某桥钢箱梁焊接变形控制.docVIP

某桥钢箱梁焊接变形控制 1.焊接残余变形机理 钢材的焊接通常采用熔化焊方法，是在接头处局部加热，使被焊接材料与添加的焊接材料熔化成液态金属，形成熔池，随后冷却凝固成固态金属，使原来分开的钢材连接成整体。由于焊接加热，熔合线以外的母材产生膨胀，接着冷却，熔池金属和熔合线附近母材产生收缩，因加热、冷却这种热变化在局部范围急速地进行，膨胀和收缩变形均受到拘束而产生塑性变形。这样，在焊接完成并冷却至常温后该塑性变形残留下来。实际结构中，焊接残余变形呈现出由这些基本形式组合的复杂状态。 焊接残余变形的基本形式： 板内的变形：横向收缩，垂直于焊缝方向 纵向收缩，沿焊缝方向的收缩 旋转变形，坡口焊接时，随着焊接的进行，前方坡口间隙或是张开或是闭合的变形，热源的前方向完全不受约束时，坡口间隙常常张开，焊接输入热时越大，张开量越大。 板面外弯曲变形： 横向弯曲变形（角变形）：在板厚方向由于焊接引起的温度分布不均匀时钢板沿焊缝产生的弯折变形。 纵向变曲变形：沿焊缝产生的弯曲变形。 2.影响焊接残余变形因素 焊接方法：箱梁的焊接连接通常采用手工弧焊、CO2气体保护焊、埋弧自动焊等焊接方法（包括针对不同焊接接头形式选用的施焊工艺参数）。因这些焊接方法输入的热量不同，引起的焊接残余变形量也不同。 接头形式：钢箱梁接头有对接接头、T型接头、十字型接头、角接头、搭接接头和拼装板接头。一般采用对接焊缝的角焊缝，包括板厚、焊缝尺寸、坡口形式及其根部间隙、熔透或不熔透等。即构成焊缝断面积及影响散热（冷却速度）的各项因素。 焊接条件：预热和回火处理，以及环境温度等对钢材冷却时温度梯度的影响因素。 焊接顺序及拘束条件：对于一个立体的结构，先焊的部件对后焊的部件将产生不同程度的拘束，其焊接变形也不相同。为防止扭曲变形，应采用对称施焊顺序。 3.焊接残余变形控制措施 几何尺寸控制： 几何尺寸控制要点 措施 长度 箱梁制成后按设计设定的上、下翼缘长度切割 宽度 工厂内准确控制板单元构件的宽度和各U型肋的间距。在焊接和拘束条件相同情况下考虑横向焊接收缩变量后组装焊接 梁高 以底胎架为外胎、横隔板内胎，控制高度 平面度 面板单元件平面度控制，内外胎型控制箱体平面度，对称施焊防止翘曲变形 相邻梁段端口匹配 多段箱梁匹配组装，各梁段端口设置临时工艺隔板，完成后拆除 相邻梁段纵向U型肋匹配 第块顶板、底板、斜底板中心线精确匹配 拱度 按设计设定的拱度，多段连续匹配预拼装 焊接工艺控制： 底板：采用二道CO2气体焊打底，平焊；二道埋弧自动焊盖面，平焊 顶板：采用二道CO2气体焊打底，平焊；二道埋弧自动焊盖面，平焊 斜底板：采用二道CO2气体焊打底，平焊；二道埋弧自动焊盖面，平焊 横隔板：CO2气体保护焊2－3道，平焊 焊接横向收缩变形的补偿： 根据测试经验及分析，钢箱梁制造过程中采取一定措施对焊接横向收缩量予以补偿：顶板、底板、斜底板等单元下料宽度比设计尺寸放宽 3mm，即纵基线两侧每侧放宽1.5mm。横隔板单元件长度放长2.0mm；考虑焊接收缩变形的离散性以及顶板、底板总拼时多道焊缝引起收缩变形误差的累积，在面板和底板边缘处各留一块板单元件配切宽度。