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火工校正工艺B

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工 艺 文 件 [H02 THM 2010 103 A/1]

火工矫正工艺

1. 变形的原因

1.1 在轧制过程中产生的变形:钢材轧制过程中可能产生残余应力而引起变形。

1.2 在加工过程中产生的变形:当从整板切割成零件时,由于轧制造成的内应力得到释放而引起变形;剪板机剪压零件时在剪刀挤压作用下也会产生弯曲和扭曲。氧-乙炔切割时,局部受热也会造成零件的各种形式的变形。 1.3 装配焊接过程产生的变形

1.4 焊接连接时,随着结构形式、尺寸、板厚和焊接方法的不同,焊接的部件和成品将不同程度地 产生凹 不平、弯曲、扭曲和波浪变形。

1.5 大型结构在装焊过程中,需进行过吊运或翻身,如钢性不足或方法不当,在自重和吊索张力作用下也可能导致变形。 2. 变形造成的影响

2.1 钢材的变形会影响零件的号料、切割和其它加工工序的正常进行。 2.2 零件加工产生的变形如不加以矫正,则会影响整个结构的正确装配。

2.3 由焊接引起的变形,将降低装配质量,使结构内部产生附加应力,影响结构的强度。 2.4 结构的变形会影响到产品的外观质量和油漆质量。 3. 变形矫正的阶段

3.1 钢材矫正,即在备料阶段对板材、型材和管材进行的矫正。 3.2 零件矫正,即在钢板剪切或气割成零件后,对加工变形的矫正。 3.3 部件或平面片段的矫正,即在装配焊接过程中,对焊接变形的矫正。 3.4 产品的矫正,即在产品完工后,对焊接变形的矫正。 4. 变形矫正的方法

4.1 机械矫正:采用型钢矫正机、多辊钢板矫正机等机械进行矫正材料的变形。

4.2 手工矫正:使用大锤、手锤、扳手、虎钳等简单工具,通过锤击、拍打、扳扭等手工操作,矫正小尺寸钢材或工件的变形。

4.3 火焰矫正:用来消除钢板扎制、热切割、焊接产生的残余应力和变形。在焊接钢结构制造中最主要是用来对焊接变形的校正。

4.4 高频热点矫正:原理是将变形工件的局部(凸部)利用高频迅速加热到相变温度左右,使之发生物理变化和组织变化,从而起到校直的作用。

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4.5 综合矫正:各种矫正变形的方法结合使用。如火焰加热矫正的同时对工件施加外力,进行锤击;在机械矫正时对工件局部加热,或机械矫正之后辅以手工矫正。 5. 火焰矫正 5.1火焰矫正的原理

火焰矫正是利用金属热胀冷缩的物理特性,采用火焰局部加热金属,热膨胀部分受周围冷金属的制约,不能自由变形,而产生压塑性变形,冷却后压塑性变形残留下来,引起局部收缩,即在被加热处产生积聚力,使金属构件变形获得矫正。 5.2 焊接变形的种类

5.2.1纵向收缩变形: 构件焊后在焊缝方向产生收缩。焊接结构焊后出现的收缩变形是难以修复的,必须在构件下料时加放余量。

5.2.2横向收缩变形 :构件焊后在焊缝横向产生收缩。焊接结构焊后出现的收缩变形是难以 修复的,必须在构件下料时加放余量。

5.2.3角变形:构件焊后,构件的平面围绕焊缝发生的角位移。主要是由于焊缝截面形状不对称,或施焊层次不合理致使焊缝在厚度方向上横向收缩量不一致引起的。

5.2.4波浪变形:薄板焊后易产生这种失稳变形,形状呈波浪状。产生原因是由于焊缝的纵向和横向收缩在拘束度较小结构部位造成较大的压应力而引起的变形,或由几个互相平行的角焊缝横向收缩产生的角变形而引起的组合变形,或由上述两种原因共同作用而产生的变形。 5.2.5弯曲变形:构件焊后发生弯曲。弯曲变形是由纵向收缩引起和或横向收缩引起。 5.2.6扭曲变形:焊后沿构件的长度出现螺旋形变形,这种变形是由于装配不良,施焊顺序不合理,致使焊缝纵向和横向收缩没有一定规律而引起的变形。 5.3 火焰矫正基本参数选择

5.3.1 火焰加热温度:火焰矫正根据材质、板厚和加热方法等不同情况,选择不同的加热温度。可分为低温加热、中温加热和高温加热三种温度。

5.3.1.1 低温加热:低温加热温度为500~6000C。低温加热应用于板厚小于6mm的薄板,由于低温加热最高温度在相变之下,适宜含碳量(质量分数)大于0.25%的碳素钢和合金高强度钢火焰矫正。低温加热允许浇水(清水)冷却,如600MPa级合金高强度钢可在4500C浇水冷却。

