專利名稱：機械振動消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)領(lǐng)域焊接應(yīng)力的時效，尤其是一種機械振動消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的裝置及方法。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)件消除焊接應(yīng)力是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必不可少的環(huán)節(jié)，尤其對于大型鋼結(jié)構(gòu)更為重要。目前，消除焊接應(yīng)力常用的方法有多種手工錘擊法；自然時效法；整體高溫回火處理；局部高溫回火處理；超聲波震動消除應(yīng)力法及振動時效消除應(yīng)力法。由于手工錘擊法勞動強度大，且效率低；自然時效法耗時太長且占用較大的場地；高溫回火處理需要大型回火設(shè)備；而振動消除焊接應(yīng)力具有方便、快捷、效率高的特點。但振動消除焊接應(yīng)力一般只適用于箱體構(gòu)造件，由于箱體構(gòu)造件多為水平面或垂直面搭建而成，便于拾振器采用“C”型夾具與構(gòu)造件定位。拾振器與構(gòu)造件的接觸可靠性高，利于拾振器振動波能量向構(gòu)造件傳遞。而對于非箱體構(gòu)造件，尤其對于大型鋼管環(huán)梁焊后消除焊接應(yīng)力的處理，目前，尚無查到采用振動法消除大型鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的先例，由于大型鋼管環(huán)梁其結(jié)構(gòu)、形狀的特殊性，存在拾振器與構(gòu)造件的夾緊、定位困難，拾振器與構(gòu)造件的接觸可靠性難以保證，導致拾振器振動波能量不能有效向構(gòu)造件傳遞，從而制約了對構(gòu)造件焊接應(yīng)力的消除效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種機械振動消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的裝置及方法。采用振動支承座及振動方法，解決了拾振器與構(gòu)造件的接觸可靠性， 實現(xiàn)拾振器振動波能量有效向構(gòu)造件傳遞的目的，從而獲得消除構(gòu)造件焊接應(yīng)力應(yīng)有的效^ ο實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
一種機械振動消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的裝置——振動支承座，其特點在于該裝置包括上部管座、下部管座、鋼管環(huán)梁擱置座、拾振器、頻率控制箱及橡膠腳，所述上部管座及下部管座均設(shè)有半圓管箍，其上部管座開口向下設(shè)置、下部管座開口向上設(shè)置，上部管座與下部管座通過螺栓固定連接；上部管座頂部設(shè)有拾振器座，拾振器固定于拾振器座上，橡膠腳設(shè)于下部管座底部；頻率控制箱經(jīng)導線與拾振器連接，鋼管環(huán)梁擱置座為數(shù)個，沿鋼管環(huán)梁軸線分布設(shè)置，其結(jié)構(gòu)與下部管座相同。一種采用權(quán)利要求1所述裝置消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的方法，其特點在于該方法包括以下具體步驟
a)、建立工作平臺設(shè)置鋼管環(huán)梁
設(shè)置一工作平臺，校正水平，將數(shù)件鋼管環(huán)梁擱置座沿鋼管環(huán)梁軸線分布置于平臺上， 在鋼管環(huán)梁擱置座的半圓管箍內(nèi)敷設(shè)橡膠墊，將欲處理的鋼管環(huán)梁平置，并擱置在數(shù)件鋼管環(huán)梁擱置座的橡膠墊上；調(diào)整鋼管環(huán)梁擱置座，鋼管環(huán)梁擱置座不得設(shè)置在鋼管環(huán)梁設(shè)有管軸伸縮滑移節(jié)點處，應(yīng)避開節(jié)點，并在距節(jié)點兩側(cè)200 400mm的范圍內(nèi)各設(shè)置一件； 擱置一件鋼管環(huán)梁的鋼管環(huán)梁擱置座的總數(shù)大于八個； b )、確定鋼管環(huán)梁上的振動點按設(shè)計要求在鋼管環(huán)梁的一端確定一個振動點；
c)、安裝振動支承座
將下部管座的半圓管箍設(shè)于鋼管環(huán)梁振動點的下方，將上部管座的半圓管箍設(shè)于鋼管環(huán)梁振動點的上方，并用螺栓將鋼管環(huán)梁抱緊；檢驗鋼管環(huán)梁的弦長、拱高及平行度；
d)、連接頻率控制箱
用導線將頻率控制箱與拾振器連接；
e)、機械振動消除焊接應(yīng)力
