建筑钢结构焊接应力应变控制基本要素

建筑钢结构体系是一个庞然大物,一个钢结构焊接工程用钢量少则上千吨,多则几万吨到十几万吨;同时建筑钢结构体系也是一个完整有机的受力体系,承受自重和自然界的各种交变荷载。结构体系复杂不仅仅是造型和采用大规格新钢种,结构体系的高耸也是其中之一;自然状况的变化,使建筑钢结构体系受力不同于其他结构,仅对阴阳面受力分析来看,状态十分复杂。断面相同、材质相同的构件,在同一时间承受不同的荷载,而这些不断变化的复杂荷载全部由建筑钢结构焊缝分担,因此焊缝就是关键;特别是系统焊接应力应变的控制成为目前学术争论的焦点。以焊接应用技术理论为指导,以工程实践为依据,对建筑钢结构焊接应力应变控制进行简析。     

箱板装配式钢结构焊接残余应力的数值模拟与研究

文中旨在对箱板装配式钢结构的焊接残余应力进行研究。由于箱板装配式钢结构通常选用Q235B钢和Q345B钢,故对这2种钢材的焊接残余应力进行研究。通过Abaqus关联Dflux热源子程序对Q235B与Q345B钢板进行焊接模拟,并利用超声波检测方法对钢板进行焊接残余应力测试。结果表明：钢材的屈服强度对焊接残余应力有显著影响;在焊缝热影响区上的纵向残余应力以拉应力为主,在整个焊件上的横向残余应力既存在拉应力,也存在压应力;钢板残余应力试验结果与模拟结果基本吻合,验证了Abaqus模拟钢板焊接的可靠性。     

建筑钢结构焊接技术发展趋势

建筑钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、外形丰富、维护方便等优点,其应用越来越广泛.我国的建筑钢结构有以下特点:外观上,结构形状新颖独特,标新立异,体现了这个时代个性张扬的特点;材料的选用上趋向于越来越多的使用高强度、大厚度钢材,而且随着材料制造工艺水平的不断提高,铸钢、奥氏体不锈钢、复合钢板也得到越来越多的应用....     

新技术在国内建筑钢结构焊接中的应用

通过典型工程介绍和数据统计,回顾了国内建筑钢结构的发展现状,并从焊接方法、设备、焊接技术和焊接检测等几个方面介绍了各项新技术在建筑钢结构焊接中的应用.在焊接技术中主要介绍了高强钢焊接技术、低温焊接技术、厚钢板焊接技术、铸钢及铸钢节点的焊接技术、组合楼板栓钉穿透焊技术等内容,在检测技术方面着重介绍了旋转磁场磁粉探伤技术、薄壁大曲率管节点相贯焊缝的超声波探伤技术、超声波相控阵和TOFD检测技术.     

我国建筑钢结构焊接技术的发展现状和发展趋势

中国要想在建筑钢结构焊接领域整体上达到世界领先或先进水平,还有很长的路要走.本文从人员培训与考核、综合技术、工艺方法与材科、设备等方面对建筑钢结构焊接技术的发展现状进行了分析.     

设备钢结构中大型球体结构的焊接技术

通过对宝钢4~#高炉除尘系统上升下降管球形节点和高位水球制作焊接技术的研究,特别是对球体开孔位置的研究以及球瓣焊接坡口加工方法和胎具的研制,形成了有效的大型球体结构制作焊接技术。并有效地控制了球体结构制作过程中的焊接变形。     

国家体育场(鸟巢)钢结构焊接工程全面质量管理

国家体育场(鸟巢)钢结构工程具有结构复杂、焊接节点多、板件厚度大、焊缝集中、焊接应力大等特点,全面质量管理成为其关键环节.以"三全、四个一切、五个管理要素"为核心的全面质量管理(即"三全"--全面的质量概念、全过程的质量管理、全员参加的质量管理;"四个一切"--一切为用户服务的观点、一切以预防为主的观点、一切以数据说话的观点、一切以PDCA循环办事的观点;"五个管理要素"--人、机、料、法、环)指导整个焊接工程的顺利进行.采用TQC的基本思想,以提高焊缝质量、保证厚板焊缝一次合格率100%为目标,运用系统管理的概念和方法,将国家体育场(鸟巢)钢结构焊接工程的各个阶段、各个环节、每个管理人员和焊工的质量管理职能和质量管理意识以及实际操作工序有机、合理地组织起来,形成一个有明确任务、职责、权限,而又互相协调、互相促进的整体,从而顺利完成国家体育场(鸟巢)钢结构的全部焊接工作.通过对国家体育场钢结构厚板现场焊接质量管理课题的研究和实施,解决了厚板现场焊接常见缺陷与管理因素的矛盾,形成了一整套厚板焊接施工工艺,保证了厚板焊接的一次合格率.     

