平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制措施

柴洋+++劉勛

摘 要：在進行鋼結(jié)構(gòu)焊接的時候出現(xiàn)變形的情況是非常常見的，而且，在海上鋼平臺焊接的時候出現(xiàn)這種情況也是非常普遍的，因此，為了更好的提高焊接的質(zhì)量，對平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的問題要采取必要的措施進行控制，在控制措施方面可以從節(jié)點設(shè)計、焊接工藝以及施工管理方面來實現(xiàn)，這樣能夠更好的保證平臺鋼結(jié)構(gòu)的工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接質(zhì)量；控制措施

鋼結(jié)構(gòu)在很多的工程施工中由于獨特的優(yōu)勢得到了很好的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)在進行施工的時候技術(shù)非常的成熟，而且，在進行施工的時候時間非常短，在使用方面，以后能夠進行回收再利用，因此，在很多領(lǐng)域中都得到了很好的應(yīng)用，尤其在海上油氣結(jié)構(gòu)設(shè)施建設(shè)中得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。在進行鋼結(jié)構(gòu)制作和連接的時候，鋼結(jié)構(gòu)主要是通過焊接來實現(xiàn)的，焊接也在海上平臺鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制和安裝方面得到了很好的應(yīng)用，但是，在進行鋼結(jié)構(gòu)安裝和預(yù)制的時候也存在著很多的問題，其中非常突出的問題就是出現(xiàn)焊接變形的情況，這樣對鋼結(jié)構(gòu)的外觀、使用以及安裝都有很大影響，因此，在焊接完成以后就出現(xiàn)了很多的矯正工作，這些工作在進行的時候出現(xiàn)了情況非常復(fù)雜的問題，在變形非常嚴(yán)重的時候?qū)е潞附拥慕Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)了報廢的問題，因此，在進行海上平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接的時候要對出現(xiàn)的變形問題進行很好的分析，對導(dǎo)致其出現(xiàn)的原因和影響因素采取必要的控制措施，這樣能夠更好的保證平臺鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

1 平臺鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

平臺鋼結(jié)構(gòu)是由平臺立柱、梁、撐桿以及鋪板組成的，這些結(jié)構(gòu)在進行焊接的時候使用了很多的不同類型鋼管來進行焊接，在進行焊接的時候，這些不同類型的鋼管要在不同的節(jié)點來進行使用。

2 平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基本形式以及導(dǎo)致其變形的原因

2.1 焊接變形的形式

平臺鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接變形的問題有些是在焊接過程中導(dǎo)致的變形問題，有些是焊接完成后在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的焊接殘余變形，對于平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量來說對其影響非常大的變形形式是焊接殘余導(dǎo)致的變形情況。焊接殘余變形對整個鋼結(jié)構(gòu)影響的程度都是有很大不同，通常情況下變形也分為整體變形和局部變形，按照其特征來進行劃分可以分為收縮變形、彎曲變形和扭曲變形，在平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中出現(xiàn)最多的就是整體焊接變形情況，其對整個鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量影響也最大。

2.2 焊接變形出現(xiàn)的原因分析

在進行平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接的時候，出現(xiàn)焊接變形的情況和焊接時局部出現(xiàn)加熱不均勻的問題有很大的關(guān)系，同時，在進行焊接的時候也存在著不同的部分出現(xiàn)部分金屬熱脹冷縮的情況，在這種情況下，由于焊接的結(jié)構(gòu)本身是一個整體，這樣就會導(dǎo)致部分金屬出現(xiàn)受到很大影響的問題，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)焊接變形的問題。

2.3 平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素

導(dǎo)致平臺鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接變形的因素非常多，其中，在進行焊接的時候，焊縫的位置就是導(dǎo)致其出現(xiàn)的一個重要的原因，在進行焊接的時候，焊縫要在截面上進行對稱分布，這樣在進行焊接的時候能夠避免出現(xiàn)彎曲變形的情況。在焊接完成以后焊縫一般都是會出現(xiàn)縱向和橫向收縮的問題，這種情況下，收縮情況會對整個結(jié)構(gòu)進行限制導(dǎo)致出現(xiàn)收縮力的情況。在進行焊接的時候，剛性比較大的時候變形非常小，但是，在剛性比較小的情況下就會導(dǎo)致變形出現(xiàn)很大的情況。鋼結(jié)構(gòu)的整體剛性比部件的剛性要大，這樣在變形能力方面控制能力也非常大，在裝配順序方面，合理的焊接順序能夠更好的對變形情況進行控制。材料的準(zhǔn)備以及裝配的質(zhì)量對焊接變形情況也有很大影響，在這種情況下，裝配的間隙越大，導(dǎo)致的橫向收縮也非常大。在進行焊接的時候?qū)讣淖陨碇亓恳约靶螤钜惨M行考慮，對于出現(xiàn)的長形焊件結(jié)構(gòu)在進行焊接前要采取必要的支撐措施，這樣在進行焊接的時候才能避免出現(xiàn)更多的問題。在進行焊接的時候有很多的焊接參數(shù)，其中焊線能力和焊接變形是成正比的，在進行焊接的時候焊接線能量越大，產(chǎn)生的變形區(qū)域就會越大，焊接過出現(xiàn)的變形就會越大，反之則越小。對焊接線的能量進行影響的因素主要有焊縫的尺寸大小以及焊接的分層方式和焊接的初始溫度，都是對其有很大影響的。在進行焊接的時候，不同的種類焊接變形情況往往不會單獨出現(xiàn)，通常情況下都會同時出現(xiàn)，而且在出現(xiàn)的時候也會相互影響。對焊接變形出現(xiàn)的因素進行分析，能夠更好的對其影響規(guī)律進行掌握，同時也能更好的采取措施對其進行控制。