5.3.1.2 中温加热:温度为600~7000C。在这个温度范围,火焰矫正最佳。同时也允许较大的冷却速度,如浇水冷却。中温加热适宜板厚6~12mm的钢板件火焰矫正。但对含碳量(质量分数)大于0.35%的碳素钢和低合金高强度钢加热温度要控制准确,不得超过7230C。

5.3.1.3 高温加热:加热温度为723~8500C 。高温加热适用于大厚板加热,对于厚板加热效果比低温加热和中温加热效果要好。板厚在14~16mm加热温度在750~8000C,大于20mm板加热温度在8500C。对于含碳量(质量分数)大于0.35%的碳素钢和合金高强度钢不能采用高温加热矫正。火焰加热温度不允许超过8500C(过火),这样力学性能会变坏,冲击性能降低,同时由于加热温度过高,使金属接近熔化变软,由于气体喷射会把金属表面吹成凹坑或波纹,使钢件受到损伤。另外加热温度过高,使金属表面晶界处被氧气侵入而生成氧化物形成空洞或裂纹,金属表面会生成较厚的氧化皮。 5.3.1.4 火焰加热温度的控制

对于含碳量(质量分数)小于0.25%的碳素钢和低合金钢,由于加热温度较宽,可以近似的凭钢材的加热颜色估计加热温度。从钢材表面颜色判断温度有一定误差,而且与观察者的经验和现场的光线亮度关系很大。因此对于含碳量(质量分数)大于0.35%的碳素钢和合金高强度钢应采用测温笔或测温仪器测定比较可靠。

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颜色 亮红色 橘黄色 暗黄色 亮黄色 白黄色 --- 温度/℃ 830~900 900~1050 1050~1150 1150~1250 1250~1300 --- 颜色 深褐红色 褐红色 暗红色 暗樱红色 樱红色 深樱红色 温度/℃ 550~580 580~650 650~730 730~770 770~800 800~830 5.3.2 加热火焰氧与乙炔燃烧比

由于氧气和乙炔混合比例不同,燃烧的火焰可以分为中性焰、氧化焰和碳化焰三种。火焰都由焰心、内焰、外焰组成。 5.3.2.1 中性焰

中性焰燃烧后的气体中即无过剩的氧气,也无过剩的乙炔。

焰心紧靠烤嘴是一个光亮的白色圆柱体,其程度随混合气体的喷射速度增大而增长,温度不是很高。在焰心尖端距离工件表面2~4mm,此区火焰温度最高,并在还原性气氛保护下,可避免氧化。

内焰在焰心之外,颜色较暗。

外焰在内焰之外与周围空气接触,呈淡蓝色,具有氧化性,温度也低。 适合矫正10~30mm厚度的钢板 5.3.2.2 碳化焰

火焰燃烧后气体中尚有部分乙炔未成燃烧,焰心呈蓝白色,内焰呈淡白色,外焰带橘红色。

碳化焰由于乙炔过剩,燃烧速度减慢,因此整个火焰比中性焰长,且较柔软,温度也较低。

对于大于30mm以上钢板,可采用碳化焰缓慢加热,以便逐渐烤透钢板,避免钢板表面温度较高,而内部温度较低的现象。 5.3.2.3 氧化焰

由于火焰中氧量的增加,氧化反应剧烈,使火焰各部分长度均变小,焰心短而尖,内外焰层次不清,火焰呈紫蓝色。火焰挺直,并发出“嘶嘶“声。

火焰矫正特点:加热快、生产效率高,通过钢材沿厚度方向温度不均匀分布而产生不均匀收缩来达到矫正变形的目的时,可采用氧化焰较快的加热钢板表面。一般用于厚度10mm以下钢板。

5.3.2.4 如采用氧与丙烷,火焰形状与乙炔气稍有不同,内焰呈伞状,呈明亮青白光状,火势旺盛为宜。如呈模糊的兰色则是丙烷过少或氧气过多,呈白色时氧气过少。加热时将内焰伞状接触钢板。

5.3.3 火焰矫正的加热速度和冷却速度 5.3.3.1 火焰矫正加热速度

在加热温度和烤嘴一定时,火焰矫正的加热速度随板厚增加而减小。但对火焰矫正焊接角变形,如线状加热时速度慢,沿厚度方向温差小,矫正效果不佳。如速度低于250mm/min以下时,高温加热会使表面过热,出现缺陷。

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板厚(mm) 加热速度(mm/s) 气体种类 氧-丙烷 2~4 6~8 10~12 14~16 18~22 >25 13~20 11~13 6~11 7~9 5~7 <4 5.3.3.2 冷却速度

