消除焊接应力方法
2.6 爆炸法工艺
将特种专用炸药沿焊缝走向粘贴在焊缝附近。炸药引爆后产生 连续的冲击波迫使结构的峰值应力区域发生塑性变形,以此达 到消应力的目的。据报道消除厚度可达70mm,效果可达60%, 瞬间完成,适合大型和特大型结构,在水利涵管方面应用较多。 爆炸法消应力施工时十分强调安全措施,故在城市建筑中应用 有一定困难。
2.2 TIG 重熔 机大梁维修)
(上海宝冶工程技术公司进行重型门式起重
焊趾缺陷是一种焊道融合线上中难以避免的小而尖锐、连 续的缺陷,往往成为结构疲劳破坏的裂纹源。常采用TIG 重熔 工艺对焊趾进行修整,重建裂纹起裂前的状态,降低由于焊趾 缺陷所造成的应力集中现象,以延长了疲劳寿命。同时TIG 重 熔也能改善焊缝区的横向残余应力;重熔对于焊缝的纵向残余 应力改善不明显,残余应力绝对值下降不大;但对于纵向残余 应力的均匀分布有一定效果。但对横向残余应力有明显的改善 效果,残余应力绝对值下降明显而且分布趋于均匀。
⑴当焊缝金属在熔融状态下,由于振动使气泡、杂质等容易上浮、 排除。 ⑵在结晶过程振动可细化晶粒,使焊缝的力学性能得到提高。 ⑶温度大于600 ℃的区域,材料在强度逐步恢复的冷却过程中,伴随振动 的热塑性变形,使逐步形成的焊接残余应力得到降低和均化, 可减少焊接变形及焊接裂纹的形成。
2.5 超声冲击与锤击 超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出,近年 引入我国,已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲 击消应力工艺的特点是:在超声频率(≥16KHz)下应用束状冲 头,在对焊趾和焊缝表面进行冲击;试验表明: ⑴超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果,在采用对焊道 全覆盖冲击时,被冲击的表面会形成压应力,对2~4mm 深度 层消应力效果可达34~55%。 ⑵采用焊趾冲击法,可以快速修复焊趾的缺陷,降低应力集中。 并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲 击焊缝的残余应力,下降率达19%,对提高接头的疲劳寿命有 明显作用。 ⑶由于冲击工艺处理的特点,仅可以用于冲击工具可达的外表 面,其工作效率约为1200mm2/min。冲击工艺是以点接触、 压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺,伴随一定 的 振动时效效果,比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。
建筑钢结构残余应力的消除工艺
一些高要求的建筑大型焊接钢结பைடு நூலகம்上已采用了时效 工艺,包括有技术标准支持的热时效、振动时效、TIG 重熔和锤击工艺,以及研发中的振动焊接、超声冲击、 爆炸法技术。 2.1 热时效 上海金茂大厦的钢架
对重要焊接构件先进行整体热时效,然后在现场与其它 构件进行组合拼焊的工艺是建筑钢结构制造常采用的方法。 其具有焊缝去氢、恢复塑性和消应力三重功能。一般认为热 时效的消应力效果为40-80%
2.4振动焊接(VW or VCW) 振动焊接又称振动调制焊接、随焊振动,是目前国内外正在研 发的新技术;在振动时效标准的附录中,已确认为可与振动时 效组合的工艺之一。其不改变原有的焊接工艺;在焊接过程, 通过一个几百瓦的小激振器对构件注入频率和振幅可控的振动, 即形成振动焊接。这种限幅的振动,势必对焊接熔池和热影响 区产生一定的作用:
2.3振动时效(VSR) 振动时效是对构件施加交变应力,与构件上的残余应力叠加 达到材料的屈服应力,发生局部的宏观和微观塑性变形;这 种塑性变形往往首先发生在残余应力最大处和构件的应力集 中点,使这里的残余应力得以释放,达到降低和均化残余应 力的作用。应用振动时效技术在我国已达25年,相继出台三 个技术标准 。 尽管振动时效不具备去氢和恢复塑性的功能,但从尺寸 稳定性比较,已达到和超过热时效的水平,振动时效是一种 以消应力、提高尺寸稳定性为目标的替代热时效的先进工艺。 尽管目前振动时效在建筑钢结构应用尚少,但根据建筑钢结 构的载荷特点与施工要求,振动时效有可能成为今后建筑钢 结构消应力的主流工艺之一。