鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的充分和必要條件是什么

展開全部控制變形及減小消除焊接應(yīng)力的方法 一、控制焊接變形的方法 1、設(shè)計(jì)措施 （1）選擇合理的焊縫尺寸： 焊縫尺寸增加，變形隨之增大，但是過小的焊縫尺寸將降低結(jié)構(gòu)的承載能力，并使焊接接頭的冷卻速度加快，熱影響區(qū)硬度增高，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，因此應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)承載能力和保證焊接質(zhì)量的前提下，隨著板的厚度來選取工藝上可能選用的最小的焊縫尺寸。 （2）盡量減少焊縫數(shù)量; 適當(dāng)選擇板的厚度，減少肋板數(shù)量，從而可減少焊縫和焊接后變形的校正量，如薄板結(jié)構(gòu)件，可用壓型結(jié)構(gòu)代替肋板結(jié)構(gòu)，以減少焊縫數(shù)量，防止或減少焊后變形。 （3）合理安排焊縫位置： 焊縫對稱于焊件截面的中性軸或使焊縫接近中性軸均可減少彎曲變形。 （4）預(yù)留收縮余量： 焊件焊后縱向橫向收縮變形可通過對焊縫收縮量的估算，在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)先留出收縮余量進(jìn)行控制。 （5）留出裝焊卡具的位置： 在結(jié)構(gòu)上留有可裝焊夾具的位置，以便在焊接過程中可利用夾具來控制技術(shù)變形。 2、反變形法 （1）板厚8～12mm鋼板單邊V型坡口對接焊，裝配時(shí)反變形1.5°焊接后幾乎無角變形。 （2）工字梁焊后因橫向收縮引起的角變形，若采用焊前預(yù)先把上、下蓋板壓成反變形（塑性變形），然后裝配后進(jìn)行焊接，即可消除上、下蓋板的焊后角變形。但是上下蓋板反變形量的大小主要與該板的厚度和寬度有關(guān)，同時(shí)還與腹板厚度和熱輸入有關(guān)。 （3）鍋爐、集裝箱的管接頭都集中在上部，焊后引起彎曲變形所以要借用強(qiáng)制反變形夾緊裝置，并配以對稱均勻加熱的痕跡順序，交替跳焊法這樣采用了在外力作用下的彈性反變形再配合以合理的受熱的施焊順序，焊后基本上可消除彎曲變形。 （4）橋式起重機(jī)的兩根主梁是由左、右腹板和上、下蓋板組成的箱型結(jié)構(gòu)的為提高該梁的剛性，梁內(nèi)設(shè)計(jì)有大、小肋板，且這些肋板角焊縫大多集中在梁的上部，焊后會引起下橈彎曲變形。但橋式起重機(jī)技術(shù)要求規(guī)定，主梁焊后應(yīng)有一定的上拱度，為解決焊后變形與技術(shù)要求的矛盾，常采用預(yù)制腹板上拱度的方法，即在備料時(shí)，預(yù)先使兩塊腹板留出上拱度。 3、剛性固定法 焊前對焊件采用外加剛性拘束，強(qiáng)制焊件在焊接時(shí)不能自由變形。 （1）焊接法蘭時(shí)，將兩個(gè)法蘭背對背地固定 可有效地減少角變形。 （2）薄板對接時(shí)，在何方四周用壓鐵，防止薄板焊后產(chǎn)生波浪變形。 在焊后，當(dāng)外加拘束去除后，焊件上仍會殘留稍許變形，但比原來要少得多，該方法會使焊件中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，故對焊后易裂的材料應(yīng)慎用。 4、選擇合理的裝焊接順序裝焊順序?qū)附咏Y(jié)構(gòu)的影響很大。裝焊順序不當(dāng)，會影響整個(gè)工序的順利進(jìn)行。對不對稱的焊接結(jié)構(gòu)件，更應(yīng)注意合理安排順序。（1）如工字梁可兩人同時(shí)焊接。 （2）當(dāng)回復(fù)布置不對稱時(shí)應(yīng)該先焊焊縫少的一側(cè)，因?yàn)橄群负缚p的變形大，然后再用另一側(cè)多的焊縫引起的變形來抵消先焊焊縫引起的變形，可大為減少整體結(jié)構(gòu)的變形。 （3）長焊縫焊接時(shí)，直通焊的變形量最大，這是連續(xù)焊接對焊件長時(shí)間加熱的結(jié)果，在可能情況下，應(yīng)將連續(xù)焊改成斷續(xù)焊，可減少焊縫與母材因受熱面的增加而產(chǎn)生塑性變形。 