3 平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形設(shè)計方面的控制措施

平臺鋼結(jié)構(gòu)在焊接的時候通常節(jié)點構(gòu)造形式比較多，而且也非常復(fù)雜，因此，在進行節(jié)點構(gòu)造設(shè)計的時候考慮的因素通常都要非常的周全，這樣能夠更加全面的對焊接變形問題進行解決，而不只是通過對焊接工藝進行控制來避免出現(xiàn)焊接變形的問題。鋼結(jié)構(gòu)中焊縫數(shù)量越多、尺寸越大，焊接熱源對結(jié)構(gòu)的熱輸入就越大，產(chǎn)生的焊接變形也就越大。因此在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點構(gòu)造時，應(yīng)力求減少焊縫數(shù)量和尺寸。設(shè)計平臺鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊縫時，應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力的條件下，采用適當(dāng)?shù)钠驴谛螤詈统叽?，以減少焊縫截面積及結(jié)構(gòu)的焊接變形。焊縫位置盡可能對稱于構(gòu)件截面的中性軸，或者盡量靠近中性軸，這對減少梁、柱等一類鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。

4 控制平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的工藝措施

4.1 焊接順序應(yīng)當(dāng)具有合理性

通過合理的焊接順序使得鋼結(jié)構(gòu)能夠盡可能的符合焊接要求，這樣能夠大大的提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接剛性，用以降低型變量。例如鋼結(jié)構(gòu)中的H型鋼梁，想繼續(xù)整體的裝配，在完成后再焊接，通過該種方式得出的上拱彎曲形變量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一邊裝配一邊焊接的彎曲形變量。對于對稱焊縫則必須使用對稱焊接法。在鋼結(jié)構(gòu)件中一些截面形狀相對均勻?qū)ΨQ、焊縫的分布較為均勻?qū)ΨQ，其施工方式應(yīng)當(dāng)使用對稱焊接的方式。而在分布不對稱焊縫較少的一側(cè)，會由于先焊接縫的剛度較小使得構(gòu)件結(jié)構(gòu)發(fā)生形變?？梢赃m當(dāng)?shù)恼{(diào)整焊接順序用以控制焊接形變量，針對長焊縫，在鋼結(jié)構(gòu)中，可以適當(dāng)?shù)倪M行分段焊接，并對焊接的方向適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在局部進行焊縫之間的形變抵消，以此消減結(jié)構(gòu)總體的形變量。

4.2 反變形

預(yù)先將平臺鋼進行裝配，使得其結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生同焊接形變大小相同且方向相反的反變形。通過這種焊前的設(shè)置，抵消焊后的形變。例如，在H型鋼梁的上下翼板焊接中，容易產(chǎn)生焊后的角變形，那么可以通過在焊前將翼板反向壓彎的方式抵消后期的形變。

4.3 剛性固定

若是沒有預(yù)先設(shè)定好反變形，那么可以通過外加的固定構(gòu)件用以約束形變的產(chǎn)生。例如，采用卡具的方式增加鋼構(gòu)建的剛性，通過剛度的加強，減少形變。

5 控制平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的焊接施工管理措施

平臺鋼結(jié)構(gòu)焊接人員應(yīng)加強責(zé)任心，根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計圖樣和焊接工藝中的規(guī)定精心組織和施焊；焊接質(zhì)量檢驗人員應(yīng)按照批準(zhǔn)的檢驗程序和標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格把關(guān)，以確保平臺鋼結(jié)構(gòu)的整體焊接質(zhì)量。

6 結(jié)束語

在進行平臺鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候可以對出現(xiàn)變形的問題采取不同的設(shè)計方案，同時在施工工藝和焊接管理方面都可以采取必要的措施，這樣能夠更好的對焊接變形問題進行控制，同時，也能更好的保證施工的質(zhì)量。對鋼結(jié)構(gòu)變形影響的因素非常多，因此，在進行焊接的時候不可避免的會出現(xiàn)變形的情況，在這種情況下采取一些措施是非常必要的。endprint