焊件温度降至常温时，残存于焊件中的内应力则为焊接残余变形。焊接应力和变形是形成各种焊接裂纹的重要因素又是造成热应变脆化的根源。残余变形不仅影响结构的尺寸精度和外观而且可能降低其承载能力。矫正变形费工、费时、增加了成本，在矫正中或矫正后还会引起一些新的问题，因此，分析测量、计算、预测并采取相应措施以控制和调整变形是十分重要的。 在改进前由于生产经验不足，没有对焊接残余变形引起足够的重视，在设计上：对焊缝尺寸和形状的合理选择、焊缝的数量、形状和布置、焊缝位置的安排等方面还存在一些问题。在工艺上：对反变形刚性固定、焊接方法和规范的选择、装配焊接次序的选择等方面也存在一些问题。在矫正焊接残余变形的方法上比较单一，只用了火焰校正法。所以焊接后的H型钢变形较大，焊后的H型钢几乎都需要进行矫正变形，有的甚至无法校正，只能报废处理，造成了较大的浪费。 原因分析 1、设计方面的原因 改进措施 1、设计措施 ①选用合理的焊缝尺寸和形状 在保证结构有足够承载能力的前提下，采用尽量小的焊缝尺寸 ②尽可能减少焊缝的数量 适当选择板材厚度，可减少肋板的数量，从而减少焊接和变形校正量。如 ③合理安排焊缝位置 焊缝对称于构件截面的中性轴，或使焊缝接近中性轴，可减少弯曲变形。 如 2、工艺措施 ①减少焊接之前的②③④⑤ 1、钢材的矫正 2、组对的矫正 3、焊接矫正 实施改进 改进后的经济效益分析 一、工艺改进方案： 轻钢房公司成立以后，先后购进了两台LHA型龙门式H型钢生产线，由于缺乏经验，开始使用之初，按说明书上提供的参数进行焊接，结果焊逢虽达到焊接技术标准，符合焊接质量要求。但焊接变形大，矫正费时、费力，矫正难度较大，特别是翼缘板的焊接后冷却收缩角变形，如下截面图所示。H型钢生产后，50%的都需机械矫正和火焰矫正后再用，钢构件的生产速度也受此限制，其质量也难保证。 为了解决这一难题，我们查阅了大量质料，并通过反复实验和技术统计，摸索出一套工艺改进方案。首先，对H型钢的焊接和组对工艺参数进行了修订，确定点焊的距离由原来的间隔400~600mm改为300~400mm。点焊焊点的增多，能增大对抗H型钢在埋弧自动焊时的焊接变形应力，防止H型钢在埋弧自动焊时在翼缘板水平方向上的弯曲变形（如图2），进一步提高了H型钢的直线度。其次，对H型钢翼缘板的焊接变形即翼板与腹板T型接头角变形，我们采用反变形的工艺，加以减少或消除。具体方案就是将H型钢翼缘板在焊接前先沿中心线跷起一角度（如下图3），其跷起角度的大小，根据焊接条件和要求定。 第三，采用双火焰矫正技术，减少热影响的时间，提高矫正速度和矫正质量。 二、工艺参数选择的理论依据： a．焊接参数的修订 焊接变形在焊接的材料和焊件形状、尺寸确定的情况下，取决于焊接时形成的温度场。温度场的形成主要由焊缝情况决定的，焊缝的质量和形状是取决于焊接工艺参数的选择。在保证质量的前提下，焊接熔深与熔宽比越大，焊接速度越大，温度场引起的热影响区就小，焊接变形量就越小。目前我公司生产H型钢的材料是低合金结构钢Q345，板材的厚