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焊接残余应力对钢结构性能的影响作用研究

2014-03-10张红

中国高新技术企业 2014年4期

摘要:钢结构件在冷热焊接加工的过程中不可避免地会存在焊接残余应力,焊接残余应力可影响到钢结构构件的使用寿命,对钢结构结构刚度、疲劳强度、应力腐蚀开裂、焊件稳定性、低温工作性能、结构变形等性能均有着较大的负面影响,因此在实际工程中,应采取恰当的残余应力控制及消除技术,最大限度地减少残余应力,以提高钢结构的安全性。

关键词:焊接残余应力;钢结构性能;影响作用

中图分类号:TG457 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)06-0075-02

随着社会经济及科学技术的发展,钢结构以其材料强度高、自重轻、延性及抗震性好、工业化程度高、施工速度快等多个优点在现代化建设中得到了广泛的应用。钢结构是利用钢材设计制作成构件后通过一定的连接方式将构件连接形成的,焊接是常用的钢构件连接方法,焊接过程中产生的焊接残余应力对钢结构有着较大的影响,是实际工程中需关注的主要问题之一。

1 焊接残余应力的产生原因

焊接残余应力产生的主要原因是焊接过程中的局部不均匀热输入。按应力分布形式分以下三种:

1.1 纵向残余应力

沿焊缝长度方向的残余应力称为纵向残余应力(如下图1),钢材焊接是一个不均匀的加热和冷却过程,在焊接时,温度很高的焊缝及其附近区域和温度较低的临近区域会产生不均匀的温度场,进而产生不均匀的膨胀,低温度区的钢材膨胀小,限制高温度区钢材膨胀,产生热塑性压缩,冷却时,焊缝两侧钢材又会限制塑性压缩引起的焊缝缩短,产生纵向拉应力,由于焊接残余应力是一种内应力,无荷载作用,需要在焊件内部自相平衡,从而导致焊件上距焊缝稍远产生压应力。……

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