焊接Ｈ型钢变形矫正的施工方法

时间：2024-04-24

刘　斌

摘要：根据工厂制作经验，结合国内外相关资料，简述钢结构变形的主要种类，分析焊接变形的施工方法。

关键词：钢结构焊接变形施工

0 引言

当前钢结构已在建筑工程、装饰工程中得到广泛的应用。钢结构的主要受力构件是焊接H型钢柱（包括格构式钢柱）、梁以及稳定系统。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。

对于焊接结构应采取各种有效措施以防止或减小变形，当这些变形超过现行规范的规定时必须加以矫正。使其达到符合产品质量要求。实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。

在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。在钢结构制造中常用的有机械矫正法和火焰矫正法两种。

1 钢结构焊接变形的火焰矫正

火焰矫正法就是把焊接变形相对部位的金属局部加热到热塑状态，利用不均匀加热引起的变形来矫正焊接结构已经发生的变形，这种方法只需普通气焊所用的工具和设备。但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。下面对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作一个粗略的分析。

钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：①线状加热法；②点状加热法；③三角形加热法。下面介绍解决不同部位的施工方法。

以下为火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢)

低温矫正500℃600℃冷却方式：水

中温矫正600℃700℃冷却方式：空气和水

高温矫正700℃800℃冷却方式：空气

注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。

1.1 翼缘板的角变形

矫正H型钢柱、梁、撑角变形。在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650℃以下)，注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意：①不应在同一位置反复加热；②加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。

1.2 柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲①在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。②翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取20mm 90mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。

注：以上三角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。加热时应采用中温矫正，浇水要少。

1.3 柱、梁、撑腹板的波浪变形

矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰，用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为50mm一90mm，当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大，可按d=(43+10)mm(d为加热点直径；8为板厚)计算得出值加热。烤嘴从波峰起作螺旋形移动，采用中温矫正。当温度达到600℃一700℃时，将手锤放在加热区边缘处，再用大锤击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点，方法同上。为加快冷却速度，可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750℃。

总之，火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构制造中一定要慎重，尽量采用合理的工艺措施以减少变形，矫正时尽量可能采用机械矫正。

当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点：

(1)烤火位置不得在主梁最大应力截面附近；

(2)矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面；

(3)宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态；

(4)加热温度最好不超过700℃。

2 钢结构焊接变形机械矫正

机诚矫正法就是利用机械力的作用来矫正变形，常用的工具有千斤顶、螺旋拉紧器和压力机等。

2.1 矫正型钢

在焊接施工前，要对单料用翼缘调直机进行矫正，矫正完成后，目测及直尺检查。其端部应进行平头切割，所用设备为端头铣床，端部铣平。

2.2 钢柱校正

钢柱垂直度校正用经纬仪或吊线锤检验，当有偏差时采用千斤顶进行校正，标高校正用千斤顶将底座少许抬高，然后增减垫板厚度，柱脚校正无误后立即紧固地脚螺栓，待钢柱整体校正无误后在柱脚底板下浇筑细石混凝土固定。