火焰矫正的冷却速度分为两种,一种是空气中冷却(空冷),另一种是喷水冷却。

空冷速度相当于水冷速度的2%~3%,冷却速度较慢,可以获得类似于正火的金相组织。含碳量(质量分数)大于0.25%的钢或合金钢,如果加热温度超过7230C以上,必须空冷。空冷缺点是:冷却时间长,生产效率低。

喷水冷却使用清水作为冷却介质。因盐水或其他溶液冷却速度过快易形成裂纹等问题,所以不允许使用。

水冷应用于低温矫正和中温矫正,对于含碳量(质量分数)小于0.25%的碳素钢高温矫正也可采用喷水冷却。喷水冷却效率可以提高三倍以上。但对于w(C)>0.25%的碳素钢和低合金高碳钢,中温加热和高温加热时不允许采用喷水冷却。 5.3.3.3 水火距(喷水的水嘴与火焰加热烤嘴之间的距离)

水火距离过大或过小都会减小成型效果。水火距决定了火焰成型的温度场和拘束刚度,水火距太近,热量被水带走太多,温度场过低,矫正成型效果减小,正面水冷还会减小正反两面温度差,显著减少角收缩。水火距过大,则拘束刚度下降,加热过程中压缩作用减小也使成型效果减小。正面水冷水火距为90mm为宜,背面水冷水火距以120mm为宜。 5.3.3.4 水流量的选择

水流量的大小起两个方面作用:一是决定了冷却作用的强弱,二是决定了浸水前沿距火焰中心的距离(实际水火距),因此水流量和水火距共同确定了火焰成型的冷却条件,是火焰成型的重要参数之一。合适的水流量在53~100ml/s为宜。 5.3.3.5 火焰能率和烤嘴角度

火焰能率主要依据每小时可燃气体的消耗量(L/h)来确定,而气体消耗量又取决于烤嘴大小,所以一般烤嘴大小表示火焰能率大小。只有适当的火焰能率,才能给予足够的能量烤透构件,达到火焰矫正目的。

烤嘴与构件的夹角称为烤嘴角度,烤嘴的倾斜角度大小与火焰的利用率有直接关系,烤嘴与加热构件成90度角即垂直,火焰利用率最高,通常火焰矫正烤嘴的角度为80~90度,如需降低加热温度可以将角度减小。 5.4火焰矫正的加热方法 5.4.1圆点加热法

圆点加热法是火焰在构件上加热为圆点形面积的一种火焰矫正方法。

5.4.1.1 在板上加热一个圆点形面积,沿板厚温度分布可构成圆柱或圆锥加热体,当加热温度至2000C以上,冷却后会沿加热体圆柱径向产生残余的压塑性变形和应力,则加热体径向收缩,其收缩力称为集结力。

5.4.1.2 圆点加热面积大小根据板厚决定: 板厚 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 加热点直5 10 15 20 25 30 35 40 48 50 55 60 62 径 5.4.1.3应用 圆点加热法主要用于构件板面波浪变形(不平度)的矫平和构件弯曲变形的矫直。

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5.4.2线状加热法

线状加热是火焰在构件上沿直线、曲线或环形的连续加热方法,被加热的构件上的加热面积呈现一条较窄的带状。 5.4.2.1线状加热的特点

火焰在构件上加热一线状同在构件上堆焊一条焊缝的焊接变形一样,有沿加热长度方向的纵向收缩变形和垂直于加热长度方向上的横向收缩变形以及以加热线为轴的角变形。 5.4.2.2线状加热操作方法

线状加热可以分为直线加热、环形加热(螺旋形)和曲线加热(波浪形)三种基本形式。 线状加热其加热线越宽,在温度相同的情况下,产生的横向线性热膨胀越大,则火焰矫正产生的压塑性变形越大,火焰矫正效果越好。但易引起板件局部翘曲变形。所以线状加热宽度,应根据构件的变形情况和板厚选择。

直线加热

螺旋形

波浪形

5.4.2.2.1 直线加热

火焰在构件上沿直线加热的火工矫正,加热宽度较窄,加热速度较快,可适用于加热小于厚度10mm以下的钢板结构件。如果构件加热背面没有依托(如无筋板等),火焰加热宽度大会引起构件局部翘曲变形,因此最好加热宽度不超过15mm。 5.4.2.2.2 环形加热

火焰在构件一环套一环向前加热,加热宽度较大,加热体温度均匀,加热速度较直线加热慢,适用于厚度大于10mm的中厚板加热。若加热体后面没有依托,加热宽度不得超过40mm。 5.4.2.2.3 曲线加热

