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焊接结构的特点及其影响因素

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:焊接结构是由各种加工制成的型钢和钢板组成,采用焊接手段制造成基本构件,运至现场装配拼接。3)由于焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程,焊接结构必然存在焊接残余应力和变形,这不仅影响焊接结构的外形尺寸和外观质量,同时给焊后的继续加工带来很多麻烦,甚至直接影响焊接结构的强度。

焊接结构的特点及其影响因素

1.焊接结构的优点

焊接结构具有一系列其他结构无法比拟的优点,主要体现在以下几个方面:

1)焊接结构的整体性强。由于焊接是一种金属原子间的连接,刚度大、整体性好,在外力作用下不会像其他机械连接那样因间隙变化而产生过大的变形,因此焊接接头的强度、刚度一般可达到与母材相等或相近,能够随基本金属承受各种载荷的作用。

2)焊接结构的强度高、质量轻。焊接结构多采用轧材制造,承受冲击载荷能力强,巨钢材比砖石、混凝土等建筑材料的强度要高出很多偌,应用现代焊接技术制造出的焊接接头,其强度高于母材。

焊接结构的零件或部件可以直接通过焊接方法进行连接,不需要附加任何连接件。与铆接结构相比,具有相同结构的质量可减轻10%~20%。

3)焊接结构的安全性能高。由于钢材具有良好的塑性,在一般情况下,不会因偶然超载或局部超载造成突然断裂破坏,而是事先出现较大的变形预兆,以便采取补救措施。钢材还具有良好的韧性,对作用在结构上的动载荷适应性强,为焊接结构的安全使用提供了可靠保证。

在一定的应力范围内,钢材处于理想弹性状态,与工程力学所采用的基本假定较符合,故计算结果准确可靠,以确保焊接结构的安全使用。

4)焊接结构的致密性好。由于焊缝的致密性,焊接结构能保证产品的气密性和水密性要求,这是锅炉储气罐储油罐压力容器在正常工作时不可缺少的重要条件。

5)焊接结构的制造周期短。焊接结构是由各种加工制成的型钢和钢板组成,采用焊接手段制造成基本构件,运至现场装配拼接。故制造简单、运输和架设也方便,施工周期短、效率高,巨修配、更换方便。这种工厂制造、工地安装的施工方法,具备了大型结构、成批大件生产和成品精度高等优点,例如,一个静载20万t的焊接储罐,制造周期为三个月,而同样正式形状与尺寸的铆接储罐,其制造周期往往超过一年。因此焊接结构为降低造价、发挥投资经济效益创造了条件。

6)焊接结构的经济效益好。焊接结构在使用一些型材时比轧制更经济。例如用宽扁钢与钢板焊成的大型工宇钢(高度大于700mm)往往比轧制的型钢成本更低。

焊接结构生产一般不需要大型、特殊和昂贵的设备,投资少、见效快,容易适应不同批量产品的生产,产品更新换代快速方便,经济效益好。

7)焊接结构应用广泛,主要表现在以下几个方面:(www.xing528.com)

①焊接结构适应制作的外形尺寸范围特别大。不仅可以制造微型机器零件(采用微焊接技术),而巨可以制造大型钢结构,特别适用于几何尺寸大而形状复杂的产品,如船体、桁架、球形容器等。对大型或超大型的复杂工程,可以将结构分解,对分解后的零件或部件分别进行焊接加工,再通过总体装配焊接成一个整体结构。

②可以制造任意外形的结构,并能实现现场安装。

③可以实现异种材料的连接,如异种金属的连接、金属与非金属的连接等,从而使焊接结构的材料运用更加合理。

2.焊接结构的缺点

焊接结构的缺点及不足之处,集中表现在以下几个方面:

1)由于焊接接头要经历冶炼、凝固和热处理三个阶段,所以焊缝中难免产生各类焊接缺陷,虽然大多数焊接缺陷可以修复,但若修复不当或缺陷漏检,将形成过大的应力集中,从而降低整个焊接结构的承载能力,可能带来严重的问题。

2)由于焊接结构多是整体的大刚度结构,裂纹一旦扩展,就难以被制止,因此焊接结构对于脆性断裂、疲劳、应力腐蚀和蠕变破坏都比较敏感。

3)由于焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程,焊接结构必然存在焊接残余应力和变形,这不仅影响焊接结构的外形尺寸和外观质量,同时给焊后的继续加工带来很多麻烦,甚至直接影响焊接结构的强度。

4)焊接会改变材料的部分性能,使焊接接头附近变为一个不均匀体,即具有几何的不均匀性(包括截面的改变和焊接变形)、力学的不均匀性(接头形式引起的应力集中和焊接残余应力)、化学的不均匀性(成分不均匀)以及金属组织的不均匀性(即金相组织结构不均匀)。

5)对于一些高强度的材料,因其焊接性较差,容易产生焊接裂纹等缺陷。

根据以上这些特点可以看出,若要获得优质的焊接结构,必须做到合理地设计结构、正确地选择材料和选择合适的焊接设备,制订正确的焊接工艺和进行必要的质量检验,才能保证合格的产品质量。

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