港口机械钢结构焊接中存在的问题及处理方法分析.pdf
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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 1 港口机械钢结构焊接中存在的问题及处理方法分析 韩 枫 上海振华重工(集团)股份有限公司,上海 201913 摘要:摘要:钢结构焊接是一种常见的连接方法,在港口制造、桥梁和其他工程领域得到广泛应用。但是,钢结构焊接过程中存在一些问题,如焊接缺陷、变形和残余应力等,这些问题可能会影响焊接接头结构的稳定性。本论文通过对钢结构焊接中存在的问题进行详细分析,并提出相应的处理方法,旨在提高焊接结构的可靠性,以此仅供各位参考与借鉴。关键词:关键词:钢结构焊接;焊接缺陷;变形;残余应力;处理方法 中图分类号:中图分类号:TU758 0 引言 钢结构作为一种重要的港口设
2、备结构形式,广泛应用于桥梁、港口机械、建筑和工业设施等领域。在钢结构的制造和施工过程中,焊接技术被广泛采用,因其高效、经济、可靠的特点。钢结构焊接过程中还存在一系列问题,如焊接缺陷、变形和残余应力,这些问题对焊接接头结构的性能产生重要影响。为了解决钢结构焊接中存在的问题,需要深入研究焊接缺陷的形成机制和处理方法,探索减少变形的技术手段,以及有效处理残余应力的方法。本论文旨在对钢结构焊接中常见问题及其处理方法进行系统研究和总结,为钢结构焊接工程提供科学的指导和解决方案。1 钢结构焊接中的常见问题 钢结构焊接作为一种常见的连接方法,广泛应用于港口设备、桥梁和其他工程领域。然而,在焊接过程中会出现一
3、些常见问题,包括焊接缺陷、变形问题和残余应力问题。本章将详细探讨这些问题及其相关内容。1.1 焊接缺陷 焊接缺陷是指焊接接头中出现的不合格或不完全符合要求的区域。常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、裂纹以及未熔透和不完全焊透等。(1)气孔 气孔是焊接接头中最常见的缺陷之一。它们是由焊接过程中的气体(通常是空气或水分)被困在焊缝中形成的。气孔会降低焊接接头的强度和密封性能。常见的气孔处理方法包括增加焊接电流、改变焊接速度和优化焊接环境等。(2)夹渣 夹渣是指焊接接头中残留的固态或液态杂质。夹渣可能会导致焊缝的断裂和下降。有效的夹渣处理方法包括合理选择焊接材料、控制焊接参数和采用适当的清洁措施等。(3)
4、裂纹 裂纹是焊接接头中最严重的缺陷之一,会严重影响焊接接头的强度和可靠性。裂纹可分为热裂纹和冷裂纹两种类型。预防裂纹的措施包括合理设计焊缝形状、控制焊接温度梯度和采用预热和后热处理等。(4)未熔透和不完全焊透 未熔透是指焊接过程中焊缝的未完全熔化,而不完全焊透是指焊接接头的厚度未完全穿透。这些问题会导致焊接接头的强度下降。预防未熔透和不完全焊透的方法包括调整焊接参数、采用适当的焊接技术和进行适当的检测和评估等。1.2 变形问题 变形问题是钢结构焊接中常见的挑战之一。焊接过程中的热变形和冷却收缩变形都可能导致焊接接头的形状和尺寸发生变化。(1)热变形 热变形是指焊接过程中由于高温作用而引起的结构
5、形状的改变。焊接时,焊缝附近的材料受到高温影响,会发生热膨胀和塑性变形,从而导致结构的变形。热变形主要受焊接参数、焊接方式、焊接材料和结构几何形状等因素的影响。(2)冷却收缩变形 中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 2 冷却收缩变形是指焊接完成后,焊接接头在冷却过程中由于材料收缩而引起的变形。焊接过程中加热的区域在冷却后会发生收缩,而未加热的区域保持原有尺寸,从而导致结构的变形。冷却收缩变形的程度取决于焊接材料的热膨胀系数、焊接长度和焊接接头的刚度等因素。(3)引起变形的因素 引起变形的因素包括焊接热输入、焊接顺序、结构几何形状和焊接接头的刚度等。高热输入和焊接顺序不当可能会导致较大的热变形
6、和冷却收缩变形。结构的几何形状和焊接接头的刚度也会影响变形的程度。1.3 残余应力问题 焊接过程中产生的残余应力是另一个重要问题,它可能会对焊接结构的稳定性和可靠性产生不利影响。(1)残余应力的产生机制 焊接过程中,高温和冷却过程引起的温度梯度和收缩差异导致焊接接头产生残余应力。热变形和冷却收缩变形引起的结构变形会导致焊接接头内部产生应力,这些应力在焊接完成后仍然存在。(2)残余应力的影响 残余应力会影响焊接结构的机械性能和耐久性能。高应力区域可能导致裂纹的形成和扩展,从而降低焊接接头的强度和疲劳寿命。残余应力还可能导致结构的变形和不稳定性,对整体结构的正常运行产生负面影响。(3)残余应力的测
7、量方法 测量残余应力是评估焊接接头稳固的重要手段。常用的残余应力测量方法包括应变测量法、X 射线衍射法、中子衍射法和钻孔法等。这些方法可以定量地测量焊接接头中的残余应力,并为后续的应力分析和处理提供依据。2 焊接问题的处理方法 2.1 焊接缺陷的处理方法(1)气孔的处理方法 优化焊接参数是减少气孔产生的关键之一。通过增加焊接电流和焊接速度,可以有效地降低气孔的产生率。增加电流可以提高焊缝的熔深,减少气体在焊接过程中的时间窗口,从而降低气孔的形成。适当提高焊接速度可以缩短焊接时间,减少焊缝内气体的扩散和聚集,有助于减少气孔的产生。在实际焊接操作中,及时调整和控制焊接电流和焊接速度是减少气孔的有效
8、手段。良好的通风条件也是改善焊接环境的重要因素。通过保持适当的通风,可以及时排除焊接过程中产生的烟雾、废气和挥发性物质,减少这些物质在焊缝中的积聚,从而减少气孔的发生。综上所述,处理气孔问题需要采取综合措施来减少气体的进入并提高焊接质量。优化焊接参数、改善焊接环境以及使用干燥焊材和提供良好的通风条件都是有效的方法。(2)夹渣的处理方法 夹渣是焊接过程中常见的问题之一,它会影响焊缝的品质和强度。为了有效地处理夹渣问题,我们可以采取一系列措施来选择适当的焊接工艺和材料,确保焊接接头清洁,并采取有效的夹渣措施。选择适当的焊接工艺和材料对于夹渣的处理至关重要。不同的焊接工艺和材料具有不同的特点和适用范
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