建筑钢结构球形节点与圆管杆件的机器人焊接

采用移动式焊接机器人对北京新机场航站楼屋盖的球节点和圆管杆件进行现场焊接。焊前针对球节点和圆管杆件的机器人焊接进行了工艺评定,采用移动式焊接机器人对试样进行焊接,焊后进行了拉伸、弯曲和冲击等力学性能检测并验证合格,在此基础上,将移动式焊接机器人用于球节点和圆管杆件的现场焊接施工,焊后超声检测结果均合格。结果表明,移动式焊接机器人应用于建筑钢结构球形节点与圆管杆件焊接所获得焊缝力学性能满足要求,适用于建筑钢结构的现场焊接施工。     

基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析

为提升钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析的全面性,提出基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析。该方法首先对钢结构框架梁柱有限元建模时的热应力、生热率及屈服强度等参数进行计算;基于BIM-Tekla平台,完成钢结构框架梁柱焊接接头有限元模型的建立;根据建立的有限元模型,确定梁柱焊接接头残余应力值与不同温度、位置、角度、路径、材料参数之间的关系,获取钢结构框架梁柱不同焊接接头残余应力值分布,从而实现对钢结构框架梁柱焊接接头残余应力的有限元分析。试验结果表明,梁柱的焊接接头残余应力值随着板材梁翼缘厚度增大而不断缩减,而钢结构框架梁的焊接接头残余应力值则随着板材梁翼缘厚度增大而不断增大;当焊接接头坡口角度为60°～210°时,残余应力值分布较为均匀,无明显波动变化,而在210°～360°时,接头的残余应力波动幅度较大;焊接接头的残余应力受框架直径比值影响较大。     

钢结构工程冬季低温焊接技术

国家体育场(鸟巢)钢结构工程是奥运工程的突出代表,结构用钢总量约42 000 t,涉及6个高强钢钢种,且为全焊接结构,造型独特新颖,为双曲面马鞍型结构,应力应变控制复杂.在国家体育场钢结构施工中的一个突出难点就是实现结构的合拢和整体卸载,设计单位给定的合拢温度为14±4 ℃.根据历年气象资料和工期安排,对结构初始应力控制工程的有重要影响的合拢温度期在5～6月,也就是说占结构总量约1/2的桁架柱需在冬季施工,且多为厚板焊接.钢结构冬季焊接技术的成功实施保证了工程正常进行,确保了工程质量,总结国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程冬季焊接经验具有较大的参考应用价值.     

矿石车用Nirosta4003不锈钢的焊接工艺

通过对新型铁素体不锈钢Nirosta4003进行常规焊接工艺试验,了解了该种材料的焊接性,针对供货厂家提供的焊接材料,进行了对比焊接工艺试验,确定了匹配的焊接材料与合适的焊接工艺参数,制定出合理的焊接工艺方案,保证了产品的制造质量.该材料已成功地应用于出口澳大利亚力拓公司矿石车的生产.     

高强度桥梁结构钢及其焊接技术

结合近年来一些高强度结构钢在钢桥制造上的应用实例,介绍了高强度桥梁结构钢的焊接性、焊接技术以及焊接接头的力学性能要求.高强度结构钢在桥梁上的应用推动了大跨度钢桥的发展,为满足高强度桥梁用结构钢的焊接接头高标准力学性能要求,需要采用高韧性的焊接材料及较低的焊接热输入量.作者认为在研发高强度桥梁结构钢的同时,研发与其相匹配的高性能的焊接材料是当务之急.     

低合金钢焊接工艺优化系统

在焊接领域内多方位的开发和研制计算机辅助焊接系统具有重大的技术和经济意义。本文采用Ｃ＋＋语言自行设计了低合金钢焊接工艺优化系统，系统涉及到了３种焊接方法和１２种低合金钢母材以及多种焊接材料。采用Ｃ－ＷＯＲＴＨＹ作为菜单生成工具，使系统具有由鼠标和热键自由控制的彩色窗口和菜单。     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。     

马氏体沉淀硬化不锈钢的焊接工艺

通过分析高强度马氏体沉淀硬化不锈钢的性能及其合金元素在钢中的作用;阐述了该类钢材的合金成分、机械性能以及合金元素在铜中的作用;重点分析了其可焊性,详细说明了它们的焊接方法、焊接工艺和焊接过程中应采取的质量控制措施;介绍了由该类钢材制成的某重点型号焊接壳体的焊接技术和质量控制.     

核电站钢制安全壳SA-738 Gr.B的焊接工艺

介绍了SA-738 Gr.B焊接工艺研究所用的工艺评定标准和焊接工艺方法以及焊接材料选择等,然后介绍了工艺试验的目的、试验难点、试样制备及方法,最后分析了SA-738 Gr.B钢的横焊位置的工艺评定试验结果。结果表明,施工单位拟定的焊接工艺参数能够焊接出符合要求的焊接接头,拟定的焊接工艺正确可行。     

碳钢与304不锈钢焊接残余应力的计算

采用弹塑性有限元法计算了Q235碳钢与304不锈钢的焊接温度场和焊接残余应力,计算结果表明,由于二者物理性能的差异造成了焊接温度场和残余应力分布的不均匀,焊接残余应力的峰值出现在304不锈钢一侧,其值略低于304不锈钢的屈服强度.当焊接热源偏向Q235钢时,焊接残余应力峰值变化较小,但高应力区减小,焊接变形明显减小,当焊接热源偏向304不锈钢时结果相反.当焊接热输入增大时会导致焊后高应力区范围的扩大,残余应力的峰值略有降低.采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接接头上表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好.     

2205双相不锈钢薄板端接接头焊接工艺

介绍了2205双相不锈钢1.2 mm薄板端接接头钨极氩弧焊焊接工艺,从2205的特点与应用、材料的焊接性、焊接工艺参数及操作要领等方面入手,着重分析薄板端接焊接过程中容易出现的问题(金相组织不均匀)以及为解决缺陷所采取的相关工艺措施及方法.