加热宽度较大,加热速度慢,适用于厚板火焰矫正加热。线状加热矫正构件弯曲变形加热应烤透。但火焰矫正角变形不得烤透,通常加热深度为板厚的1/2~1/3,加热规范要控制稳定。

采用以上三种基本形式,还可组成其他形式的加热方法,如平行线法、网线法。线与线距离为50~200mm之间,平行线法和网线法可构成局部或大面积加热。

火焰加热通常是垂直于构件加热表面,根据火焰性质不同,火焰的焰心距离加热面有一定距离,操作者应注意火焰温度高低。如发现火焰温度过高,应调整焰心距加热面的距离和火焰与加热面的角度,可使火焰倾斜,降低加热面上的温度 5.4.2.3线状加热的应用 5.4.2.3.1角变形

角焊缝:在发生角变形距焊角t/3(t为加热板厚)的距离,火焰线状加热,加热线与焊缝平行。

对接缝:在凸向面距焊缝边缘t/2(t为加热板厚)平行于焊缝加热。 5.4.2.3.2 板件波浪变形的矫正

如焊接格板形成的波浪变形,可采用短线加热矫正,其加热线与骨架夹角为35°~45°之间。

5.4.2.3.3 构件弯曲变形的矫正主要用于构件梁、柱等弯曲变形的矫正 5.4.2.3.3.1 利用加热线横向收缩矫正弯曲变形

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采用构件中性轴一侧火焰,垂直于中性轴横向线状加热,则加热冷却产生的横向压塑性收缩变形使构件向另一侧弯曲。这种方法可在梁、柱外焊有内筋板腹板焊缝处及中性轴以下火焰横向线状加热,可矫正构件的弯曲变形;另一方面可矫正由构件内部筋板横向焊缝引起的角变形和波浪变形。需要注意,如火焰加热横向线状加热位置选择不当,会引起诱发性的结构变形。

5.4.2.3.3.2 利用线状加热纵向收缩矫正构件弯曲变形 如果梁或柱向下扰曲,可在下盖板上沿两条纵向角焊缝方向线状加热,使梁或柱产生向上拱曲。从构件承受载荷能力来讲,这种加热方法较在下盖板横向线性加热好,但这种方法掌握不好,易使梁产生扭曲变形。 5.4.3三角形加热法

三角形加热是火焰在构件上加热为三角形面积的方法 5.4.3.1 三角形加热的特点

5.4.3.1.1 三角形加热是由平行法和网线法构成的局部加热方法,加热体为三角形

5.4.3.1.2 三角形加热面积,可看成由底边若干板条拼接而成。底边最长,其他板条沿三角形高逐渐减小,最小的板条为顶点,长度为零。每个板条产生的压塑性变形为底边最大,沿三角形高相应逐渐减小,直至三角形顶点为零。三角形加热产生的横向收缩塑性变形也是一个三角形。

5.4.3.1.3 三角形加热矫正构件的弯曲变形比线状加热效果好。矫正构件弯曲变形,线状加热采用垂直于中性轴横向加热,加热不能过宽,如加热宽度大,易使构件在靠近中性轴处出现局部翘曲变形。如采用三角形加热,只要加热三角形高和底边选择合适,就不会出现局部翘曲变形。

5.4.3.1.4 三角形加热的方向,是一种由三角形顶向平行于底边线状加热,另一种是由底边且平行于底边线状加热至顶点。三角形加热和线状加热一个道理,由三角形顶点至底边火焰矫正加热比由底边向顶点方向加热火工矫正构件的弯曲变形效果大。 5.4.3.2 三角形加热法操作

三角形加热是任选线状加热的三种形式,直线加热、环行加热和曲线加热排列形成加热面积。三角形加热构件有加热透和均匀,否则易引起翘曲变形。因此火焰矫正应根据板厚,选择相应的合适的火焰矫正基本参数。

火焰加热时通常火焰烤嘴与加热面成80°~90°角,如果出现加热体翘曲现象,烤嘴应倾斜,降低火焰加热温度和火焰加热速度,使沿板厚方向温度均匀,则翘曲变形减小。 5.4.3.3三角形加热的应用

5.4.3.3.1 用于矫正构件的弯曲变形。如板件产生侧弯,可在弯曲侧边缘布置三角形加热面积,可使构件矫直。三角形加热配合线状加热,可矫正梁、柱的弯曲变形。

5.4.3.3.2 梁端部腹板翘曲变形,可在翘曲处三角形加热面积,也能腹板矫平。

以上圆点加热法、线状加热法和三角形加热法等基本加热方法,可针对结构件的变形情况,综合应用巧妙的加热火焰面积布置,在实际生产中都是行之有效的。但为增加火焰矫正的效果,无论是选择那种加热方法,若采用在构件上施加外力,使构件变形得到弹性的矫正,再在受压力区火焰加热矫正会取得较好的效果。同时根据构件的材质和板厚等情况,选用相应的火焰矫正参数,也可提高火焰矫正的效果和生产效率。 5.5火工矫正的注意事项

