鋼結(jié)構(gòu)焊接變形原因及控制措施

1、    鋼結(jié)構(gòu)焊接變形原因及控制措施    摘要：在建筑行業(yè)中隨著鋼結(jié)構(gòu)的廣泛使用，其在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的焊接變形主要有縱向橫向收縮變形、撓曲變形、角變形等，本文通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形原因的分析，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中采取相應(yīng)的措施來(lái)減少焊接變形，從而提高工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接變形；控制措施在建筑行業(yè)中采用的連接方式主要有焊接、鉚接、螺栓連接。其中采用焊接方式，操作簡(jiǎn)單，節(jié)省鋼材，適應(yīng)力強(qiáng)，可適合各種構(gòu)件，因而焊接方式成為最常用的鋼結(jié)構(gòu)鏈接方式。一、焊接變形類型及其原因焊接過(guò)程其實(shí)是高溫加熱過(guò)程，鋼結(jié)構(gòu)在高溫時(shí)其金屬受熱膨脹，從而產(chǎn)生塑性變形，而在冷

2、卻時(shí)，金屬開始進(jìn)行收縮，但是由于其受到周圍金屬的阻撓，而無(wú)法進(jìn)行完全的自由收縮，因而產(chǎn)生焊接變形。焊接變形分成六類，主要有縱橫向收縮變形、撓曲變形、波浪變形等。1.1 縱橫向收縮變形由于焊縫的變化、焊縫尺寸的大小等原因，在軸向方向出現(xiàn)的收縮變形，我們稱之為縱向收縮變形；而由于金屬在高溫區(qū)受熱膨脹，但是受到周圍低溫金屬的阻礙而在與焊縫垂直的方向上出現(xiàn)的收縮變形則稱之為橫向收縮變形。1.2 撓曲變形在焊接過(guò)程中，由于焊縫兩側(cè)的收縮變形量的不同，或者是由于焊縫的一邊產(chǎn)生了收縮變形而焊縫的另一邊未產(chǎn)生收縮變形，而形成撓曲變形。1.3 角變形由于在焊接過(guò)程中沿著板厚方向產(chǎn)生的焊縫收縮變形量的不同而造成焊

3、接后的構(gòu)件平面繞焊縫產(chǎn)生一定的角度，我們稱之為角變形。1.4 波浪變形由于內(nèi)應(yīng)力的作用，焊接后的構(gòu)件失穩(wěn)，其形狀為波浪狀，我們稱為波浪變形。1.5 錯(cuò)邊變形由于焊接的鋼結(jié)構(gòu)的兩側(cè)在焊接過(guò)程中受熱不均勻，而造成焊件在高度和長(zhǎng)度兩個(gè)維度上產(chǎn)生了錯(cuò)位，我們稱為錯(cuò)位變形。1.6 螺旋形變形螺旋形變形主要是由于焊縫的角變形在長(zhǎng)度方向上分布的不均勻性，或者縱向的錯(cuò)邊變形而造成的。綜上所述，根據(jù)焊接變形類型及原因，我們總結(jié)如下，其中變形原因主要有焊縫尺寸、焊縫能量、焊縫收縮變形量等。二、減少焊接變形的幾種措施根據(jù)焊接變形的類型及其產(chǎn)生原因，本文主要從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面來(lái)采取相應(yīng)的控制措施減少焊接變形。2.1

4、 如何在設(shè)計(jì)中減少焊接變形主要通過(guò)在設(shè)計(jì)中通過(guò)焊縫尺寸大小、焊縫數(shù)量、焊接位置等來(lái)來(lái)減少焊接變形。（1）控制焊縫數(shù)量和尺寸根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，鋼結(jié)構(gòu)的輸入熱量會(huì)隨著焊縫數(shù)量的增多、焊縫尺寸的增大而增加，因而隨著輸入熱量的增加會(huì)引起相應(yīng)的焊接變形。所以設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中需要合理選擇焊縫數(shù)量和尺寸。（2）選擇合理的焊接方式根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論和焊接基礎(chǔ)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中選擇合理的破口形狀和破口尺寸，可減少焊縫的截面面積，因而可減少一定的焊接變形。（3）選擇合理的焊接操作方式在焊接過(guò)程中，將焊縫的焊接位置不處于仰面，既可以使焊接操作更加方便、簡(jiǎn)單，保持焊接質(zhì)量不受影響，又可以避免產(chǎn)生相應(yīng)的焊接變形。2.2

