在現(xiàn)代建筑和工程中，鋼結(jié)構(gòu)因其優(yōu)越的強(qiáng)度和耐久性而被廣泛應(yīng)用。尤其是在厚板焊接過(guò)程中，焊接質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。在實(shí)際操作中，焊接厚板時(shí)常會(huì)遇到一些問(wèn)題。本文將探討鋼結(jié)構(gòu)中厚板焊接的五大常見(jiàn)問(wèn)題及其解決方案。
一、不同厚度的板材對(duì)接時(shí)，過(guò)渡不平緩
在使用不同厚度和寬度的板材進(jìn)行銜接時(shí)，往往忽略了板材厚度的差異是否在標(biāo)準(zhǔn)容許范圍之內(nèi)。若超出容許范圍且未進(jìn)行平滑過(guò)渡處理，焊縫在高于薄板厚度的部位容易引發(fā)應(yīng)力集中并產(chǎn)生未熔合等焊接缺陷，從而影響焊接質(zhì)量。
解決方案：
當(dāng)超出相關(guān)規(guī)定時(shí)，應(yīng)將焊縫設(shè)計(jì)成斜坡?tīng)?，其坡度最大允許值應(yīng)為1:2.5；或者在焊接前對(duì)厚度的一面或兩面進(jìn)行斜坡加工，且坡度最大允許值為1:2.5。對(duì)于直接承受動(dòng)載荷且需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)，斜坡坡度不應(yīng)大于1:4。在不同寬度的板材銜接時(shí)，應(yīng)根據(jù)工廠及工地實(shí)際情況選擇熱切割、機(jī)械加工或砂輪打磨等方式進(jìn)行平滑過(guò)渡，且其連接處最大允許坡度值為1:2.5。
二、多層焊接不連續(xù)，產(chǎn)生冷裂紋
在厚板多層焊接過(guò)程中，若未能妥善掌控層間溫度，諸如層間間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，未先行預(yù)熱隨即進(jìn)行焊接，則易引發(fā)層間冷裂紋；反之，若間隔時(shí)間過(guò)短，層間溫度過(guò)高（超過(guò)900℃），亦將對(duì)焊縫及其熱影響區(qū)的性能造成損傷，誘發(fā)晶粒粗大，進(jìn)一步導(dǎo)致韌性與塑性的降低，從而在接頭處留下隱患。
解決方案：
在進(jìn)行厚板多層焊接過(guò)程中，務(wù)必強(qiáng)化對(duì)層間溫度的監(jiān)控，在持續(xù)焊接過(guò)程中，需檢視并控制焊接母材溫度，以使層間溫度盡可能接近預(yù)熱溫度。與此同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)抑制層間最高溫度。焊接時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，若發(fā)生焊接中斷現(xiàn)象，應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)暮鬅峒氨卮胧?。再行施焊之際，重新預(yù)熱溫度應(yīng)適當(dāng)超越初始預(yù)熱溫度。
三、焊接出現(xiàn)變形
在焊接過(guò)程中，若未能關(guān)注到從焊接順序、人員布局、坡口形式、焊接規(guī)范選用以及操作手法等多個(gè)層面去掌握變形的控制，便可能導(dǎo)致焊接完成后變形較大，矯正工作變得繁瑣，費(fèi)用增加，尤其是在厚重鋼板與大型工件的焊接過(guò)程中，其矯正難度極大，運(yùn)用機(jī)械矯正方式易導(dǎo)致裂紋或?qū)訝钏毫训陌l(fā)生。使用火焰矯正手段不但成本高昂，且操作不當(dāng)還可能使工件過(guò)熱。對(duì)于那些精度要求較高的工件，如果不采取有效的控制變形措施，將會(huì)導(dǎo)致工件安裝尺寸無(wú)法達(dá)到使用要求，甚至可能迫使產(chǎn)品需要返工或報(bào)廢處理。
解決方案：
我們需要結(jié)合實(shí)際情況，制定出合理的焊接順序，選擇適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范和操作手法，同時(shí)運(yùn)用反變形和剛性固定等多種措施來(lái)減輕變形的程度。
四、求熔透的接頭對(duì)接或角對(duì)接組合焊縫焊角尺寸不夠
對(duì)于諸如 T 型接頭、十字接頭以及角接接頭等需要實(shí)現(xiàn)熔透的對(duì)接焊接或角對(duì)接組合焊縫而言，倘若其焊腳尺寸不足，或者在設(shè)計(jì)中包含針對(duì)疲勞驗(yàn)算的要求的吊車(chē)梁或類似構(gòu)件的腹板與上翼緣連接焊縫的焊腳尺寸不足，那么將會(huì)使得焊接的強(qiáng)度和剛度均無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。
解決方案：
對(duì)于 T 型接頭、十字接頭、角接接頭等需要實(shí)現(xiàn)熔透的對(duì)接焊接組合焊縫，應(yīng)當(dāng)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，必須具備充足的焊腳要求，一般焊腳尺寸不能小于0.25t（t 表示連接處較薄的板厚）。設(shè)計(jì)中有疲勞驗(yàn)算要求的吊車(chē)梁或類似的腹板與上翼緣連接焊縫的焊腳尺寸為0.5t，并且不能超過(guò)10mm。焊接尺寸的容許偏差為0～4 mm。
五、焊接在接頭間隙中塞焊條頭或鐵塊
在焊接過(guò)程中，因難以將焊條頭或鐵塊與被焊件熔合成一體，易產(chǎn)生未熔合、未熔透等焊接缺陷，從而削弱了連接強(qiáng)度。若使用生銹的焊條頭、鐵塊填充，將難以確保與母材材質(zhì)的一致性;若采用帶有油污、雜質(zhì)等的焊條頭、鐵塊填充，將會(huì)導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)氣孔、夾渣、裂紋等諸多缺陷。此類情形無(wú)疑是將接頭的焊縫質(zhì)量大幅降低，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范對(duì)焊縫質(zhì)量的嚴(yán)格要求。
解決方案：
1、當(dāng)工件組裝間隙較大，但尚未超出規(guī)定允許使用范圍，且組裝間隙超過(guò)薄板板厚的兩倍或大于20mm時(shí)，應(yīng)采用堆焊方法填平凹陷部位或減小組裝間隙。嚴(yán)禁在接頭間隙中采用填塞焊條頭或鐵塊進(jìn)行補(bǔ)焊。
2、在零件加工劃線階段，應(yīng)注意預(yù)留充足的切割余量以及切割后的焊接收縮余量，嚴(yán)格控制零件尺寸，避免通過(guò)增加間隙來(lái)確保外形尺寸。
在鋼結(jié)構(gòu)的厚板焊接中，了解并解決常見(jiàn)問(wèn)題至關(guān)重要。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的工藝控制以及有效的培訓(xùn)，可以顯著提高焊接質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。希望本文提供的解決方案能夠幫助相關(guān)從業(yè)人員在實(shí)際操作中有所借鑒。
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