5、散熱法 焊接時(shí)用強(qiáng)迫冷卻的方法將焊接區(qū)的熱量散走（用噴水冷卻法），迫使受熱面積大為減小，從而達(dá)到減少變形的目的。 如利用散熱法可減少焊接變形，但它不適應(yīng)焊接淬硬性較高的焊件。 6、自重法 如工字梁上部焊縫多于下部焊縫，焊后工字梁將向上彎曲。 如將如工字梁翻身擱置將兩支墩點(diǎn)置于兩端點(diǎn)，可利用梁的自重彎曲趨勢逐漸抵消焊后的彎曲變形，梁在放置一定時(shí)間后，將會平直或僅有少量彎曲變形，關(guān)鍵是兩支墩點(diǎn)的距離必須選擇恰當(dāng)。 二、防止和減少焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力的方法 1、選擇合理的裝焊接順序 （1）盡可能考慮恢復(fù)能自由收縮 1）對大型焊接結(jié)構(gòu)，焊接應(yīng)從中間向四周進(jìn)行焊接，只有這樣才能使恢復(fù)由中間向外依次收縮，減少焊接應(yīng)力。 2）帶肋板的工字鋼，若先焊蓋板與腹板再焊肋板和腹板的恢復(fù)，因角恢復(fù)的橫向收縮會在蓋板與腹板間造成很大的應(yīng)力，若按順序從中間逐格、并兩邊對稱焊接使焊件能自由收縮，焊接應(yīng)力就會大大減少。 （2）、收縮量最大的恢復(fù)應(yīng)先焊 1）先焊的恢復(fù)受阻小，故焊后有一定的變形但應(yīng)力較小。 2）收縮量大的焊縫，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。因此焊件上收縮量最大的焊縫先焊可減少焊接應(yīng)力。若焊件上即有對接焊縫又有角焊縫，應(yīng)盡量先焊對接焊縫因?yàn)閷雍缚p的收縮量比較焊縫大。 （3）平面交叉時(shí)應(yīng)先焊橫向焊縫 1）在焊縫交叉點(diǎn)會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，若設(shè)計(jì)不可避免就應(yīng)采用合理的焊接順序。 2）T形焊縫和十字焊縫的合理順序應(yīng)確保橫向焊縫先焊讓其自由收縮以減少焊接應(yīng)力， 注意：起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)應(yīng)避免在焊縫的交叉點(diǎn)上。 2、選擇合理的焊接參數(shù) 焊接時(shí)，應(yīng)按焊件的具體情況盡可能采用小直徑焊條（焊絲）與較小的熱輸入，以減少焊件受熱范圍，從而減少焊接應(yīng)力。 3、預(yù)熱法 （1）焊前對焊件的全部（或局部）進(jìn)行加熱，一般為150～350℃，其目的是減少焊接區(qū)域整體焊件的溫差。溫差越小，越能使焊縫區(qū)與結(jié)構(gòu)整體均勻冷卻，從而減少內(nèi)應(yīng)力。（2）對淬硬傾向較大的材料或修補(bǔ)剛性較大的焊件常用此法。預(yù)熱溫度視金屬材料的物理性能、結(jié)構(gòu)剛性、散熱條件等具體情況而有所差異。 4、加熱“減應(yīng)區(qū)”法 選擇焊件的適當(dāng)部位進(jìn)行加熱使之伸長。加熱后再施焊，可使原來剛性大的焊件黃金原來大為減小。它可使焊件焊接區(qū)上阻礙接頭自由收縮的部位之間溫差大為減小，并可均勻冷卻與收縮，進(jìn)行焊接應(yīng)力。 5、錘擊法 （1）焊縫金屬因在冷卻收縮時(shí)受阻而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，若在焊后冷卻過程中用手錘或風(fēng)動錘敲擊焊縫金屬，促使焊縫金屬產(chǎn)生塑性變形，可抵消一定的焊縫收縮量，起到減小焊接應(yīng)力的作用。 （2）實(shí)踐證明：敲擊第一層焊縫金屬能使內(nèi)應(yīng)力幾乎全部消除。為防止產(chǎn)生裂紋，應(yīng)在焊縫塑性較好的熱態(tài)時(shí)進(jìn)行錘擊；但蓋面焊縫不宜錘擊，因有損焊縫外觀。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。