厚板H型钢焊接变形的控制.docx

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厚板H型钢焊接变形的控制

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摘要：厚板H型钢焊接时，由于焊接热输入量大，焊后很容易变形。在制造过程中主要的变形有翼缘角变形、弯曲变形、轴线扭曲变形，如不采取措施将严重影响结构质量。因此，焊接变形控制显的尤为重要。

关键字：钢结构；厚板焊接；变形控制；H型钢

ControlofweldingdeformationofH-beamwiththickplate

ZhangJun

（ChinaConstructionSecondBureauInstallationEngineeringCo..Ltd，Beijing10070，China）

ABSTRACT:Duringtheweldingofh-beamthickplate,duetothelargeweldingheatinput,itiseasytodeformafterwelding.Inthemanufacturingprocess,themaindeformationisflangeAngledeformation,bendingdeformationaxisdistortion,andifnomeasuresaretaken,thestructurequalitywillbeseriouslyaffected.Therefore,weldingdeformationcontrolisparticularlyimportant

KEYWORDS：Steelstructure；Thickplatewelding；Deformationcontrol；h-beam

引言

建筑概况

江北嘴国际金融中心位于重庆市江北嘴金融核心区，建成之后是重庆第一高楼群。其中主塔高470米、共103层，副塔分别高350、300、250米，构成一个全球罕见的超高层建筑集群。

制造前分析

H型钢是由一种工字型钢材优化发展而成的断面力学性能更优良的经济型断面钢材，截面经济合理，使其与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，有效的减轻建筑结构30%-40%，被广泛应用于新型经济建筑用钢。厚板H型钢焊后的变形虽然可以通过火焰进行校正，但校正的效率很低，且过程中容易产生新的残余应力，影响产品的质量。因此，焊接工程中的变形控制尤为重要。

焊接变形因素分析

焊接变形是由于焊接过程中受热不均而产生的，是由于电弧热作用，电弧附近周围的金属温度显著提高，离电弧较远的金属温度就较低，这样焊件就出现不均匀的热膨胀。加热区域的金属，根据受热程度的不同，就要相应的伸长，而未加热的区域就会保持原始长度，于是加热区域产生压应力，而未加热区域产生拉应力。当加热区域的压应力超过材料的屈服点，就会产生塑性变形。影响焊接变形的主要因素有焊接设备、焊接工艺、焊接人员的操作水平及装配质量等。

焊接工艺分析

本次研究的H型钢中翼缘和腹板主要材质是Q355CZ25，其主要参数如表1所示。焊接H型钢时先用CO2气体保护焊打底然后采用埋弧自动焊进行填充及盖面。CO2气体保护焊焊丝用ER50-6，埋弧焊焊丝用H08MnA焊剂用HJ101。焊剂使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和温度进行烘焙。

表1Q355CZ25主要参数

化学成分/%

C

Mn

Si

S

P

Cr

Ni

Cu

0.18

1.49

0.33

0.002

0.013

0.06

0.01

0.04

力学性能

屈服强度/MPa

抗拉强度/MPa

伸长率/%

421

559

30

碳当量的计算公式Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15=0.450.4，其焊接性一般。焊前适当进行预热，预热采用火焰加热法，温度宜在80℃~120℃之间。预热的加热区域应在焊缝坡口两侧，宽度为焊件施焊处板厚的1.5倍以上，且不应小于100mm。

焊前应清除焊缝周边50mm以内的浮锈、表面氧化物、油污和水等杂物等，还要清除定位焊的熔渣和飞溅。为了在焊接接头始端和末端获得正常尺寸的焊缝截面，应设置引弧板和引出板来保证整条焊缝质量稳定均匀，长度应为80~100mm。焊后引弧板和引出板不得用锤击落，应用气割在距母材两端各2mm以上切除，然后用砂轮打磨平整。

具体的焊接工艺参数如表2所示，其层间温度控制在80~250℃，若过程中停止焊接，应用氧乙炔加热保证层间温度。

表2焊接工艺参数

道次

焊接方法

焊丝直径/mm

焊接电流/A

焊接电压/V

焊接速度cm/min

气体流量L/min

1~2

CO2气体保护焊打底

1.2

200~240