5、如何在施工中的控制焊接變形通過(guò)在焊接過(guò)程中選擇科學(xué)合理的焊接工藝，可控制在施工過(guò)程中產(chǎn)生相應(yīng)的焊接變形。在施工過(guò)程控制焊接變形主要有三類，分別為施工過(guò)程的預(yù)防措施、焊后變形矯正措施以及相應(yīng)的施工管理措施。2.2.1 預(yù)防措施預(yù)防措施主要四類，分別為反變形法、剛性固定法、合理的焊接方法和規(guī)范、合理的焊接裝配順序等。（1）反變形法反變形法就是在實(shí)施焊接工作之前，操作人員通過(guò)確定焊接變形的大小和方向使焊接后的構(gòu)件可以滿足設(shè)計(jì)要求。比如通過(guò)施加相反的作用力（采用夾具）與焊接變形相抵消從而來(lái)防止焊接變形。（2）剛性固定法反變形法是通過(guò)施加相反的作用來(lái)抵消焊接變形的，而剛性固定法是通過(guò)在相反方向上增加焊件

6、的剛度（采用夾具或者點(diǎn)焊方式）來(lái)限制焊接變形的，當(dāng)沒(méi)有采用反變形法時(shí)，可采用剛性固定法。（3）焊接方法和規(guī)范根據(jù)焊接方法和規(guī)范，在施工過(guò)程中選擇合理科學(xué)的焊接方法和相應(yīng)的規(guī)范可以有效地減少焊接變形。比如采用傳統(tǒng)的手工電弧焊會(huì)產(chǎn)生焊接變形，如果用co2焊接法代替，則可以大大減少焊接變形；或者采用間斷焊接法。（4）裝配焊接順序在眾多的裝配焊接順序中，通過(guò)選擇科學(xué)合理的裝配焊接順序，可以在施工過(guò)程中使焊接變形相互抵消，從而可有效減少相應(yīng)的焊接變形。2.2.2 焊后矯正變形措施焊后矯正變形措施有兩類，主要為機(jī)械矯正法和火焰矯正法。（1）機(jī)械矯正法機(jī)械矯正法，顧名思義就是通過(guò)借用外力，從而產(chǎn)生與焊接變形

7、方向相反的變形，可抵消原來(lái)產(chǎn)生的焊接變形，以此來(lái)減少焊接變形。比如在施工中焊接方式的選擇對(duì)稱焊接方式，當(dāng)焊縫不對(duì)稱時(shí)，我們可以先焊接焊縫較少的一邊，然后根據(jù)對(duì)稱原理，再焊接另一邊。（2）火焰矯正法火焰矯正法就是在焊接變形相反的方向上利用火焰產(chǎn)生相應(yīng)的壓縮變形，這樣的操作能夠使金屬在冷卻后進(jìn)行收縮，從而可進(jìn)行變形矯正。火焰矯正法根據(jù)利用跟蹤水冷的方式可分為正冷、背冷和空冷三種方式，其中在火焰加熱的正面采用跟蹤水冷方法稱為正冷；而在加熱背面采用跟蹤水冷則為背冷；在加熱過(guò)程中不采用跟蹤水冷則為空冷。2.3 加強(qiáng)施工管理，提高焊接水平對(duì)于焊接工作人員加強(qiáng)培訓(xùn)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)焊接理論知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐操作，從理論

8、和實(shí)踐兩方面提高焊接工作人員能力，從而減少焊接變形。（1）增加培訓(xùn)課通過(guò)增加培訓(xùn)，加強(qiáng)焊接工作人員的基礎(chǔ)知識(shí)，提高技術(shù)水平。（2）持證上崗?fù)ㄟ^(guò)一定的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，取得相關(guān)資格證書，工作人員持證上崗。（3）加強(qiáng)施工管理措施通過(guò)制定相關(guān)管理措施，提高施工過(guò)程中工程質(zhì)量，從理論到實(shí)踐全方位減少焊接變形。三、總結(jié)在鋼結(jié)構(gòu)中，焊接變形主要有縱橫向收縮變形、撓曲變形、波浪變形等，其原因主要有焊縫尺寸、焊縫能量、焊縫收縮變形量等。通過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)焊縫數(shù)量、尺寸、焊接方式等的合理選擇；在施工過(guò)程中，采取相應(yīng)的控制措施進(jìn)行預(yù)防和焊后矯正，同時(shí)加強(qiáng)施工管理，可有效控制焊接變形，從而使工程質(zhì)量得到一定的保證。參考文獻(xiàn)：1薛曉林.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施研究j.硅谷，2014（1）： 119+121.2靳松梅.探究鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因與控制措施j.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（8）：88.3張