浅谈钢结构焊接变形的火焰矫正法

摘要:在实际生产中，当钢结构的焊接残余变形超过要求时,就必须进行矫正。钢结构焊接变形主要有纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪边形等。火焰矫正在钢结构生产中的应用非常广泛，它是利用金属热胀冷缩的物理特性，使用火焰局部加热金属件表面，金属热膨胀部分受周围冷金属的制约，不能自由变形，而产生压缩塑性变形，冷却后压缩塑性变形残留下来，引起局部收缩且在被加热处产生聚结力，使金属构件变形获得矫正。火焰矫正加热具有局部集中性、热过程的瞬时性、热源的运动性等特点。火焰矫正在型钢等各种材料变形的矫正中有着非常广泛的应用。文章对火焰加热的基本参数进行了分析。火焰矫正的加热方式有直线加热、环形加热、曲线加热等。对钢结构焊接变形的火焰矫正法作了详细介绍。在保证钢结构的承载能力的的条件下,设计时应该尽量采用较小的焊缝尺寸;在焊接结构中应该力求焊缝数量少,避免不必要的焊缝;安排焊缝尽可能对称与截面中性轴,或者使焊缝接近中性轴。

关键词: 焊接变形，火焰矫正，加热温度，冷却方式施工方法

中图分类号： P755.1 文献标识码： A 文章编号：

Abstract: in the actual production, when the steel structure of the welding residual deformation more than the requirement, it is necessary to correct. Steel structure welding deformation main have longitudinal contraction deformation, lateral contraction deformation, the bending deformation, Angle deformation, wavy edge form. The flame correction in steel structure is widely applied in production, it is to use metal heat bilges cold shrink physical properties, use local heating metal surface flame, the metal thermal expansion by the surrounding the cold metal of the constraints, not free deformation, and produce compressive deformation, after cooling compressive deformation, left over, cause local shrinkage and in the heated place produce coalescence force, the metal components deformation for correction. The flame correction with local concentration, heat heating process for the almost, the movement of the heat source, etc. The flame correction in steel various materials of deformation correction has a very wide range of applications. The article to the flame heating of the basic parameters were analyzed. The flame of the way to have a linear correction heating heating, annular heating, curve heating, etc. For steel structure welding deformation flame rectification method in detail. In order to ensure the bearing capacity of the steel structure of the conditions, design, you should try to introduce lesser weld dimension; In the welding structure should try to be less weld number, and avoid unnecessary weld; As far as possible and section are symmetrical arrangement weld neutral axis, or make weld close to neutral axis.

Keywords: welding deformation, flame correction, the heating temperature, cooling method and the construction methods

引言

钢结构在现代工业如冶金、路桥、造船、建筑工程、机械工程中应用越来越广泛。焊接通常是在焊缝处局部加热，使焊接材料与焊剂在高温下融化成液态金属，随后冷却凝固成整体。在焊接过程中，焊缝以外的材料随之受热膨胀然后冷却，由于这种热胀冷缩效应在局部范围快速进行以及受热收缩的不均匀性，在焊接完成材料冷却至常温后将会有塑性变形残留下来。这些变形可分为板面内和板面外弯曲变形。实际的变形呈现出由这两种基本形式组合的复杂状态[1]。

1 钢结构焊接变形的种类[2]

焊接变形是焊后残存于结构中的变形，主要有以下几种：

（1)纵向收缩变形:构件焊后在焊缝方向发生收缩。

（2)横向收缩变形:构件焊后在垂直焊缝方向发生收缩。

（3)弯曲变形:构件焊后发生挠曲,由焊缝纵向收缩引起和横向收缩引起。

（4)角变形:焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。

（5)波浪边形:焊后构件呈波浪形。

以上几种类型的变形,在焊接结构生产中往往并不是单独出现的,而是同时出现,互相影响的。焊接变形是焊接结构生产中经常出现的问题。焊接变形不但影响结构尺寸的准确和外形美观,而且有可能降低结构的承载能力;焊接结构件上出现了变形,就需要花许多工时去矫正。

2.钢结构焊接变形的火焰矫正法

2.1火焰加热矫基本原理

火焰矫正法利用金属热胀冷缩的物理特性，使用火焰局部加热金属件表面，金属热膨胀部分受周围冷金属的制约，不能自由变形，而产生压缩塑性变形，冷却后压缩塑性变形残留下来，引起局部收缩且在被加热处产生聚结力，使金属构件变形获得矫正[3]。

其原理是采用气焊焊炬对工件进行局部加热，该处材料随即产生的热膨胀受到工件焊缝材料的制约，从而产生压缩变形，而当冷却后该处材料又会发生收缩，从而抵消了先前的伸长变形，最终得以矫平工件的焊接残余变形，其关键技术是掌握工件加热后的变形规律。影响火焰矫正效果的因素主要有加热形状、加热位置、加热温度控制等，而这些影响因素很大程度上依赖工人的经验以及技术水平。火焰矫正焰矫正作为解决焊接变形的方法之一，因具有不需要压力机等大型设备，使用时操作方便，效率高，速度快，质量高，经济效果好，适应性强等优点，被广泛应用到船舶制造，桥梁修复，工件修正等领域，在实际生产中被证明有种种优点。火焰矫正法在使用时,应控制温度和重复加热的次数。火焰加热法采用一般的气焊焊矩,不需要专门的设备,方法简便,比较机动,可以在船舶等巨型结构上进行矫正,因此在生产上广泛应用。这种方法不仅适用于低碳钢,而且还适用部分低合金结构钢的矫正,塑性好的材料可以用水强制冷却(易淬钢除外)。