5.5.1 对制造要求有拱度要求的板结构焊接梁,应以腹板下料预制上拱度为主,组装焊接控制焊接变形达到技术要求

5.5.2 应尽量避免在构件危险截面弯距最大区进行火工矫正

5.5.3 尽量避免同一焰道多次加热,以一次加热为宜,最多不得超过三次。 5.5.4 加热部位应尽量选在焊接部位,这样可使焊接残余应力减小。 5.5.5 火焰矫正的冷却速度应该注意:

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对于矫正构件的材质必须清楚。如低碳钢(Q235等),由于采用水冷、风冷都不会产生马氏体转变,所以构件允许采用浇水冷却或风冷。

对于低合金高强度钢(如Q345等)浇水冷却必须控制温度,应有测温仪器。如果温度控制不准,加热温度超过723℃会有相变产生,当采用水冷易出现低碳马氏体组织,使构件变脆,力学性能不好。

对于我们现有的吊机产品,火工矫正冷却方法只允许使用空冷、风冷,严禁使用水冷 5.5.6 火焰矫正施加外力必须注意。由于施加外力引起预约束力是使加热部位受压应力,会使加热部位失稳,引起加热体皱折,即加热表面凹凸不平。出现这个问题不易消除。加多大力与构件板厚、截面形状有关。但只要加外力才能使构件产生弹性的变位便可火工矫正。 5.5.7 防止表面缺陷。由于火焰矫正加热温度过高,易引起表面有裂纹、熔融和起鳞等缺陷。 5.6火工矫正实例

5.6.1板材波浪变形的火焰矫正

5.6.1.1 将板件吊放于平台上或平地上,使用1m平尺检测板面各处的波浪变形大小,对超出技术条件要求的波浪变形应划出矫正的范围。 5.6.1.2 可采用圆点加热法,在凸向的边峰处,采用螺旋式加热圆点,加热圆点直径见表1-3所示。加热圆点相互之间距离一般为80~180mm可分批加热。

5.6.1.3 火焰矫正规范参看表1-1,薄板采用低温加热,中厚板采用中温加热,加热火焰易采用中性焰,厚板采用碳化焰。根据材质,对Q235钢,可采用浇水冷却;对低合金糕强度钢加热温度不得超过650℃,允许浇水冷却。

5.6.1.4 加外力火焰矫正。为增加火焰矫正的效果,最好首先将波峰和波谷使用胎具烤板座压平,过胎具孔进行圆点加热,如下图所示,火焰矫正效果较好。

重砣烤板座钢板平台

5.6.2板格波浪变形的矫正

板格即是板材下料后成板件,在板件上焊有筋板或型钢形成板格。其板格的变形有板件本身的变形和焊接筋板或型钢焊缝所形成的变形。这种变形如不控制不加矫正,会引起超出产品允许的变形。矫正板格的变形,首先采用平尺检测板面的凸凹变形大小,记在板件上,再确定火焰矫正的顺序和加热方法。

5.6.2.1火焰矫正顺序及线状加热时应注意事项 5.6.2.1.1火焰矫正顺序:应先矫正波浪变形大的。

5.6.2.1.2板格也可按筋板或型钢分成凹区和凸区,应先矫正凸区后矫正凹区。因凹区和凸区在一块面板上是彼此牵连的,凸区火焰矫平后,凹向波浪也会减小。

5.6.2.1.3 板格矫正,应从中间向两端开始矫正,中间凸凹变形矫正好以后,再向两端进行矫正。

5.6.2.1.4 火焰线状加热时应注意事项:

5.6.2.1.4.1 加热线一般不做纵通加热,由于在骨架处的变形一般比较小,故加热线的起端与末端可离开骨架50mm左右。

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5.6.2.1.4.2加热现温度分布应呈“橄榄形”,起点和末端的温度低,中间温度高。 5.6.2.1.4.3 加热时第一次加热的温度最高处不应超过650℃。

5.6.2.1.4.4 第一次加热以后,若加热线部位出现皱折,可在距第一次加热10mm左右补充第二次加热,选择在凸面,第二次加热线温度可相应高一些。

5.6.2.1.4.5 火焰加热烤嘴只能作直线移动,使加热宽度小一些。 5.6.2.2 板格火焰矫正方法

板格的波浪变形通常是由于焊接筋板或型钢等角焊缝产生角变形造成的,因此火焰矫正主要是矫正角变形,可采用线状加热法。对有些凸起的变形,可采用圆点加热或短线加热法等。 5.6.2.2.1 “背烧”线状加热法。采用沿焊缝背烧(焊缝焊后,反映到背面出现 发蓝或发黄等颜色的印迹)进行线状加热,如右图所示。由于在焊缝处的板厚加 上焊缝厚度,所以板件背烧处比较厚,积热时,加热面和背面的温度梯度较大, 矫形效果显著。

