鋼結構的加工過程(二)
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⑵構件的運輸
發(fā)運的構件,單件超過3t的,宜在易見部位用油漆標上重量及重心位置的標志,以免在裝、卸車和起吊過程中損壞構件;節(jié)點板、高強度螺栓連接面等重要部分要有適當的保護措施,零星的部件等都要按同一類別用螺栓和鐵絲緊固成束或包裝發(fā)運。
大型或重型構件的運輸應根據行車路線、運輸車輛的性能、碼頭狀況、運輸船只來編制運輸方案。在運輸方案中要著重考慮吊裝工程的堆放條件、工期要求來編制構件的運輸順序。
運輸構件時,應根據構件的長度、重量斷面形狀選用車輛;構件在運輸車輛上的支點、兩端伸長的長度及綁扎方法均應保證構件不產生變形、不損傷涂層。構件起吊必須按設計吊點起吊,不得隨意。
公路運輸裝運的高度極限4.5m,如需通過隧道時,則高度極限4m,構件長出車身不得超過2m。
⑶構件的堆放
構件一般要堆放在工廠的堆放場和現場的堆放場。構件堆放揚地應平整堅實,無水坑、冰層,地面平整干燥,并應排水通暢,有較好的排水設施,同時有車輛進出的回路。
構件應按種類、型號、安裝順序劃分區(qū)域,插豎標志牌。構件底層墊塊要有足夠的支承面,不允許墊塊有大的沉降量,堆放的高度應有計算依據,以最下面的構件不產生變形為準,不得隨意堆高。鋼結構產品不得直接置于地上,要墊高200mm。
在堆放中,發(fā)現有變形不合格的構件,則嚴格檢查,進行矯正,然后再堆放。不得把不合格的變形構件堆放在合格的構件中,否則會大大地影響安裝進度。
對于已堆放好的構件,要派專人匯總資料,建立完善的進出廠的動態(tài)管理,嚴禁亂翻、亂移。同時對已堆放好的構件進行適當保護,避免風吹雨打、日曬夜露。
不同類型的鋼構件一般不堆放在一起。同一工程的鋼構件應分類堆放在同一地區(qū),便于裝車發(fā)運。
2.鋼結構構件的焊接
1)焊接方法
(1)焊接方法概述
焊接是借助于能源,使兩個分離的物體產生原子(分子)間結合而連接成整體的過程。用焊接方法不僅可以連接金屬材料,如鋼材、鋁、銅、鈦等,還能連接非金屬,如塑料、陶瓷,甚至還可以解決金屬和非金屬之間的連接,我們統(tǒng)稱為工程焊接。用焊接方法制造的結構稱為焊接結構,又稱工程焊接結構。根據對象和用途大致可分為建筑焊接結構、貯罐和容器焊接結構、管道焊接結構、導電性焊接結構四類,我們所稱的鋼結構包含了這四類焊接結構。選用的結構材料是鋼材,而且大多為普通碳素鋼和低合金結構鋼,常用的鋼號有Q235、16Mn、16Mnq、15MnV、15MnVq等,主要的焊接方法有手工電弧焊、氣體保護焊、自保護電弧焊、埋弧焊、電渣焊、等離子焊、激光焊、電子束焊、栓焊等。
在鋼結構制作和安裝領域中,廣泛使用的是電弧焊。在電弧焊中又以藥皮焊條手工電弧焊、自動埋弧焊、半自動與自動CO2氣體保護焊和自保護電弧焊為主。在某些特殊應用場合,則必須使用電渣焊和栓焊。
(2)手工電弧焊
依靠電弧的熱量進行焊接的方法稱為電弧焊,手工電弧焊是用手工操作焊條進行焊接的一種電弧焊,是鋼結構焊接中最常用的方法。焊條和焊件就是兩個電極,產生電弧,電弧產生大量的熱量,熔化焊條和焊件,焊條端部熔化形成熔滴,過渡到熔化的焊件的母材上融合,形成熔池并進行一系列復雜的物理—冶金反應。隨著電弧的移動,液態(tài)熔池逐步冷卻、結晶,形成焊縫。在高溫作用下,冷敷于電焊條鋼芯上的藥皮熔融成熔渣,覆蓋在熔池金屬表面,它不僅能保護高溫的熔池金屬不與空氣中有害的氧、氮發(fā)生化學反應,并且還能參與熔池的化學反應和滲入合金等,在冷卻凝固的金屬表面,形成保護渣殼。
(3)氣體保護電弧焊
