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電梯井對多層輕鋼結構設計的影響分析

更新时间:2019-10-31 06:43人气:8452
中國鋼管信息港產業訊息:內罩尺寸外形為內徑為2200mm,結構周期與振型自振周期計算模型模型一1.3727(Y方向平動)1.3368(X方向平動)模型二1.3314(Y方向平動)l.3193(X方向平動)模型三0.6057(Y方向平動)0.4584(X方向平動)產業建築2003年增刊表2最大位移、最大層間位移角計算模型最大位移(mm)最大層間位移角(rad)X方向Y方向X方向Y方向模型一模型二模型三表2的數據同樣證實輕鋼框架電梯井道對結構整體剛度的影響很小。剪力牆井道則使結構的橫向和縱向位移大大減小。下麵結合三個計算模型中各層位移和層間位移角曲線,就電梯井道對於結構體係的影響做進一步的說明 。
  I方Y方最大樓層位移最大層間位移角兩張圖表中,模型一、模型二曲線都近乎重合。這也說明輕鋼框架電梯井道對於結構整體剛度的影響很小,而鋼筋混凝土電梯井道則大大改善了結構體係的受力特性。從最大樓層位移曲線可以很明顯的看出,主框架結構在水平荷載感化下呈剪切型變形。將鋼筋混凝土電梯井道和主框架共同計算時,二者通過樓板協同工作,共同抵抗水平荷載,必須滿足變形協調 ,從而使側向變形呈彎剪型。在最大層間位移角曲線圖中,模型三曲線平滑而且曲率很小,這說明在鋼筋混凝土電梯井道的協同工作,上下各層的變形趨於均勻,也就是說結構各層剪力趨於均勻,從而各層梁柱截麵尺寸也趨於均勻。
  產業建築2003年增刊假如采用剪力牆電梯井道作為首要抗水平力構件,必將使框架柱和主梁的內力減小。為了明確剪力牆電梯井道對主框架梁柱構件受力的影響,下麵給出模型一和模型三中首要梁柱構件的內力。
 中國鋼管信息港產業訊息:首要結構構件內力模型一。模型三注:表中數字為構件正應力與設計值的比值。
  主框架與剪力牆電梯井道共同驗算後,首要梁柱構件內力減小為本來的60%擺布。假如主框架和電梯井分別驗算而不考慮相互影響,結果必將導致用鋼量很不經濟。
  從上麵的分析可以看出,剪力牆電梯井道不僅影響到結構的周期、位移,還將影響到結構各層的構件截麵尺寸,從而影響到總用鋼量。高為227mm的焊接結構件,自重2190kg.根據內的工作環境,日方選用YUS701鋼,使構件具有相當高的高溫持久強度、抗高溫氧化能力和耐介質腐蝕能力。耐熱不鏽鋼YUS701及選配焊條40K由武鋼從新日鐵引進。用於製造矽鋼ROF內罩。由於日方不提供焊接工藝,必須本身通過試驗,以確定合適的焊接工藝。
  1.試驗方法及材料1.1試驗材料試驗材料為奧氏體耐熱不鏽鋼YUS701(首要成分為25Cr-13Ni2Si0.8M-0.25N),選配焊材為日方40K焊條,藥皮為堿性,母材和焊條熔敷金屬化學成分及機械性能見表1. >表1材料化學成分(Wt%)及機械性牌號1.2焊條選用一般來說不鏽鋼焊條的選用基本原則是參照母材的牌號,選用與母材成分相同或相近的焊條 。奧氏體不鏽鋼作為耐熱鋼使用,對其高溫抗拉強度和蠕變極限有較高的要求,即使選擇與母材金屬相同成分的焊接材料,其接頭也不1定能獲得與母材金屬相同的高溫性能。而對高溫工作的耐熱不鏽鋼,焊條選用首要應滿足焊縫金屬的抗熱裂性能和接頭的篼溫性能。必須針對具體鋼種的工作%件考慮焊條的使用性能要求。高0 、隊的奧氏體熱強鋼焊縫采用y+5雙相組織,高溫時會發生〃的轉化,對焊縫性能有害,所以不宜采用這類組織。對於熱強鋼焊縫以碳化物相C,或硼化物B,來形成雙相組織為好 。熱強%對熱裂敏感,應采用高堿度低氫焊條較高的C、N'i含量和較低的氮含量。進步C含童,目的在於在焊縫中造成y+c,(―次碳化物)雙相組織,以細化奧氏體晶粒,打亂柱狀晶方向特征,提篼抗熱裂紋能力,在含V、Ti和Nb時 ,焊縫中最好含碳範圍為0. 3%該焊條的碳含量符合這一範圍。是以采用Y +C,雙相組織,能有效提篼焊縫抗熱裂性又不會損害其篼牲能 。40K焊條適用於具良好抗氧化性的奧氏體係耐熱不鏽鋼YUS701的焊接,藥皮為堿性。