加热温度采用低温加热(500~600℃)空冷或背面浇水冷却。

如采用高温加热(723~850℃)空冷,背面浇水冷却要根据材质而定。Q235钢 允许浇水冷却,如是低合金高强度钢,中、高温加热不宜采用浇水冷却。采用线状 加热的次序按上述原则,从变形较大处开始矫正,一般从中间向两端开始矫正。 5.6.2.2.2短线加热法,即加热线与骨架或焊缝交成一定的角度40~45°。加热线长 度为加热宽度的15~20倍,并伴以正面浇水冷却,称为短线加热法。但对低合金钢 加热温度不得超过650℃时才允许浇水冷却。

这种方法对板厚为4mm以下且变形较大的板格较为适用。 图1-15

5.6.2.2.3圆点加热法对于薄板低温加热(500~600℃)允许浇水冷却,且周围加外力有较好的效果。但如采用锤击法易出现坑疤影响外观质量。 5.6.2.3几种类型板格变形的矫正

5.6.2.3.1一个板格变形呈凹形或凸形的矫正 对于薄板波浪变形不大的板格,可采用密集的小圆点加热。火焰加热自上而下地进行加热,同时水浇冷却,先从四周向中间加热,使板格的波浪变形减小。

对变形量较大的凹面,可在骨架处沿焊缝“背烧”线状加热;对变形量较大的凸面变形,如上图所示,可在骨架处沿焊缝火焰线状加热。加热时,火焰要集中,加热线宽度要小一些,一般可以使氧气的流量略大一点,而加热温度可以低一些,加热速度适当加大,加热温度可采用低温加热(温度为500~600℃),焊缝背面允许浇水冷却,目的使加热温度梯度加大。沿焊缝“背烧”线状加热,如加热区超出焊角的范围,由于焊缝的收缩,板格内原有应力使板格在焊角位置产生角变形,一旦这里的板受热就很容易产生塌边的现象。为此在第一次加热时,温度也要适当控制低一些,使板格内产生一定的拉应力之后,再第二次、第三次加热,才可使加热温度再相应高一点。

对板格翘起变形量大的,骨架处的加热还不能使板格平整,则可以在毗邻的板格骨架上加热,只是这种加热应在板格骨架加热之前进行,也可以在板格当中加上短条形加热和圆点加热等方法。如下图所示。

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5.6.2.3.2板格面板挠曲变形的矫正 板格面板挠曲变形主要是板格与骨架之间角焊缝收缩引起板格的变形,一般是由于焊缝电流大所引起的。矩形的方法可采用沿“背烧”线状加热的方法,加热中心在骨架上,加热宽度不应超出焊角的范围。若超出焊角的范围极易产生塌边的现象,如下图所示。因为嫌加热的部位所产生的拉伸应力,对后加热部位是有影响的。

5.6.2.3.3板格的面板呈现波浪变形的矫正 板格板面的下挠变形和拱曲变形同时存在,火焰矫正时酌情进行。对板格板面拱曲下面、筋板或型钢与板面形成的角度大于90℃角,火焰沿焊缝正面加热,如下图所示。

如凸向变形板格矩形有困难时,可在“背烧”的基础上补充短条形加热或圆点加热。 5.6.2.3.4同一板格面板内呈波浪形的矫正 对于板格较大,在长度方向上引起板面的失稳,在骨架上进行“背烧”矩形方法同上。但如经“背烧”火焰线状加热矫正波浪变形,尚未达到技术要求的,则可在板格中作补充线状加热。对于沿长度方向出现波浪的,则在宽度方向加热,使加热线产生横向应力,使波浪变形得以矫正,如下图所示。反之在宽度方向出现波浪变形的,则在长度方向加热线状,位置选择在波谷与波峰的过渡区,靠近波峰的一侧。

5.6.3半成品结构件火焰矫正

承载的梁在盖板上火焰矫正,易引起主梁承载使用一段时间后产生主梁下挠,所以结构件火焰矫正,应尽量减少在下盖板上火焰矫正加热。因此应调整结构件组装焊接顺序,应在盖板未组装焊接之前的半成品件上进行火焰矫正然后再组装焊接下盖板。 5.6.3.1 起重机主梁半成品火焰矫正

