浅析如何有效控制钢结构的焊接变形及应力

发表时间:2020/6/17   来源:《建筑实践》2020年第39卷2月4期   作者:张权旺
[导读] 随着我国经济在快速发展,社会在不断进步,在钢结构建造过程中,焊接技术显得尤为重要
        摘要:随着我国经济在快速发展,社会在不断进步,在钢结构建造过程中,焊接技术显得尤为重要,它关系着施工过程中的焊接质量,进而决定着整个工程的施工质量。由于海上平台作业时的特殊环境,给钢结构建设造成了一定的难度,也增大了钢结构焊接过程中出现焊接变形情况的概率,难以有效保证海上平台钢结构建造的焊接质量。本文通过对海上平台钢结构建造过程中的焊接变形问题进行简要探析,分析变形产生的原因,综合多方面因素,提出有效的改进措施。
        关键词:钢结构建造;变形控制
        引言
        现阶段工程建筑施工当中,建筑结构大多以钢结构为主,钢结构无论是在质量上还是材质上都有着很大优点。相对于传统的钢筋混凝土结构,钢结构具有质量轻、强度高塑性的特点,同时还具有韧性好、材质均匀等优点,因此,在当今我国的工程建筑施工当中,钢结构成为了工程建筑当中所采用的主要建筑结构。钢结构在施工中是以电弧焊接的方式完成的,通过焊接、铆钊和螺栓连接等进行加工连接而成,在焊接加工处理时,由于钢结构具有强度高塑性的特点,对于结构加工的任何形状都能很好的进行焊缝连接,所以钢结构焊接质量的好坏,对工程建筑的质量有着重要的影响。建筑企业在工程施工中,对于钢结构焊接的质量工作要进行严格检验,控制好施工过程中每一道焊接工序,既保障了焊接工艺质量,同时也提高了焊接工作的生产效率,加快了工程建设顺利完成脚步。
        1概述
        焊接技术在工业中应用历史并不长,但是发展十分迅速。在短短几十年中,焊接已经在许多工业部分的金属结构中,如建筑结构、船体、铁道车辆和压力容器中几乎全部取代了铆接。焊接技术的发展得益于它节省材料、制造灵活、经济性好。但是焊接技术也有它与生俱来的缺点:焊接应力与变形。焊接应力与变形会造成如下危害:①严重的变形和应力有可能导致整个焊件或构件报废,造成经济损失。②有些变形可以采取矫正措施来消除。但较费工时,而且有些矫正工艺因达不到理想的效果,最终也还会使构件报废。③严重的变形和应力会造成断桥、沉船、锅炉或受压容器的爆炸等工伤事故。
        2钢结构建造中的变形形式
        由于焊接技术容易受到周围环境的影响,所以在焊接过程中,会因为各种原因而导致焊接变形情况的发生,不同原因造成的变形形式也有所不同。目前,海上钢结构建造中经常出现的两种变形形式为温度变形和相互作用力变形。焊接过程中,各部分组件之间由于焊接温度不同导致受热不均匀、从而引发体积膨胀不均匀的局部变形。钢结构的建造必须严格按照组装步骤焊接完成,局部发生变形会导致各部分的受力不均匀,相互作用力之间相互挤压,使局部变形蔓延为整体变形。焊接变形的整体质量是由各部分部件质量所决定的,受焊接技术的差异和组装过程的影响,还可将变形形式分为弯曲变形、收缩变形以及扭曲变形。焊接变形情况在钢结构建造中频繁发生,并给施工人员增加了大量的矫正工作。因此,在钢结构建造过程中有效控制焊接变形,对保证海上平台钢结构建造的施工质量和施工进度有着重要作用。
        3浅析如何有效控制钢结构的焊接变形及应力
        3.1完善质量控制计划
        在对钢结构焊接技术质量进行控制的过程中,要想从根本上取得预期的焊接质量和焊接目标,工作人员须从根本上建立健全完善的焊接质量控制制度,对每道施工工序进行严格把关,从而在规避一系列其他问题产生的同时,为预期目标的实现奠定良好基础。具体而言,就是在对钢结构焊接技术质量进行控制时,一方面,工作人员须在施工前,全面、仔细地检查设计图纸,在确保图纸设计科学性、合理性和规范性的基础上,为后期施工作业创造良好条件,此外,在图纸审查过程中,施工单位和相关主管部门还须指派专人负责图纸审查,以防审查工作落实不到位。