又稱為熔化極氣體電弧焊,以焊絲和焊件作為兩個極,兩極之間產生電弧熱來溶化焊絲和焊件母材,同時向焊接區(qū)域送人保護氣體,使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材與周圍的空氣隔開,焊絲自動送進,在電弧作用下不斷熔化,與熔化的母材一起融合,形成焊縫金屬。這種焊接法簡稱GMAW(Gas Metal Arc Welding)由于保護氣體的不同,又可分為:CO2氣體保護電弧焊,是目前最廣泛使用的焊接法,特點是使用大電流和細焊絲,焊接速度快、熔深大、作業(yè)效率高;M1G(Metal-Inert-Gas)電弧焊,是將CO2氣體保護焊的保護氣體變成Ar或He等惰性氣體;MAG(Metal-Active-Gas)電弧焊,使用CO2和Ar的混合氣體作為保護氣體(80%Ar+20%CO2),這種方法既經濟又有MIG的好性能。
(4)自保護電弧焊
自保護電弧焊曾稱為無氣體保護電弧焊。與氣體保護電弧焊相比抗風性好,風速達10m/s時仍能得到無氣孔而且力學性能優(yōu)越的焊縫。由于自動焊接,因此焊接效率極高。焊槍輕,不用氣瓶,因此操作十分方便,但焊絲價格比CO2保護焊的要高。在海洋平臺、目前美國的超高層建筑鋼結構廣泛使用這種方法。
自保護電弧焊用焊絲是藥芯焊絲,使用的焊機為比交流電源更穩(wěn)定焊接的直流平特性電源。
(5)埋弧焊
埋弧焊是電弧在可熔化的顆粒狀焊劑覆蓋下燃燒的一種電弧焊。原理如下:向熔池連續(xù)不斷送進的裸焊絲,既是金屬電極,也是填充材料,電弧在焊劑層下燃燒,將焊絲、母材熔化而形成熔池。熔融的焊劑成為熔渣,覆蓋在液態(tài)金屬熔池的表面,使高溫熔池金屬與空氣隔開。焊劑形成熔渣除了起保護作用外,還與熔化金屬參與冶金反應,從而影響焊縫金屬的化學成分。
2)焊接變形的種類
焊接變形可分為線性縮短、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪形失穩(wěn)變形等。
線性縮短:是指焊件收縮引起的長度縮短和寬度變窄的變形,分為縱向縮短和橫向縮短。
角變形:是由于焊縫截面形狀在厚度方向上不對稱所引起的,在厚度方向上產生的變形。
波浪變形:大面積薄板拼焊時,在內應力作用下產生失穩(wěn)而使板面產生翹曲成為波浪形變形。
扭曲變形:焊后構件的角變形沿構件縱軸方向數值不同及構件翼緣與腹板的縱向收縮不一致,綜合而形成的變形形態(tài)。扭曲變形一旦產生則難以矯正。主要由于裝配質量不好,工件擱置不正,焊接順序和方向安排不當造成的,在施工中特別要引起注意。
構件和結構的變形使其外形不符合設計圖紙和驗收要求不僅影響最后裝配工序的正常進行,而且還有可能降低結構的承載能力。如已產生角變形的對接和搭接構件在受拉時將引起附加彎矩,其附加應力嚴重時可導致結構的超載破壞。
3)焊接殘余變形量的影響因素
主要影響因素包括:
①焊縫截面積的影響:焊縫面積越大,冷卻時引起的塑性變形量越大。焊縫面積對縱向、橫向及角變形的影響趨勢是一致的,而且起主要的影響。
②焊接熱輸入的影響:一般情況下,熱輸入大時,加熱的高溫區(qū)范圍大,冷卻速度慢,使接頭塑性變形區(qū)增大。對縱向、橫向及角變形都有變形增大的影響。
③工件的預熱、層間溫度影響:預熱、層間溫度越高,相當于熱輸入增大,使冷卻速度慢,收縮變形增大。
④焊接方法的影響:各種焊接方法的熱輸入差別較大,在其他條件相同情況下,收縮變形值不同。
⑤接頭形式的影響:焊接熱輸入、焊縫截面積、焊接方法等因素條件相同時,不同的接頭形式對縱向、橫向及角變形量有不同的影響。
⑥焊接層數的影響:橫向收縮在對接接頭多層焊時,第*道焊縫的橫向收縮符合對接焊的一般條件和變形規(guī)律,第*層以后相當于無間隙對接焊,接近于蓋面焊時已與堆焊的條件和變形規(guī)律相似,因此收縮變形相對較小;縱向變形,多層焊時的縱向收縮變形比單層焊時小得多,而且焊的層數越多,縱向變形越小。