若主梁制造工艺参数不正确或操作不当会引起半成品Π形梁变形,可采用火焰矫正合格后再组装焊接下盖板较好。

5.6.3.1.1 筋板角度不正形成的扭曲变形的火焰矫正 首先应检查内筋板的角度,如筋板与上盖板和腹板形成的角度不是直角,火焰矫正应在筋板钝角处。火焰矫正时操作人员可进入Π形梁内部施工。加热三角形面积的布置要以对角线相对称。

5.6.3.1.2 腹板倾斜的矫正方法 如果大筋板下料为矩形,则火焰矫正方法如下:

5.6.3.1.2.1 将Π形梁摆正,在腹板大筋板处吊线垂,测出大筋板处腹板的倾斜度,找出腹板向内倾斜超差最大处作为火焰矫正处。

5.6.3.1.2.2 在腹板倾斜最大截面处加反扭矩,使倾斜调整倒零值。加扭矩的方法,使用台杆1在Π形梁上盖板卡上上盖板翼缘,Π形梁两端加重,然后再台杆一端下面放千斤顶2,使千斤顶上顶形成反扭矩,可使该截面腹板倾斜调为零值。

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5.6.3.1.2.3 在原腹板下部向内倾斜超差处(加扭矩已调伟零值)沿腹板与大筋板背烧处火焰加热,加热线状如图 所示,加热方向由上至下,加热长度≤H/2酌情而定,腹板倾斜偏差大取大值,加热线宽为2δ(δ为腹板厚度),可采用浇水冷却。

5.6.3.1.2.4 火焰加热冷却后,卸除外力,测量腹板大筋处的垂直倾斜得到矫正。如还有大筋板处腹板倾斜超差,同上进行火焰矫正,直到腹板每个大筋板处的垂直倾斜达到技术要求。 这种方法将Π形梁腹板倾斜矫正符合要求,因大筋板为矩形则上盖板水平倾斜同样得到矫正。 5.6.3.2 Π形梁弯曲变形矫正

5.6.3.2.1 Π形梁拱度小火焰矫正 将Π形梁上盖板朝上正立,两端垫平,如同 所示。然后,使用钢丝车或水准仪沿Π形梁上盖板两腹板“背烧”处,测量上盖板各大小筋板处的拱度值大小。如Π形梁下挠或拱度不足,需火焰矫正,则在Π形梁截面中性轴以下的两腹板大筋板的“背烧”下方,如图 所示布置火焰加热面积。若焊接内筋板腹板有角变形,可采取腹板焊内筋板的“背烧”线状加热。加热长度根据同一截面两腹板的拱度大小确定,对拱度小的加热线长度要大些。火焰加热规范同伴间弯曲火焰矫正。这种方法也要分批分次序火焰加热,以免产生矫正过大变形。第一批加热矫正,应在梁同一截面的两腹板同时加热,即1-1、1-2冷却后,再测量Π形梁上拱度变化。如果未达到要求还要进行第二批火焰加热2-1、2-2等,再检测上拱度,不好再矫正,以此类推直到矫正好为止,火焰矫正方向由上至下。这种线状加热矫正方法,可减小腹板焊接筋板的角变形。另一种方法是沿腹板筋板的“背烧”下方加热三角形面积,加热方向与线状加热相似,也是由上而下加热。三角形加热高位2/3h~h/2,三角形底边约为3δ(δ为底板厚),要避免底边过大腹板边缘产生翘曲变形。同一截面两腹板火焰加热,两边应同时加热较好。加热三角形的高和面积,应根据两腹板同一截面的拱度大小而定,腹板拱度小的,加热三角形高度要大些。火焰矫正加热规范同三角形加热板件弯曲变形的矫正。三角形加热也要分批分次序进行。

5.6.3.2.2 Π形梁拱度大火焰矫正 Π形梁汝检测拱度大,火焰加热可采用在上盖板上沿盖板与筋板焊缝的“背烧”横向线状加热,并在对应得两腹板处沿“背烧”短线加热。加热短线的宽度同上盖板线宽度一样,加热短线高度为2/3h~1/2h。上盖板加热应从盖板中心向两边方向加热,两腹板应两边同时加热以免产生水平弯曲变形。火焰矫正规范同前。火焰矫正可分批分次序进行。

5.6.3.2.3 Π形梁水平弯曲变形的火焰矫正 Π形梁水平弯曲变形形成的主要原因是由上盖板本身具有水平弯曲变形和上盖板弯曲的基准组装的两腹板形成的水平弯曲变形造成的。 5.6.3.2.3.1 水平弯曲变形的检测,应将Π形梁上盖板朝上正立,下面垫起,这样可排除自重的影响。再测量腹板的水平弯曲度。测量方法是在Π形梁两端距上盖板100mm,距腹板两端等距离拉一条直线,使用钢尺测量直线到腹板每个筋板“背烧”处的距离,便得出Π形梁沿梁长每个筋板处的水平弯曲大小。

