As estruturas soldadas geralmente apresentam deficiências que se refletem principalmente nos problemas das juntas soldadas. Esses problemas incluem os seguintes aspectos:
- O processo de soldagem envolve aquecimento e resfriamento desiguais, o que resulta em tensão residual e distorção na soldagem. Estas questões não afetam apenas as dimensões gerais e a qualidade da aparência da estrutura de soldagem, mas também criam dificuldades para o processamento contínuo após a soldagem. Em alguns casos, a resistência da estrutura de soldagem também pode ser diretamente afetada.
- As juntas soldadas passam por três etapas: fundição, solidificação e tratamento térmico.
- A soldagem pode alterar certas propriedades do material.
Tensão e distorção de soldagem
O aquecimento local de alta temperatura durante a soldagem resulta em uma distribuição desigual de temperatura na soldagem, o que por sua vez causa tensão de soldagem e distorção na estrutura de soldagem.
A tensão de soldagem é a principal causa de fratura frágil, fratura por fadiga, fratura por corrosão sob tensão e falha por instabilidade.
A distorção da soldagem afeta a forma e a precisão dimensional da estrutura, dificultando o atendimento aos requisitos técnicos. Isto impacta diretamente a qualidade de fabricação e o desempenho do serviço da estrutura.
Geração de tensão e distorção de soldagem
1. Conhecimento básico de tensão e distorção de soldagem
1. Distorção
A forma e o tamanho de um objeto mudam sob a ação de força externa ou temperatura
2. Estresse
A força de interação dentro de um objeto causada por forças externas ou outros fatores é chamada de força interna. A força interna por unidade de área da seção transversal de um objeto é chamada de tensão.
3. Tensão de soldagem e soldagem distorção
A tensão de soldagem é a tensão interna que existe na soldagem durante e após o processo de soldagem.
A mudança no tamanho da soldagem causada pela soldagem é chamada de distorção de soldagem.
2. Causas de tensão e distorção de soldagem
1. Aquecimento desigual de soldagens
(1) Tensão e distorção causadas pelo aquecimento central de tiras longas (semelhante ao revestimento)
Tensão e distorção do centro da tira de aço durante aquecimento e resfriamento
(2) Tensão e distorção causadas pelo aquecimento em um lado da tira longa (equivalente à superfície da borda da placa)
Tensão e distorção durante aquecimento e resfriamento em um lado da borda da chapa de aço
2. Encolhimento do metal soldado
3. Mudança de estrutura metálica
4. Rigidez e restrição da soldagem
Distorção de soldagem
1. Tipos de distorção de soldagem e seus fatores de influência
A distorção de soldagem pode ser dividida em cinco formas básicas: distorção de contração, distorção angular, distorção de flexão, distorção de onda e distorção de deformação.
1). Encolhimento distorção
O fenômeno de que o tamanho da soldagem é menor do que antes da soldagem é chamado de distorção por contração.
Distorção de contração longitudinal e transversal
(1) Distorção de contração longitudinal
(2) Distorção de contração transversal
2). Angular distorção
A causa raiz da distorção angular é a distribuição desigual da contração transversal ao longo da espessura da placa.
Distorção angular de várias articulações
Distorção angular da junta T
3). Dobrando distorção
A distorção de flexão é causada pela não coincidência ou assimetria entre a linha central da solda e o eixo neutro da seção estrutural, bem como pela distribuição desigual da retração da solda ao longo da largura da soldagem.
(1) Distorção de flexão causada por encolhimento longitudinal
Distorção de flexão causada pelo encolhimento longitudinal da solda
(2) Distorção de flexão causada por contração transversal
Distorção de flexão causada pela contração transversal da solda
4). Distorção de onda
A distorção de onda ocorre frequentemente no processo de soldagem de placas finas com espessura inferior a 6 mm, também chamada de distorção de instabilidade.
Distorção de onda causada pela distorção do filete de solda
5). Distorção
A principal causa da distorção é a distribuição desigual da distorção do filete de solda ao longo do comprimento da solda.
Distorção do feixe I
2. Medidas para controlar a distorção de soldagem
1). Medidas de projeto
(1) Selecione um formato e tamanho de solda razoáveis
1) Selecione o menor tamanho de solda.
Junta cruzada com a mesma capacidade de carga
2) Selecione uma forma de ranhura razoável.
Ranhura da junta em T
(2) Reduza o número de soldas
Perfis e peças estampadas são as opções preferidas quando possível. Para estruturas com muitas e densas soldas, estruturas de juntas de solda fundidas podem ser usadas para reduzir o número de soldas. Além disso, aumentar a espessura da placa de parede para reduzir o número de nervuras, ou usar estruturas perfiladas em vez de estruturas de nervuras, pode ajudar a prevenir a distorção de estruturas de placas finas.
(3) Arranjo razoável da posição da solda
Viga, coluna e outros componentes soldados geralmente apresentam distorção de flexão devido à configuração excêntrica da solda.
Disposição de soldagem da estrutura da caixa
Organize razoavelmente a posição da solda para evitar distorção
2). Medidas de processo
(1) Método de abatimento
(2) Método de distorção inversa
Método de distorção inversa para soldagem de topo de placa plana
(3) Método de fixação rígida
1) Fixe a soldagem na plataforma rígida.
Fixação rígida durante emenda de placas finas
2) A soldagem é combinada em uma estrutura mais rígida ou simétrica.
