【摘要】作为钢结构制作和连接的主要技术，焊接已经被广泛应用于钢结构的制作和安装工艺之中。而焊接对钢结构来说是一把双刃剑，它成就了钢结构建设的高速度，但是钢结构在焊接时产生的变形问题，也会极大地影响钢结构的施工质量，严重的话甚至会导致焊件报废，给企业造成直接经济损失。本文主要在钢结构焊接变形类型的基础上，提出了控制钢结构焊接变形的对策，有助于钢结构焊接质量的提升。
【关键词】钢结构；焊接；变形；种类；控制
前言
钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的，但可以通过合理的施工措施来予以控制。作为钢结构制作和连接的主要技术，焊接已经被广泛应用于钢结构的制作和安装工艺之中。然而，焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，给企业造成直接经济损失。特别是在大型钢结构件的焊接作业中，这一问题表现得尤其突出。有鉴于此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并采取有力措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量，降低企业生产成本。在大多数的情况下，通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施，可以有效地控制钢结构的焊接变形，以达到确保工程质量的目的。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变，还应该在实践中不断总结和积累焊接经验，提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。
一、钢结构钢结构焊接变形的类型及产生的因素分析与研究
对于钢结构的整个焊接过程来说，是一个高温加热的过程。在这个过程中，温度最高的点为焊缝金属熔点处的温度。熔池附近温度由熔点逐渐降低直到变为室内温度。由于熔点处的极高温度使金属膨胀，与附近金属的低温产生冲击使之无法自由膨胀，这就造成了焊接的塑性变形。焊接变形即是整体结构在焊接时产生的收缩变形。对于钢结构而言，它不仅具有质量轻强度高的优点，同时又有运输施工方便、较好的塑性等优点。所以钢结构在当代社会中的建筑行业中起到了越来越大的作用。由于结构复杂的钢结构所需要的焊接工作量极大，所以说很难控制在焊接过程中所产生的收缩变形量，如果收缩变形过多就会对钢结构的质量产生影响。如何在钢结构的焊接过程中控制好收缩变形量是一个重要的课题。综上所述，建筑工程钢结构焊接精确度的保证，需要从施工设计、焊接计量到焊接检查等每个环节的认真、高质量完成。在钢结构焊接成因分析的基础上，要做好对成因性质的分析，从导致钢结构焊接变形成因的根源，来有效的控制焊接变形的产生。从钢结构焊接变形的人为因素，来做好钢结构焊接的管理和控制。从而保证钢结构的焊接质量。在钢结构的施工过程中，焊接变形直接影响着钢结构的使用价值及质量。
钢结构焊接变形可以按照变形外观形式分为横纵向变形、角变形、螺旋形变形、挠曲变形、波浪变形、错边变形等。这是由焊接方法、工艺手段及焊接位置等不同因素决定的。在这些变形之中，横向、纵向、挠曲及角变形是在焊接过程中最为普遍常见的。
1、纵横向收缩变形
对钢结构焊接之后，若收缩变形产生在焊缝的轴向方向上，称之为纵向变形。若收缩变形产生在焊缝的垂直方向上，称之为横向变形。横纵向变形是由焊缝熔点处的受热膨胀与周围低温金属冲击产生的。
2、角变形
焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。产生原因主要是由于沿板厚方向焊缝收缩变形量的不同造成。
3、螺旋形变形
焊件在结构上出现的扭曲變形。产生原因主要是由于焊缝角变形沿长度上的分布不均匀性和工件的纵向错边造成的。
4、挠曲变形
若焊接之后，相近的焊缝的收缩变形程度不同或者一条焊缝产生变形而另一侧未产生变形，这就会造成焊缝在外观上存在挠曲现象，称之为挠曲变形。
5、波浪变形
对于薄板钢结构的焊接过程中，由于焊缝存在内应力而产生的波浪形收缩变形，称之为波浪变形。
