焊接残余应力与消除方法.pdfVIP

建筑钢结构的焊接残余应力与消除方法探索 1 1 2 3 陈立功 ，倪纯珍 ，卢立香 ，张 敏 （1.上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200030； 2. 上海宝冶建设有限公司，上海 201900； 3. 上海耐莱斯•詹姆斯伯雷阀门有限公司，上海，200092） 摘 要：本文介绍了建筑钢结构的焊接残余应力测量结果及控制残余应力的意义，以详实的 数据分析了几种可能采用的消应力方法，提出了在建筑钢结构制造中采用振动时效与振动焊接 工艺的建议。 关键词：建筑钢结构；焊接；残余应力；时效 前言 0 建筑钢结构是否需要和能否进行时效工艺，除热时效外还有什么合适的消应力工艺可用于 建筑钢结构，是人们关心的问题。随 “奥运”和 “世博”工程的推展，我国建筑钢结构制 造量近年迅猛上升。出现用钢量达十万吨的单体结构，结构钢强度级别由 235Mpa、345Mpa 上升到 390Mpa 乃至 460Mpa，结构件板厚达到 80－120mm，或更高。因此，目前的建筑钢结 构制造形势对开展建筑钢结构消应力技术应用研究及建立和完善相关的标准是个难得的机 会。本文作者根据多年的实践，介绍几个大型钢结构及建筑钢结构工程的焊接残余应力测 量及应力消除的结果；以此为基础，提出了在建筑钢结构制造中采用振动时效与振动焊接 工艺的建议。 1 建筑钢结构的残余应力 建筑焊接钢结构与一般的焊接构一样，同样存在焊接残余应力。以上海安亭蕴藻浜大桥为 例，钢号为 Q345B ，σ=345MPa。其先在工厂进行箱型分段焊接，然后在现场进行拼焊。采用 s 盲孔法对拼焊残余应力进行测量，结果如表 1： 表 1 蕴藻浜大桥现场焊后残余应力 位置 应力 Mpa 最大主应力 最小主应力 剪应力 纵向应力 横向应力 上表面埋弧焊纵缝 极值 315 -95 133 77 287 平均值 157 2 78 64 94 下表面手工焊纵缝 极值 81 -74 79 48 -34 平均值 62 -46 54 31 -15 人孔封板手工焊缝 极值 261 94 79 232 133 平均值 184 103 41 173 114 表 1 结果表明：下表面焊缝为先焊焊缝，残余应力水平比较低，而后焊接的上表面焊缝 的应力水平则很高，个别值接近母材 σ，平均值接近或超过 σ/2 水平；下文表 2、3、4 s s 的数据也可以证实这种状况。焊接构件由于存在高的拉伸残余应力，且焊缝部位存在热影响 区、焊趾缺陷、接头应力集中，形成构件上组织和力学的薄弱部位，有可能导致构件运行时 的变形、早期开裂、应力腐蚀、