Fixação rígida e anti-distorção da viga T
3) O acessório de soldagem é utilizado para aumentar a rigidez e contenção da estrutura.
Fixação rígida durante emenda de topo
4) Utilize apoios temporários para aumentar a contenção da estrutura.
Suporte temporário durante soldagem de blindagem
(4) Selecione uma sequência razoável de montagem e soldagem.
A sequência de soldagem da montagem tem grande influência na distorção da estrutura soldada.
(1) Se as condições permitirem, estruturas soldadas grandes e complexas devem ser divididas em várias partes com estruturas simples, soldadas separadamente e depois montadas como um todo.
(2) A solda durante a soldagem deve estar o mais próxima possível do eixo neutro da seção estrutural.
Montagem e soldagem da viga principal
3) Para a estrutura com disposição assimétrica de soldas, o lado com poucas soldas deve ser soldado primeiro durante a soldagem de montagem.
Sequência de soldagem da matriz superior da prensa
4) A estrutura com disposição simétrica de soldas deverá ser soldada simetricamente por soldadores pares.
Sequência de soldagem da solda de topo do cilindro
5) Ao soldar soldas longas (mais de 1m), a direção e a sequência mostradas na figura abaixo podem ser usadas para reduzir a distorção de contração após a soldagem.
(5) Selecione razoavelmente os métodos de soldagem e os parâmetros do processo de soldagem
Soldagem de estrutura de seção assimétrica
(6) Método de equilíbrio térmico
Use o método de equilíbrio de calor para evitar distorção de soldagem
(7) Método de dissipação de calor
3. Método para corrigir soldagem distorção
1). Correção manual
2). Método de correção mecânica
Correção da distorção de flexão da viga pelo método de correção mecânica
3). Método de correção de aquecimento de chama
As formas de aquecimento por chama incluem aquecimento pontual, aquecimento linear e aquecimento triangular.
(1) Aquecimento pontual
(2) Aquecimento linear
(3) Aquecimento triangular
Correção de chama da distorção de flexão do feixe I
A correção da distorção de soldagem por aquecimento por chama depende de três fatores a seguir:
(1) Modo de aquecimento
(2) Posição de aquecimento
(3) Temperatura de aquecimento e área da zona de aquecimento
Ctensão residual
1. Classificação da tensão residual de soldagem
1). De acordo com as causas do estresse
(1) Estresse térmico
(2) Estresse correspondente
(3) Tensão de deformação plástica
2). De acordo com o tempo de existência do estresse
(1) Tensão instantânea de soldagem
(2) Tensão residual de soldagem
2. Distribuição da tensão residual de soldagem
1). Distribuição da tensão residual longitudinal σx
Distribuição da junta de topo na seção transversal da solda 0x
2). Distribuição da tensão residual transversal σy
(1) A tensão transversal causada pela contração longitudinal da soldagem e sua zona de distorção plástica adjacente é σ'y
(2) Tensão mecânica causada pela retração transversal ano σ” y
Distribuição de σ”Y durante a soldagem em diferentes direções
3. Influência da tensão residual de soldagem na estrutura de soldagem
1). Impacto na resistência estrutural
2). Influência na precisão dimensional do processamento de soldagem
Liberação de tensão interna e distorção causada pela usinagem
3). Influência na estabilidade de elementos de compressão
4. Medidas para controlar a tensão residual de soldagem
1). Medidas de projeto
1) Minimize o número e o tamanho das soldas na estrutura.
2) Evite concentração excessiva de soldas e mantenha distância suficiente entre as soldas.
Soldagem do bico do vaso
3) Deverá ser adotada a forma de junta com menor rigidez.
Medidas para reduzir a rigidez das juntas
2). Medidas de processo
1) Adote uma sequência e direção de soldagem de montagem razoáveis.
① Ao soldar a solda em um plano, deve-se garantir que a contração longitudinal e transversal da solda possa ser relativamente livre.
Sequência razoável de montagem e soldagem de soldas de emenda
② A solda com maior encolhimento deve ser soldada primeiro.
Sequência de soldagem da estrutura de viga duplex com placa de cobertura
③ A solda com maior tensão durante a operação deve ser soldada primeiro.
Sequência de soldagem da viga I de topo
④ Quando a solda cruzada plana é soldada, é fácil produzir grande tensão de soldagem na interseção da solda.
Sequência de soldagem de soldas cruzadas planas
⑤ A estrutura onde as soldas de topo e de filete se cruzam.
2) Método de pré-aquecimento.
3) Soldagem a frio.
4) Reduza a restrição das soldas.
Reduza a rigidez local e o estresse interno
Diagrama esquemático do método de aquecimento da “zona de alívio de tensões”
5. Método para eliminar ou reduzir a tensão residual de soldagem
1). Método de tratamento térmico
(1) Tratamento térmico integral
(2) Tratamento térmico local
2). Método de alongamento mecânico
3). Método de alongamento por diferença de temperatura
Diagrama esquemático de eliminação de tensão residual por “método de tração por diferença de temperatura”
4). Solda de martelo
5). Método de vibração
6. Determinação da tensão residual de soldagem
1). Método mecânico
(1) Método de corte
(2) Método de perfuração
2). Métodos físicos
(1) Método magnético
(2) difração de raios X
(3) Método ultrassônico
