七子建设影响桁架焊接变形的几点因素及应对控制
钢管结构焊接时会产生内应力 ， 被焊杆件施焊和冷却时 ， 不均匀温度场影响产生热应力；金相在金属组织内产生的内应力受到结构约束 ， 产生约束应力 。 如果在焊接过程中没有控制好内应力 ， 会造成杆件形状、尺寸变化 ， 多小变形影响结构拼装精度 ， 给拼装带来困难 ， 过大变形还会产生裂纹降低结构承载能力 。 因此 ， 焊接变形不仅影响建筑结构外观 ， 降低适用性 ， 还能导致焊接杆件报废 ， 造成经济损失 。
1.焊接材料
焊接母材和焊材是影响焊接变形的主要因素 。 焊接材料属于金属 ， 其特有的热物理性能和力学性能的变化在焊接过程中都会带来杆件变形 。 材料的热传导系统系数越大 ， 所受到的温度梯度就越小 ， 焊接时产生较小的焊接变形 。 金属材料有热胀冷缩性质 ， 材料的线膨胀系数增加会使焊接杆件变形增大 。 同时不同材料在化学成分上存在差别而影响力学性能 ， 如Q345B结构钢冲击韧性较低 ， G20Mn5铸钢在铸造过程中难免会产生缩孔、成分偏析、晶粒粗大等缺陷 ， 这些因素都在一定程度上影响焊接性能 。
2.焊接技术
焊接技术对焊接变形的影响是复杂的 。 管桁架结构加工时 ， 焊接胎架制作、定位和拼装要求以及运输等因素决定了管桁架管件焊接方式 ， 从而影响焊接电流、焊接电压、结构定位、固定方法和焊接顺序的选用 。 如多层焊接对焊接技术参数影响较大 ， 研究表明 ， 首层焊缝收缩量最大 ， 第二层和第三层收缩量迅速减小 ， 第二层收缩量是第一层的20% ， 第三层是第一层的5%左右 ， 焊接层数越多 ， 焊接变形影响越大；断续焊缝比连续焊缝引起的变形小；焊接顺序对材料残余应力和应力分布影响较大 。 通常认为 ， 焊接变形过大的原因往往是没有按照合理的焊接程序进行施焊或者没有焊接好分部构件就进行整体拼接焊接 。
3.结构因素
焊接结构设计也是影响焊接变形的一个重要方面 。 一般情况下 ， 结构的约束度增加时 ， 焊接变形相对减小 。 焊接过程中 ， 结构构件本身的约束随着结构的复杂度增加 ， 随着焊接工作的开展而不断变化 。 在焊接结构设计中 ， 利用耳板或者加劲板提高结构构件稳定性和刚性可以降低焊接变形 ， 但是这种做法增加装配和焊接工作量 ， 加大焊接变形分析难度 。
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【七子建设影响桁架焊接变形的几点因素及应对控制】4.焊接变形控制
管桁架相贯节点依据现行国家标准《钢结构设计规范》；设计合适的节点结构 ， 尽量避免节点构件偏心 ， 或者将偏心限定在允许范围内：-0.55d0≤e≤0.25d0（d0为圆管直径；e为偏心距）；在实施焊接前对管件焊缝周边进行预热处理 ， 当达到一定温度后再施焊 ， 同时焊接中要预防焊接构件局部温度过高 ， 可先施焊收缩量较大的部位 ， 如施焊空间允许 ， 可以采用多人分段焊进行焊接 ， 能够有效降低焊接残余应力 ， 减小焊缝角变形、翘角变形和焊缝的弯曲度 。
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