二、钢结构焊接过程中变形控制对策分析与研究
对于上述不同类型的焊接变形，变形原因可以简单的概括为以下几个方面：第一，温度应力而产生的不均膨胀，这是构件的在焊接过程中受热不均而引起的。第二，残余应力变形，当受热不均引起的温度应力使构件产生塑性变形之后，在温度逐渐回复到室内温度的过程中，产生的新内应力使构件发生变形。我们可以根据对焊接变形的分析有重点的对焊接过程进行控制，尽量减小变形收缩量。对于在焊接过程如何控制焊接变形，可以采取以下措施方法：选择合理的焊缝位置、焊接方式、焊接顺序，采用反变形焊接，采用刚性固定焊接，这些措施都可以有效的减少焊接过程中所产生的变形，保证钢结构的质量。
1、对于焊缝的合理选择
为了达到减少梁或者柱等构件挠性变形收缩量的目的，应该尽量将焊缝置于截面中性轴或者对称于中性轴。对于焊接方法的选择：①为尽量减少焊接变形，所选择的焊接方法的线能量越低越好。②在对H型钢翼板与腹板的焊接，应该选用埋弧自动焊。③在对不同截面积的构件焊接中，为减少焊接变形发生及减小焊接线能量，对于小截面焊缝进行CO2焊打底，对盖面采用手弧焊方式。④在对H型钢气割成T型钢时不能有间断，这样可以确保气割过程中有相同的热膨胀量。对于焊接顺利的合理选择：在焊接过程中，选用上下对角焊接的顺序可以保持构件的平直性，抵消焊缝所引起的挠曲变形，保证受热均匀性以减小收缩变形量。类似的焊接顺序同样适用于筋板等多种构件。
2、在焊接过程中，最普遍采用的焊接方法为反变形法
反变形焊接方法的具体步骤是：在焊接之前对于焊缝结构的大小及位置进行准确的预估，在实际的装配过程中对于焊缝施加一个相反的变形，用于抵消焊接变形收缩所产生的应力，确保构件在焊接之后的质量要求。若不能对构件进行反变形法焊接，可以采用刚性固定的方法进行焊接。即是确保构件尽量固定的情况下对焊接变形进行限制。
3、对于焊接工作，要做好焊接前，焊接中，焊接后各项检测控制
在焊接前需要准确测量构件的中心线、长度、标高等。在焊接过程中，需要采用合理的焊接手段及顺序，随时观察焊接质量，如若发现焊接质量问题，应该及时的采取补救措施。焊接工作完成后，要对构件进行再次测量确认，保证焊接工作的质量。
4、焊接件矫正措施
第一，利用压力机或者撑直机来纠正钢结构焊接变形。比如，将压力机放在变形构件两边，对准凸出部位慢压，以此来矫正变形。第二，焊接施工完成后，利用高温火焰反其道矫正变形，对焊接变形位置输入热量，加热到塑性状态，就会产生一定的收缩差，变形会向相反方向发生变形，以此来矫正变形。
结语
本文在分析钢结构的焊接变形的基础上，简单的阐述了提高焊接质量、减小焊接变形的几种常用方法，希望焊接工作者可以在实践工作中总结出有意义的焊接方法，不断的提供钢结构的焊接质量。在大多数的情况下，通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施，可以有效地控制钢结构的焊接变形，以达到确保工程质量的目的。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变，还应该在实践中不断总结和积累焊接经验，提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。
参考文献：
[1]张伟东.浅谈钢结构施工中的质量缺陷和控制措施[J].山西建筑，2007
[2]中国建设监理协会.GB50319—2000建设工程监理规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001
[3]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册[M].北京：中国计划出版社，2002
[4]中冶集团建筑研究院.JGJ81—2002建筑钢结构焊接技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002
[5]邓文英.金属工艺学.北京：高等教育出版社，2003
[6]王国凡.钢结构焊接制造[M].北京：化学工业出版社，2004
- 加群专用
- 加入专属土木工程群
-
- 微信公众号
- 关注每天分享工程资料
-