依照鋼管環(huán)梁固有頻率，設(shè)定振動頻率、振幅及時間，啟動頻率控制箱，拾振器振動，帶動鋼管環(huán)梁產(chǎn)生以拾振器為震源的振動，通過機械振動波地傳遞削弱和消除鋼管環(huán)梁焊縫的內(nèi)應(yīng)力；
f)、振動后復檢
對振動后的鋼管環(huán)梁的弦長、拱高及平行度進行復檢；用超聲波探傷儀檢驗鋼管環(huán)梁的對接焊縫、吊耳板及鋼管焊的角焊縫，不合格的進行返修，合格后方可進入下道工序。本發(fā)明采用振動上部管座及振動下部管座固連拾振器的裝置及在鋼管環(huán)梁的端部設(shè)置震源的振動方法，解決了拾振器與鋼管環(huán)梁的接觸可靠性，通過拾振器振動波能量有效向構(gòu)造件傳遞的過程改變焊縫的晶體組織，從而獲得削弱和消除鋼管環(huán)梁構(gòu)造件焊接應(yīng)力的目的。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明拾振器與振動支承座的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明鋼管環(huán)梁擱置座的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖； 圖5為本發(fā)明探傷狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式項目概況上海中心幕墻主體鋼結(jié)構(gòu)，其主體鋼結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件是鋼管環(huán)梁構(gòu)造件， 其主參數(shù)為弦長60m、拱高5. 8 m，該構(gòu)造件由內(nèi)、外環(huán)形鋼管環(huán)梁分別與管軸滑移伸縮節(jié)點及鋼管環(huán)梁拉桿吊耳板焊接而成，內(nèi)環(huán)鋼管環(huán)梁及外環(huán)鋼管環(huán)梁的工藝過程為，鋼管對接、 對接環(huán)縫焊接、彎曲、沿軸向與管軸滑移伸縮節(jié)點對接、焊接、裝焊拉桿吊耳板及焊接后對鋼管環(huán)梁7整體消除焊接應(yīng)力。參閱圖1、圖2、圖3，本發(fā)明所述裝置包括上部管座1、下部管座2、鋼管環(huán)梁擱置座 3、拾振器4、頻率控制箱5及橡膠腳6，所述上部管座1及下部管座2均設(shè)有半圓管箍11，其上部管座1開口向下設(shè)置、下部管座2開口向上設(shè)置，管箍開口的兩側(cè)邊設(shè)有螺孔13，上部管座1與下部管座2通過螺栓經(jīng)螺孔13固定連接；上部管座1頂部設(shè)有拾振器座12，拾振器4固定于拾振器座12上，橡膠腳6設(shè)于下部管座2底部；頻率控制箱5經(jīng)導線與拾振器4連接，鋼管環(huán)梁擱置座3為數(shù)個，沿鋼管環(huán)梁軸線分布設(shè)置，其結(jié)構(gòu)與下部管座2相同。參閱圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明采用上述裝置實施消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的方法如下
a)、建立工作平臺設(shè)置鋼管環(huán)梁
設(shè)置一工作平臺，校正水平，將數(shù)件鋼管環(huán)梁擱置座3沿鋼管環(huán)梁7軸線分布置于平臺上，在鋼管環(huán)梁擱置座3的半圓管箍11內(nèi)敷設(shè)橡膠墊，將欲處理的鋼管環(huán)梁7平置，并擱置在數(shù)件鋼管環(huán)梁擱置座3的橡膠墊上；調(diào)整鋼管環(huán)梁擱置座3，鋼管環(huán)梁擱置座3不得設(shè)置在鋼管環(huán)梁7設(shè)有管軸伸縮滑移節(jié)點處，應(yīng)避開節(jié)點，并在距節(jié)點兩側(cè)200 400mm的位置各設(shè)置一件；擱置一件鋼管環(huán)梁7的鋼管環(huán)梁擱置座3的總數(shù)為十三個； b )、確定鋼管環(huán)梁上的振動點
在距鋼管環(huán)梁7端頭800mm的位置設(shè)置振動點，放置拾振器；拾振器的位置距管軸伸縮滑移節(jié)點550mm，，距吊耳板區(qū)域500mm ；
c)、安裝振動支承座
參閱圖1、圖2、圖4，將下部管座2的半圓管箍11設(shè)于鋼管環(huán)梁振動點的下方，將上部管座1的半圓管箍U設(shè)于鋼管環(huán)梁振動點的上方，并用螺栓緊固，使上部管座1及下部管座2的半圓管箍11將鋼管環(huán)梁抱緊；檢驗鋼管環(huán)梁的弦長為59. 96m、拱高為5. 8 m、平行度為合格；
d)、連接頻率控制箱
用導線將頻率控制箱5與拾振器4連接；
e)、機械振動消除焊接應(yīng)力