  為防止在焊縫中產生裂紋和其它缺陷,試驗平分別從焊接工藝參數,焊接操縱,弧坑處理和碳弧氣刨打磨清根4個環節加以控製。並焊接了4付試板。按國家有關標準,對試板進行了著色和射線探傷,隨後根據試驗要求和探傷結果。對焊縫斷麵進行了剖析,提出了防止缺陷產生的焊接工藝規範和措施。
 中國鋼管信息港產業訊息:焊接試驗結果及分析2.1焊接裂紋開始時 ,焊癢工藝參數在40K焊條說明書推薦的範圍內,試板材:YUS701,焊條牌號為40K(日本產)規格為舛、邦,試板由熟練焊工焊接,但在隨後的焊縫斷麵上發現裂紋。觀察發現裂紋位f第一層焊道中部,近似於垂直焊道中間線,經顯微鏡觀察,裂紋起源於焊縫中的晶界並沿奧氏體柱狀晶晶界擴展。存在裂紋的奧氏體柱狀晶晶粒粗大,方向性強,從裂紋形貌上看,屬於結晶裂紋,見。而填充層、蓋麵層由於母材稀釋量小,有效形成了7+C,雙相組織 ,未產生、裂紋,見圖較篼的C、Ni含量和較低的N含量。進步C含,目的在於焊縫中形成y+c,雙相組織 ,以S化奧氏體晶粒,打亂柱狀晶方向特征,進步抗熱裂紋。但c含量增加可能帶來不利影響 ,一是凝固溫度區間增大,使枝晶偏析嚴重 ,熱裂傾向增大;二是使yFe的自擴散常數增大,有可能降低蟮變強度。是以采用40K焊條焊接YUS701鋼仍然有較大熱裂傾向。Ni含量增加,可進一步進步焊縫奧氏體穩定性,改善韌性,同時可降低N含量。
  為防止在焊縫中產生裂紋和其它缺陷,試驗平分別從焊接工藝參數,焊接操縱 ,弧坑、處理和碳弧氣刨打磨清根4個環節加以控製,並焊接了4付試板。按國家有關標準,對試板進行了著色和射線探傷,隨後根據試驗要求和換傷結果,對焊縫斷麵進行了剖析,提出了防止缺陷產生的焊接工藝規範和措施並推薦了焊縫無損檢測的方法。
  2.2試板焊接。
  1號、2號 、3號試板全部采用舛焊條進行焊接 。4號試板由現場焊工焊接並拍片,采用fl焊條打底。灼焊條填充和蓋麵。焊接順序是正麵兩層打底。反麵用碳弧氣刨清根、砂輪打磨、著色探傷後進行填充。正、反兩麵交替焊接。控製變形小於2,清根前後的四層焊道的弧坑都經砂輪打磨處理。焊接過程中記錄焊接電流。焊接電壓,弧坑的位置和處理情況,焊道成形和脫淹情況等。
  接電壓為2025V,均勻焊接速度為118mm/min,層間溫度小於100'C.②正麵第一層焊接時,采用長弧(約2.時。在弧坑處發現裂紋;另一處為短弧收未發現裂紋。③焊條脫渣性差 。④焊縫成形差⑤反麵清根後,用著色探傷未發現焊道裂紋。⑥有因焊條偏心發生熄弧的現象。
  2 2號試板的爆①焊接電流,第一層打底100為A,其它為150A.焊接電壓為2530V.均勻焊接速度。第一層打底為l5mm/mm,其它為170nim/mm.層間溫度為100C.②當焊接電流調至160A時,焊條發紅約50mm,飛濺增大且焊接電流大時,焊條熔化速度增大,焊接速度須相應增大。③底層焊道弧坑填滿時,砂輪打磨,發現裂紋。④焊條脫渣性能較差。
  ⑤焊縫成形不好。⑥)清根後,著色探傷發現弧坑裂紋,約長5mm,開口小且淺。
  2.3 3試板的焊25V.均勻焊接速度為128mm/min,層間溫度小於100C.②第一層打底時,2個弧坑經過打磨均發現有較長火口裂紋。③焊縫成形好。④焊條脫渣性較好 。⑤反麵清根後著色探傷發現一弧坑裂紋長約5mm. 2.2.4 4號試板的簧條,電流為155165A,焊接電壓為2025V,打底層均勻焊接速度為158iftm/min,其它層均勻焊接速度為126mm/min.上述試板碳弧氣刨時,采用舛mm碳棒,電流為250300A,氣體壓力為0.7MPa.若氣壓低於。5MPa,被碳弧熔化的焊道金屬不能立即吹掉,落在焊道上,易形成表麵缺陷。試板焊後射線探傷合格,隨後根據探傷結果,對焊縫斷麵進行了宏觀金相檢合格。