另一方面,施工单位还须根据施工目标和施工现场的实际情况,制定详细的焊接施工流程指导意见,在对施工各个环节进行详细规划的基础上,以防施工问题的再次发生。
        3.2质量无损检验
        焊缝无损探伤的检验包括超声波探伤、射线探伤等一系列检验方式。检验过程中对焊缝进行查验,发现焊缝出现超标问题时,分析问题产生原因,焊接技术人员对问题进行改进和维修。在维修过程中,返修的焊缝质量要与原焊缝的质量一致,才能达到焊缝质量无损检验的标准。焊缝在返修上有着严格的要求,具体情况包括以下几点:(1)焊缝在返修前必须把夹渣清除干净,经过仔细打磨至光滑程度,再按返修工艺要求进行焊缝连接。(2)在对焊缝返修时,采取定位焊方式进行焊接,把待焊部位按照数据位置进行焊接。(3)焊缝在返修完成之后,要按照焊缝无损探伤的检验方式再一次进行检验。(4)在检验返修的焊缝连接时,要根据超声波无损探伤检验的结果进行评定。(5)焊缝返修后的质量要与原来焊缝质量保持一致。通过对建筑施工时采用钢结构施工过程中,如何保障焊接工艺质量的控制方面及检验方面的内容进行分析。由于钢结构在焊接过程中具有焊接难度大、质量要求高等特点,为了保证工程建设的质量,必须对焊接质量采取合理的控制措施和检验方法,以达到焊接质量的标准要求。
        3.3完善管理制度,提升焊接技术
        随着现代焊接技术的不断改革创新,已经具备相对成熟的技术体系,具有独特的优势,并在钢结构建造中占据着重要地位。但由于其在施工过程中很容易出现变形现象,影响着钢结构建造的整体施工质量。因此,为了更好地控制海上平台钢结构建造的变形现象,首先,要及时完善相关的管理制度,设立焊接质量管理体系,管理工作者要时刻监督焊接技术人员在施工过程中严格按照结构设计参数进行焊接,遵循正确的焊接顺序,遵守相关的施工要求,认真检查焊接质量。另外,管理人员要对焊接技术人员进行严格把关,确保相关施工人员具备丰富的焊接工作经验和符合要求的技术水平。除此之外,要定期对焊接技术人员进行专门的技术培训,学习先进的焊接技术,配备先进的焊接设备,从而有效保障海上平台钢结构建造过程中的整体施工质量,避免因质量问题造成安全事故。
        3.4焊接顺序
        就分厂生产而言,从公司成立以来,以中厚板和厚板焊接居多。产品采用多层多道焊,结构较复杂。对于此类复杂焊接变形的分析和预测,人工很难分析。因此现在焊接工艺对于生产的指导和规范,还没有涉及到具体焊缝焊接顺序。由于现场员工工作经验及技能水平的不同,采用不同焊接顺序,结果出来会相差甚远。随着计算机技术和信息处理技术的飞速发展,基于有限元的数值计算成为科学领域理解过程特性的重要手段。如今焊接有限元分析软件计算结果通过化学单元的温度、相和比例;热和力学属性通过计算得出,包括材料的相变烩、熔化和凝固、大应变、塑性和塑性转变。现在,很多钢结构生产都存在用有限元分析来预测变形和用作制定焊接工艺的重要参考。
        结语
        在当前新市场经济常态下,在钢结构施工作业过程中,焊接技术的广泛应用对其施工作业质量和作业效力的影响力是不容忽视的,为此,要想从根本上提高工程施工质量和施工效率,根据焊接材料的特点来选择适当的焊接技术、提高对材料采购的重视度以及完善质量控制计划,是现阶段基层产业机构保证工程质量最终目的实现的重要发展战略。
        参考文献
        [1]王丰景.钢结构焊接变形与焊接应力研究[J].冶金丛刊,2017(4):72-73.
        [2]张清林,李维桐,贾勇.国电大武口发电有限公司350MW机组输煤栈桥钢结构焊接变形控制措施[J].明日风尚,2018(12):289-289.
        [3]邵大学,胡玉璋.大型钢结构焊接变形控制工艺探究[J].名城绘,2018(2):212-212.
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