钢结构加工中产生的缺陷及防护措施

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【摘要】钢结构作为各种建筑、机械、电力行业不可或缺的材料，需求量是极大的。如何提高钢结构的质量，对于钢结构在加工过程中的缺陷加以防治，是钢结构研究领域的一个重点。

【关键词】钢结构；缺陷；防护措施

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

本文主要详细介绍了钢结构自身以及加工过程中产生的缺陷，通过对这些缺陷加以分析，找出其防护措施，以提高钢结构的质量、性能，减少不必要的浪费和损耗，从而达到提高生产质量的目的。

二、钢结构性能、自身缺陷

建筑结构中所用的钢材为低碳钢和低合金钢，铁是钢材的基本元素，其他元素包括硅、锰、硫、磷、氮、氧等。组成钢材的化学成分及其含量对钢材的性能特别是力学性能有着重要的影响。建筑钢材强度高，塑性、韧性好，钢结构自重轻、材质均匀、密闭性较好且制作简便、施工周期短，然而钢结构耐腐蚀性差，耐热不耐火，在低温和其他的条件下可能发生脆性断裂，常用钢材有发裂、夹层、微孔、白点、内部破裂、氧化铁皮、斑疤、夹砂、划痕、切痕、过烧等缺陷。

三、钢结构加工制作中的常见缺陷及防护措施

1.钢结构加工中的常见缺陷

完整的钢结构产品,需要通过将基本元件使用机械设备和成熟的工艺方法,进行各种操作处理,达到规定产品的预定要求目标。钢结构的加工制作过程由一系列的工序组成,每一工序都有可能产生缺陷，如：

（一）选材不合格；

（二）原材料矫正引起冷作硬化；

（三）放样、号料尺寸超公差；

（四）切割边未加工或达不到要求；

（五）孔径误差；

（六）冲孔未作加工，存在硬化区和微裂纹；

（七）构件冷加工引起钢材硬化和微裂纹；

（八）构件热加工引起的残余应力；

（九）表面清洗防锈不合格；

（十）钢构件外型尺寸超公差；

针对以上常见缺陷，我们需要提高加工操作条件,加强操作人员的技术性和专业知识,尽量减少人为误差即可避免这一缺陷，在此不做过多阐述。

四、钢结构加工焊接中缺陷及防护措施

1．钢结构焊接产生的缺陷

(一)热影响区母材的塑性、韧性降低，钢材硬化、变脆和开裂。

(二)有焊接残余应力和残余应变。

(三)产生各种焊接缺陷:裂纹、气孔、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、未熔合和未焊透等。

(四)焊接带来应力集中。

2.克服焊接缺陷应采取的防护措施

（一）选择合理的焊接结构

在结构设计时尽量减少不必要的焊缝，力求焊缝数量最少。合理安排焊缝，尽量使焊缝对称于截面中轴。尽量选择间断焊，以避免焊缝过于集中。

（二）选择合理的焊接工艺

采取必要的工艺措施解决焊接应力与变形，如采用反变形法，即根据经验，分析好结构变形的大小和方向，在装配前给予一个相反的变形，使其与焊接变形相抵消。

（三）选择合理的装配焊接顺序

以对称焊缝为例，每个矩形管在焊接过程中构件的惯性矩基本上不变，变形可以基本抵消，保持构件平直。对整个骨架来说，本着由中间向依次焊接的原则，在用夹具夹紧状态下施焊，让焊缝尽可能自由收缩，以减少焊接应力及变形。

（四）选择合理的焊接方法

现采用细丝的二氧化碳气体保护焊进行大部分结构件的焊接。此种焊接方法焊接成本低，生产效率高，而且由于此方式焊接的热量比较集中，焊接速度快，所以焊缝的热影响区狭窄，焊接变形小，焊缝金属中含氢量低，焊缝的抗裂性能好，焊接质量高。

（五）采用合理的焊接工装

在焊接一些重要件(如各车型车架、捣固框架等)时，构件在工装中固定牢后焊接，能有效地控制焊接变形。

五、钢结构加工螺栓连接过程中产生的缺陷及防护措施

用于钢建筑结构连接的螺栓分为普通螺栓和高强度螺栓。普通螺栓中按加工精度及强度不同分为A级、B级和C级，通常采用的是C级螺栓，高强度螺栓连接可分为摩擦型和承压型两种，通常采用摩擦型高强度螺栓。