測得鋼管環(huán)梁7的固有頻率為12Hz，依照鋼管環(huán)梁7的固有頻率，設(shè)定振動頻率12Hz、 振幅0. 18 mm、振動處理時間25min，啟動頻率控制箱5，拾振器4振動，帶動鋼管環(huán)梁7產(chǎn)生以拾振器4為震源的振動，通過控制頻率控制箱5使構(gòu)件處于共振狀態(tài)，通過機械振動波地傳遞削弱和消除鋼管環(huán)梁7焊縫的殘余內(nèi)應(yīng)力；
f)、振動后復檢
參閱圖4、圖5，對振動后的鋼管環(huán)梁7復檢，弦長為60. 01m、拱高為5. 79 m、平行度為合格；用超聲波探傷儀8檢驗鋼管環(huán)梁7的對接焊縫、吊耳板及鋼管焊的角焊縫，不合格的進行返修，合格后方可進入下道工序；
g)、表面處理
對鋼管環(huán)梁7焊縫的表面實施打磨處理。本發(fā)明針對鋼管環(huán)梁7即細長、弧形、多節(jié)點的鋼管構(gòu)造件，采用振動消除鋼管環(huán)梁7的焊接應(yīng)力，具有結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用便捷、消除焊接應(yīng)力效果好的特點，獲得生產(chǎn)周期短， 工作效率高，確保幕墻鋼管環(huán)梁構(gòu)造體系應(yīng)力狀態(tài)穩(wěn)定的效果。本發(fā)明參照機械工業(yè)標準《振動時效參數(shù)選擇及技術(shù)要求》JB/T5296-91 ； 航空航天部工業(yè)標準《指導技術(shù)文件一振動時效主要參數(shù)及技術(shù)要求》HB/Z229-93。
權(quán)利要求
1.一種機械振動消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的裝置——振動支承座，其特征在于該裝置包括上部管座(1)、下部管座(2)、鋼管環(huán)梁擱置座(3)、拾振器(4)、頻率控制箱(5)及橡膠腳 (6)，所述上部管座(1)及下部管座(2)均設(shè)有半圓管箍(11)，其上部管座(1)開口向下設(shè)置、下部管座(2)開口向上設(shè)置，上部管座(1)與下部管座(2)通過螺栓固定連接；上部管座(1)頂部設(shè)有拾振器座(12)，拾振器(4)固定于拾振器座(12)上，橡膠腳(6)設(shè)于下部管座(2)底部；頻率控制箱(5)經(jīng)導線與拾振器(4)連接，鋼管環(huán)梁擱置座(3)為數(shù)個，沿鋼管環(huán)梁軸線分布設(shè)置，其結(jié)構(gòu)與下部管座(2)相同。
2.一種采用權(quán)利要求1所述裝置消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的方法，其特征在于該方法包括以下具體步驟a)、建立工作平臺設(shè)置鋼管環(huán)梁設(shè)置一工作平臺，校正水平，將數(shù)件鋼管環(huán)梁擱置座(3)沿鋼管環(huán)梁(7)軸線分布置于平臺上，在鋼管環(huán)梁擱置座(3)的半圓管箍(11)內(nèi)敷設(shè)橡膠墊，將欲處理的鋼管環(huán)梁(7)平置，并擱置在數(shù)件鋼管環(huán)梁擱置座(3)的橡膠墊上； b )、確定鋼管環(huán)梁上的振動點按設(shè)計要求在鋼管環(huán)梁(7)的一端確定一個振動點；c)、安裝振動支承座將下部管座(2)的半圓管箍(11)設(shè)于鋼管環(huán)梁(7)振動點的下方，將上部管座(1)的半圓管箍(11)設(shè)于鋼管環(huán)梁(7)振動點的上方，并用螺栓將鋼管環(huán)梁(7)抱緊；檢驗鋼管環(huán)梁(7)的弦長、拱高及平行度；d)、連接頻率控制箱用導線將頻率控制箱(5 )與拾振器(4 )連接；e)、機械振動消除焊接應(yīng)力依照鋼管環(huán)梁(7)固有頻率，設(shè)定振動頻率、振幅及時間，啟動頻率控制箱(5)，拾振器 (4)振動，帶動鋼管環(huán)梁(7)振動，通過機械振動波地傳遞削弱和消除鋼管環(huán)梁(7)焊縫的內(nèi)應(yīng)力；f)、振動后復檢對振動后的鋼管環(huán)梁(7)的弦長、拱高及平行度進行復檢；用超聲波探傷儀(8)檢驗鋼管環(huán)梁(7)的對接焊縫、吊耳板及鋼管焊的角焊縫，不合格的進行返修，合格后進入下道工序。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種振動消除鋼管環(huán)梁焊接應(yīng)力的裝置及方法。采用鋼管環(huán)梁振動支承座及振動方法，解決了拾振器與構(gòu)造件的接觸可靠性，通過拾振器振動波能量有效向構(gòu)造件傳遞的過程改變鋼管環(huán)梁焊縫的晶體組織，從而獲得削弱和消除鋼管環(huán)梁構(gòu)造件焊接應(yīng)力的目的。
文檔編號C21D9/08GK102242250SQ20111019259
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者曹亞偉 申請人:寶鋼鋼構(gòu)有限公司