鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因與控制策略探究

摘要：鋼結(jié)構(gòu)中存在的焊接變形對(duì)煤礦工程的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，因此需要找尋出鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因，以采取有效的控制措施進(jìn)行解決，從而保證工程的施工質(zhì)量。本文先是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因進(jìn)行了概述，又詳細(xì)分析闡述了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制策略，從而實(shí)現(xiàn)我國煤炭行業(yè)快速發(fā)展的目的。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接變形；成因；控制策略；探究

鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程實(shí)際上是在高溫加熱的環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的膨脹，最終與周圍金屬形成塑性變形與焊接變形，而焊接變形是指鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)的收縮變形，而鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形不僅具有良好的強(qiáng)度和塑性，而且質(zhì)量較輕，易于運(yùn)輸。因此，目前我國的煤礦機(jī)械工程施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍越來越廣泛，在我國煤炭行業(yè)的發(fā)展中，起著不可替代的作用。但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中所產(chǎn)生的收縮變量并不是工作人員能夠控制的，因此要找到成因，以制定有效的解決措施。

1.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的外觀可以將鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分為以下幾種：角變形、撓曲變形、錯(cuò)邊變形、橫縱向變形、螺旋變形以及波浪變形等，主要受到焊接工藝、焊接位置以及焊接方法等多個(gè)方面的影響。而在多種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形類型中，最為常見的變形是以下四種：角變形、橫向變形、撓曲變形以及縱向變形。

1.1.角變形

鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，鋼構(gòu)件受到平面焊縫的影響而出現(xiàn)角位移的現(xiàn)象，主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)中順著板厚方向的焊接縫出現(xiàn)收縮變形造成的。焊接順序不正確或者工作人員的焊接方法不對(duì)等都會(huì)造成角變形的出現(xiàn)。

1.2.撓曲變形

鋼結(jié)構(gòu)在經(jīng)過焊接之后，鄰近的焊接縫會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形，造成相鄰焊縫之間的變形不同，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)外觀上出現(xiàn)撓曲現(xiàn)象，因此被稱為撓曲變形。鋼結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形產(chǎn)生極大的影響。

1.3.錯(cuò)邊變形

工作人員在進(jìn)行兩個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的焊接操作時(shí)，兩個(gè)需要焊接的鋼結(jié)構(gòu)的受到的熱力不同，導(dǎo)致兩者之間出現(xiàn)長度與高度之間的差異，從而造成錯(cuò)位現(xiàn)象的出現(xiàn)，我們稱為錯(cuò)邊變形。兩者之間的剛性不同，所具備的收縮變形也就不相同，因此會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)邊變形。

1.4.橫縱向變形

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接之后，如果鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的收縮變形位于鋼結(jié)構(gòu)焊接縫的軸向位置中的話，就稱為縱向變形；而如果鋼結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的收縮變形位于鋼結(jié)構(gòu)焊接縫的垂直位置上的話，就成為橫向變形。而橫縱向變形是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)焊縫位置受到溫度的影響出現(xiàn)不同程度的膨脹，就會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)橫縱向變形。

1.5.螺旋變形

鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)過焊接之后，鋼構(gòu)件發(fā)生扭曲變形，就被稱為螺旋變形，主要是因?yàn)楹缚p角由于鋼構(gòu)件的焊縫角分布不均勻，縱向上出現(xiàn)錯(cuò)邊導(dǎo)致的。

1.6.波浪變形

如果需要焊接的鋼結(jié)構(gòu)的厚度較小，屬于薄板結(jié)構(gòu)的話，經(jīng)過高溫之后，會(huì)出現(xiàn)膨脹，焊縫在經(jīng)過內(nèi)應(yīng)力的拉扯之后，會(huì)出現(xiàn)收縮變形，而收縮變形呈現(xiàn)出波浪形，因此被稱為波浪變形。

2.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制策略

鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的焊接變形的的原因不同，焊接變形所表現(xiàn)出的類型也就不相同，通過分析發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形是受到溫度、鋼結(jié)構(gòu)材料、重力以及鋼結(jié)構(gòu)承載力等因素的影響，針對(duì)不同的成因，制定有效的解決措施，以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形進(jìn)行有效控制。

2.1.對(duì)焊接溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制

鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)的焊接變形主要是由于溫度不當(dāng)造成的，因此在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，工作人員要對(duì)溫度進(jìn)行有效控制，以將溫度導(dǎo)致的焊接變形控制在最小范圍中。例如在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，對(duì)其中一個(gè)構(gòu)件進(jìn)行焊接時(shí)，要保證不對(duì)其附近的鋼結(jié)構(gòu)造成不良影響，并在焊接結(jié)束，對(duì)焊接的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)的降溫處理，以控制溫度的影響。

2.2.注意焊接順序

在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，焊接順序也是導(dǎo)致焊接變形出現(xiàn)的重要原因。例如工作人員要對(duì)撓曲變形進(jìn)行有效控制時(shí)，可以通過對(duì)角焊接或者是上下焊接，以降低撓曲變形的發(fā)生率。

2.3.根據(jù)功能選擇合理的鋼材料

鋼結(jié)構(gòu)在使用時(shí)，用途不同對(duì)它的具體要求也就不相同。工作人員可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的具體用途來選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)，并根據(jù)焊縫的所在位置，來選擇合適的熔點(diǎn)，以控制鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的變形。

2.4.焊接方法的正確性

鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，工作人員使用的焊接方法不同，焊接變形的程度也就不相同，因此在焊接過程中，工作人員要根據(jù)鋼材料的質(zhì)量、用途等選擇合適的焊接方法，以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形進(jìn)行有效控制。

結(jié)語：

綜上所述，目前鋼結(jié)構(gòu)在我國各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，因此工作人員要采取有效措施對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中存在的焊接變形控制在最小的范圍中，保證煤礦工程的施工質(zhì)量，以有利于我國各行業(yè)的全面發(fā)展。

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作者簡介：董春青（1976-），女，山東泰安人，工程師，1999年畢業(yè)于太原重型機(jī)械學(xué)院焊接工藝及設(shè)備專業(yè)，主要從事礦井專用設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。