普通螺栓按传力方式可分为:抗剪螺栓、抗拉螺栓和拉剪螺栓。其中抗剪普通螺栓的破坏形式有4种:①螺栓杆剪切破坏:当螺栓直径较细而被连接钢材较厚时。②螺栓孔挤压或承压破坏:当螺栓直径较粗而被连接钢材较薄时。③构件截面强度破坏:当构件开口较多使界面削弱较大时。④螺栓杆弯曲破坏:当螺栓直径杆较长较细时。抗拉螺栓的破坏主要是在螺母下螺纹削弱处被拉断。

高强度螺栓摩擦型连接的整体性和刚度好、变形小、受力可靠、耐疲劳。而构件的接触面(摩擦面)需要经过特殊处理，如喷砂、涂无机富锌漆等，使其洁净并且粗糙，以提高其抗滑系数。

1.钢结构加工螺栓连接过程中产生的主要缺陷

(一)螺栓孔引起构件截面削弱。

(二)普通螺栓连接在长期动荷载作用下的螺栓松动。

(三)高强度螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形。

(四)螺栓及其附件钢材质量不符合设计要求。

2.钢结构加工螺栓连接过程中相关缺陷的防治措施

(一)受力螺栓的直径要符合设计要求或通过计算求得。

(二)螺栓的受拉是通过设置于构件端部的端板、连接角钢或T形钢实现的，端板、连接角钢或T形钢等要符合设计厚度，也可设置加劲肋，以便受拉时有足够的强度和刚度。

(三)高强螺栓预应力施加方法:先对全部螺栓作初拧和复拧，然后再用电动、风动或人工特制扳手拧紧螺母而产生预应力，控制预应力常用扭矩法、转角法或采用扭剪型高强度螺栓。

(四)高强度螺栓拧紧后，预应力经一段时间后松弛，通常在一天以内的损失量为总损失的90%。为补偿预应力松弛的影响，施工时将螺栓超张拉5%-10%左右。

(五)高强度螺栓施拧过程中，施工的预应力误差不大于10% ,不能欠拧，否则摩擦力满足不了设计要求，且在受力过程中将会产生较大的滑移变形；不能超拧过大，否则会拧断螺栓，也可能暂时未断但过后会出现螺栓脆断现象。

(六)接头受剪面上不能有螺纹。

(七)对螺栓较多的接头，已经拧好的螺栓将受到它周围螺栓在施拧时的影响。为使受力均匀，施拧时至少分两次拧，选择适当施拧次序，要从节点刚度大的部位向不受约束的边缘进行；大面积的节点中，应从节点中央沿杆件向外进行。

六、钢结构加工防护涂层锈蚀的缺陷及防护措施

所有钢结构在投人使用之前必须进行防腐处理。虽然钢结构表面都必须刷上防护涂层，但还是会出现涂层锈蚀现象，有的锈蚀从涂层里面向外发展，有的从外向里锈蚀，有的大面积锈蚀，有的局部锈蚀，这样久而久之会增加钢材的锈蚀速度，影响结构的承载力。

1.钢结构加工防护涂层锈蚀的缺陷

（一）涂料使用不配套、不符合设计要求。

（二）涂装施工环境恶劣，造成涂层固化不充分、黏结力不牢固。

（三）涂层涂装遍数、涂层厚度达不到设计和规范要求

2.钢结构加工防护涂层锈蚀缺陷的防护措施

涂料的配套和性能要求严格把关，改善涂装施工环境，对于涂层的次数、规格进行严格检查。同时对于不同的涂层工艺采用不同的方式，如显刷纹:使用高级刷子，少用合成树脂涂料；流挂:涂层不要太厚，适当使用稀释剂；皱纹:涂层不能太厚，下层涂层干燥后再涂上层涂料；起泡:基底除锈不干净。

七、结束语

钢结构加工过程中的缺陷很多，文中只是列举一些主要缺陷，并且相关的防护措施也不尽完善，还需要加以丰富。随着科技的飞速发展，刚结构技术的创新和应用，更多的防护措施将会出现，我们需要时刻把握相关信息，跟先进科技对接，才能更好的做好我们的工作。

参考文献：

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