  2.3分析與討論2.3.1爆工藝教的影響對坪蚊熱襄仗的影嘀為了減小焊縫的熱裂傾向,采用的焊接工藝參數應盡可能減少熔池過熱和接頭的應力 ,減小打底層焊縫稀釋,防止焊縫奧氏體柱狀晶的過分粗大和方向性。是以打底焊道電流不宜大,選100A比較好。1號、2號、3號試板焊接時的均勻線能量分別為11.73.14.55.13.18.在焊接電流變化時,焊接速度要作相應的調整 ,以保證適宜的焊接線能童 。3號試板填充層較好體現了這一點,裂紋傾向較小 。弧長變化時 ,焊接電壓會發生相應變化 ,弧長增加,則焊接電壓升高,盡量保持短弧焊接和收弧。
  中國鋼管信息港產業訊息:減少空氣侵人焊接區機會,對降低裂紋特別是弧坑裂紋傾向有益。層間溫度較篼時,焊縫奧氏體柱狀晶有粗化增大的趨勢 ,應將層間溫度控製在1C以下。
  對說杜齙的彩響焊條脫渣性能差時,輕易在焊縫中黃成夾渣,且費工費時 ,降低生產率,是以,應盡量提篼焊條的脫渣性能。焊接電流的變化對脫渣性有一定影響。小電流比大電流的脫渣率低,這是由於小電流時,熔滴在弧柱中存在時間較長,焊縫易增氧,渣中FeO類複合化合物增多,形成的“焊點”將熔渣與焊道金屬表麵牢牢連接在一起,使脫渣率降低 。但電流大時焊縫成形較差,脫渣率下降 ,是以“中等規範”的電流,脫渣率相對較高u弧長的變化引發焊接電壓的變化,對脫渣性的影響比較敏感,長弧焊接時,電弧飄移不定,空氣極易侵人焊接區,氧化嚴重,渣中FeO複合化合物增多,脫渣性惡化。短弧焊接時,減少了氧氣侵人焊縫區的機會,因此脫渣性相對較好。
  3.2焊接操縱的影響焊接操縱時,應保持短弧焊接和收弧,有益於防止裂紋和提篼脫渣率,焊條擺動時,會增加焊接線能量,使焊縫奧氏體柱狀晶粗化傾向增大,熱裂紋產生的傾向因此增大,是以,要盡量避免焊條擺動。
  收弧時 。要采用短弧填滿弧坑,以保證弧坑金屬凝固時有足夠的收縮量。為保險起見 ,打底焊弧坑用砂輪打磨。不得留有弧坑裂紋。
  多層焊時。須將上一層熔渣清理幹淨。方可焊接下一層焊道,由於40K焊條熔渣粘度大,不易上浮,而易造成焊縫夾S.碳弧氣刨清根時,若氣壓低於。
  被碳弧熔化的焊縫金屬含碳量高,不能馬上被吹掉而滴落在焊道上。會引發缺陷,是以必須用砂輪對清根後的焊道迸行充分打磨,然後用著色探傷檢無表麵裂紋後,方可在反麵進行填充L4」。
  2.4焊接工藝要點①焊接引弧後應采用返燒法消除引弧所產生的缺陷 。②焊接過程中盡量保持短弧焊由癉接過程中應采用直線運條法④多層焊時由於40K焊條熔渣粘度大,應細心清理熔渣,以防焊縫夾淹,焊接接頭相互錯開50mm以上。⑤焊接過程中應嚴格控製層間溫度在100C以下。⑥焊接收弧時,采用短弧填滿弧坑熄弧點在焊縫中間,盡量闊別母材,同時在再焊之前砂輪細心打磨弧坑後,方可繼續施焊。⑦焊條40k采取直流反接,邦碳棒清根。打底層采用小電流以減小熔合比 ,必須加弓丨、熄弧板。⑧焊接順序:正麵打底一道―填充至坡口2/34/5位置反麵46碳棒根後砂輪打磨―著色探傷(僅25板對接)反麵打底一道反麵填充―正麵蓋麵反麵蓋麵。⑨碳弧氣刨時,***mm碳棒。電流為250~300A,氣體壓力為60.7MPa,必須配備專用的空壓機保證空壓不低於0.5MPa.清根後利用砂輪充分打磨滲碳層露出金屬光澤,在1%著色探傷/(僅5=25板對接)檢查無表麵裂紋後方可進行反麵填充。
  3結論YUS701的Cr、Ni當量相當篼,焊縫易產生熱裂紋 ,采用八奧氏體)+<(鐵素體)雙相組織是防止焊接熱裂紋的有效措施。但由於內最篼工作溫度達12U0C.存在S相含量與焊接接頭篼溫性能之間的矛盾 。突破不鏽鋼焊條按成份選擇的傳統做法,而選用篼碳高合金(40K)焊條使焊縫組織為/+(:,(——次碳化物)雙相組織,既防止焊縫熱裂紋,又可保證焊接接頭的篼溫性能。
  但焊接過程必須嚴格工藝措施,針對焊縫易產生裂紋,分別從焊接工藝參數、焊接操縱、弧坑處理和碳弧氣刨後打磨清根等環節進行試驗,對試板進行探傷和宏觀斷麵分析,從而優選了工藝,擬定了嚴格的工藝措施,使裂紋得到有效控製,產品按GB332387標準之ABI級,進行10%射線探傷。一次探傷合格率達95%,保證了產品質量、工期,按經試驗後的工藝履行,裂紋完全能有效控製。中國鋼管信息港產業訊息

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