5.6.3.2.3.2 Π形梁水平弯曲的火焰矫正,应根据Π形梁水平弯曲大小酌情布置火焰加热面积。如上盖板向一方水平凸曲,则应在凸曲侧火焰烤三角形面积,相对应腹板沿“背烧”可线状加热。同样,火焰矫正可分批分次序进行。

第一批火焰加热位置1-1、1-2、1-3、1-4应选择在凸曲较大的地方,矫正后进行测量,再根据水平弯曲的大小决定第二批2-1、2-2、2-3、2-4火焰矫正位置和加热面积。每批检测后与实际要求对比分析,决定下一批火焰加热位置和面积,直至符合要求为止。

火焰矫正的规范同上述Π形梁挠曲变形的矫正。

5.6.3.2.3.3 腹板翘曲变形的火焰矫正 Π形梁腹板如出现局部凹曲变形,中间可使用千斤顶顶平,圆点火焰加热,以免Π形梁组装下盖板成箱形梁时出现凹曲局部变形。

Π形梁腹板焊接筋板,腹板产生的角变形可沿“背烧”线状加热矫正,这比Π形梁组装下盖板后火焰矫正效果好。 5.6.3.3 桶体变形的火焰矫正

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筒体如出现椭圆变形,火焰矫正的规律是:在筒体外沿筒体轴线方向线状加热会使筒体曲率半径变大,相反,在筒体内同样线状加热会使筒体曲率半径变小。对焊接纵向对接焊缝易产生向里弯曲的角变形,整形修理方法通常是操作人员进入筒体内使用千斤顶将焊缝角变形处向上顶起,呈现弹性鼓起至平为止。然后在焊缝两边火焰线状加热,加热线与焊缝齐平。加热规范与火焰矫正板件弯取变形时的一样。 5.6.4 工字梁、箱形梁腹板波浪变形火焰矫正方法 5.6.4.1 梁筋板变形火焰矫正

梁的内筋板弯曲也会形成腹板的波浪变形,因此应先矫正筋板的弯曲变形。对于箱形梁上的纵向向内凹曲变形,操作人员可进入梁内,在筋板上采用三角形加热凹向处。 5.6.4.2 梁腹板焊缝角变形矫正方法

如果梁筋板与腹板角焊缝处有角变形,可采用沿焊缝的“背烧”处火焰直线加热。加热顺序是从中间向两边,先矫正变形大的格,加热线宽度尽量小,采用小号烤嘴,施工时可加大氧气量,使加热线变细,火焰加热温度控制在500~700℃,加热线不得超过焊角背烧处,否则易引起在焊角附近出现塌边现象。这种角变形筋板与腹板焊后通常由直角变成锐角。 若筋板与腹板成钝角的角变形,操作人员进入梁内,火焰可沿钝角的角焊缝处加热,背面浇水冷却。

5.6.4.3 梁端部腹板波浪变形的火焰矫正

工字梁或箱形梁的端部,如没有堵头板,端头部分的腹板易失稳出现较大的波浪变形。采用在翘起处三角形加热,凹向处背面三角形加热,由于越往外腹板的波浪变形越大,因此火焰加热应从里向外加热。见下图。

为提高火焰矫正效果,采用压胎压平或夹胎夹平,然后火焰加热,效果较好。

6. 注意事项:

6.1 施工班组人员和管理人员需严格执行工艺纪律和加强工序管理。 6.2生产过程的质量控制制度执行需加强和跟踪落实到位。

6.3上道工序为下道工序负责,上道工序不合格,坚决不能流转至下道工序。努力提升上道工序的质量,减少积累误差。上道工序把下道工序视为顾客,按照工艺流程和工序流转规程,及时、适量地为下道工序输送合格的物料;下道工序是上道工序的检验员,及时向上道工序反馈信息(避免后续类似不良事件的发生),并尽量主动弥补上道工序的不足。

6.4施工班组个人专职岗位的专业知识和技能需提高,努力学习相关岗位知识和技能,提高自身素质和掌握一般管理技巧,注重细节,利用晨会、白板等多种形式向班组人员灌输专业知识和技能操作要领,重视经验的积累。

6.5装配、电焊和火工矫正等作业需合理穿插进行,有序安排,增强协作性,良好的协作是高效生产的基础,工序间的衔接很重要。

6.6结构制作过程中火工的切入阶段很重要,逐步消除零件、部件、片段的应力和变形,加强工序的自检力度,事后控制不如事前控制。

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