北京鳳凰衛(wèi)視鋼結構大埋件工程焊接變形控制

于曉利

摘?要： 根據(jù)實際施工經(jīng)驗，結合國內(nèi)同行相關資料，對鋼結構大埋件焊接變形控制措施進行闡述，用以減少焊接變形，提高工程總體質(zhì)量。

關鍵詞： 厚板;焊接變形;矯正;控制

【中圖分類號】TU391?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.120

北京鳳凰衛(wèi)視工程創(chuàng)獎目標要求達到“北京結構長城杯”，施工難點在于有諸多引起錨板變形的因素，主要有以下兩點：

A、厚板對接焊縫引起變形

埋件數(shù)量較多，總工程量為208噸，埋件錨板所用鋼板厚度為40mm和50mm，屬于厚板，鋼材材質(zhì)為Q345B。需要負溫度下對接焊接，焊縫等級為一級，厚板焊接難較大，且焊接成型后矯正難度比較大。

B、埋件錨筋均為角鋼，與錨板底板連接均是坡口焊接引起變形。

每個錨板上所加的角鋼比較多，另外錐形孔需要穿孔塞焊，整個埋件制作完成后，對鋼板施加的熱量過多，勢必在長度和寬度方向上造成錨板板面的撓曲變形。

成品埋件錨板的局部平面度根據(jù)規(guī)范要求為1mm，故我們在制作過程中，為了達到規(guī)范要求，必須采取一定措施對變形加以控制。下面介紹此項工程的變形控制方法。

1?厚板對接焊縫的變形控制

此種變形宜采取反變形法對變形進行控制，反變形法即是分析焊件焊后可能產(chǎn)生變形的方向和大小，在焊接前應使被焊件做大小相同，方向相反的變形，以抵消或補償焊后發(fā)生的變形，使之達到防止焊后變形的目的，這種方法稱為反變形法。

本工程具體方法如下：

板材拼接首先要在變形的反方向預留角度，用以抵消焊接變形，需要先在板的兩端用墊塊墊起一定角度，一般情況下板厚在10～18mm時，α在1.3°～1.5°為宜，20～30mm時，α在1.5°～1.6°為宜，本工程板比較厚，且環(huán)境溫度比較低，選擇α為5°～8°，如下圖1所示：

準確的選擇合適的墊起角度是焊接反變形的一個重要措施，角度偏大偏小都將影響焊接后的平整度，拼接接口不留間隙，相同的焊縫墊起的高度應該一致，接料采用埋弧自動焊，焊接材料采用H08MnA焊絲，焊劑HJ431。當正面焊縫焊完后，隨著溫度的冷卻，角變形逐漸增大。

板材拼接及正面焊接完第一遍后，為了抵消變形，在反面用碳弧氣刨清根，一般情況下清根的深度應大于正面焊縫的2～3mm。如此反復正、反面焊接，直至焊接完畢。

需注意由于是負溫度下焊接，需要提前預熱消氫，預熱范圍為焊縫兩側(cè)各100mm，預熱溫度為不超過100℃。同時根據(jù)規(guī)范要求大于40mm的鋼板焊接要求開雙坡口，對于本工程的非對稱X形坡口，宜先焊大坡口側(cè)，后焊小坡口側(cè)，采用多層多道焊，應嚴格控制層間溫度在130～200℃，防止鋼板收縮過大，導致變形量增大。

內(nèi)坡口打底層是最容易出現(xiàn)缺陷的位置，因此反面清根時必須將底層全部清除，應注意修正根部坡口形狀，不能存在死角或者折角，造成施焊不便和探傷時不合格。

2?角鋼與錨板焊接引起的板面變形修正措施

埋件錨筋均為角鋼，數(shù)量較多，與錨板底板連接均是坡口焊接，錨板上有部分錨筋，此部分需要與錨板塞焊，需要鉆錐形孔。這樣勢必會對錨板板面施加過多熱能，隨著溫度的冷卻，板面出現(xiàn)撓曲變形，最大達到5mm，甚至更大。

由于埋件的尺寸較大，使用火焰對厚板進行矯正。火焰矯正按形狀分有點狀加熱、條狀加熱和三角加熱三種。條狀加熱多用于變形量大、剛度大的結構件，加熱時，火焰沿直線移動，薄板通常為多條加熱，對于中厚板，在直線移動的同時增加橫向擺動，要求形成一定寬度的加熱帶。據(jù)此本工程采用條狀加熱法。

選擇的加熱位置必須使它產(chǎn)生的變形方向與焊接殘余變形的方向相反，以起到抵消焊接殘余變形的目的。埋件產(chǎn)生撓曲變形的原因是由于在鋼板底部焊接角鋼產(chǎn)生大量熱能，一邊產(chǎn)生收縮變形而另一邊保持不變而引起的。要矯正這種變形，加熱位置一般必須選取最大撓曲變形處，本工程由于焊接角鋼時是從四周向中心焊接的，故厚板變形不會是一個點，而是覆蓋了整個面，所以我們加熱時，要在板面上劃一條通過中心的線，然后再用板尺或粉線垂直此線測量最大變形處，做好加熱記號。加熱時，沿著所作記號直線擺動成加熱帶形狀后，隨著溫度的冷卻，各個板塊就會產(chǎn)生變形，抵消了由于焊接角鋼引起的殘余變形。板面趨于平整。由于本工程鋼板材質(zhì)為Q345B，為了保證材料的力學性能，冷卻速度不可過快，矯正過程中不可澆水驟冷，盡量不要矯正焊縫處，第一次加熱后仍無法達到要求，則可繼續(xù)選擇最大點加熱，直至檢測時符合規(guī)范要求。同一部位加熱不宜超過兩次。

另外，通過選取合理的裝配焊接順序，可以起到使焊接變形互相抵消，達到降低變形的目的。由于錨板的面積比較大，焊接時不宜沿一個方向進行施工，應從四周向中心焊接施工方法。

3?結束語

實踐證明，焊接反變形和火焰矯正能夠有效地防止和減少厚板的焊接變形，在矯正機具無法施工的條件下，使用此種方法是切實可行的。經(jīng)過我們嚴把質(zhì)量關，使得我們的構件驗收全部合格，為鳳凰衛(wèi)視工程實現(xiàn) “北京結構長城杯”和獲得 “首批綠色施工示范工程”奠定了堅實的基礎，為我們公司贏得了榮譽。

參考文獻

[1]?張連生.金屬材料焊接[M].機械工業(yè)出版社，2004.

[2]?李亞江.焊接冶金學[M].機械工業(yè)出版社，2007.

[3]?鄒增大.焊接材料、工藝及設備手冊[M].化學工業(yè)出版社，2011.