關(guān)于大型鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制工藝的若干探討

姜龍雄

摘 要：大型鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)是一種非常復(fù)雜的操作，其中包括很多復(fù)雜的操作和計(jì)算工作，這些工作的處理中需要有極強(qiáng)的技巧性，所以本文針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探討和分析，首先對(duì)大型鋼機(jī)構(gòu)焊接的難點(diǎn)進(jìn)行剖析，然后找到致使工藝變形的因素，提出一些有效的解決方法。

關(guān)鍵詞：大型鋼結(jié)構(gòu)；焊接；工藝變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.044

0 引言

焊接這種工藝技術(shù)是一個(gè)非常復(fù)雜的變化過(guò)程，有關(guān)于建模和數(shù)值求解存在著很多的問(wèn)題，而且大型鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝往往具有相當(dāng)高的難度，下面我們對(duì)此進(jìn)行具體分析。

1 大型鋼機(jī)構(gòu)焊接的難點(diǎn)分析

大型鋼結(jié)構(gòu)焊接中結(jié)構(gòu)自由度一般很大，焊接的熱源會(huì)比較集中，但是溫度場(chǎng)分散不均，要想進(jìn)一步達(dá)到一定精度的工藝要求就需要在焊接處劃分一定細(xì)密的網(wǎng)格。但是劃分網(wǎng)格的同時(shí)就會(huì)產(chǎn)生新的難題，網(wǎng)格一旦增加就會(huì)給計(jì)算工作帶來(lái)巨大的困難。而大型鋼結(jié)構(gòu)焊接的模擬分析也會(huì)由于焊接長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)而受到一定影響。

大型鋼結(jié)構(gòu)焊接中瞬態(tài)分析的工作過(guò)于復(fù)雜。由于焊接工藝會(huì)隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。這個(gè)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，所以需要將一個(gè)個(gè)動(dòng)態(tài)場(chǎng)人工看成靜態(tài)場(chǎng)來(lái)分析時(shí)間的增量，然后在對(duì)每一個(gè)靜態(tài)場(chǎng)的時(shí)間分量進(jìn)行瞬態(tài)地分析。而且在焊接的過(guò)程中會(huì)受到一定的因素影響造成應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)不斷發(fā)生變化，不得不增加一定的時(shí)間分量去描述這個(gè)現(xiàn)象，進(jìn)而減少數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算失誤，但是這樣做的后果就是計(jì)算量過(guò)于龐大[1]。

2 影響大型鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的主要因素

在焊接工藝中，部件之間會(huì)相互制約相互聯(lián)系，而且部件在進(jìn)行加熱的過(guò)程中，受熱不均勻會(huì)在各個(gè)部分產(chǎn)生不同程度上的熱脹冷縮現(xiàn)象，這樣就會(huì)導(dǎo)致部件的應(yīng)力不均勻，產(chǎn)生不同程度上的拉伸狀況，最后導(dǎo)致結(jié)構(gòu)焊接的變形和扭曲，所以以下內(nèi)容本文主要對(duì)影響大型鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝的多種因素進(jìn)行探討：

在對(duì)大型鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)焊接時(shí)不要忽略掉焊接接縫的均勻問(wèn)題，否則多數(shù)情況下在焊縫密疏處會(huì)造成不同程度上的變形問(wèn)題。而有時(shí)候焊縫過(guò)分集中也會(huì)使焊接變形的程度進(jìn)一步加深，造成應(yīng)力過(guò)多疊加。在焊接時(shí)，結(jié)構(gòu)剛度較小的構(gòu)件在焊接后會(huì)發(fā)生很大的變形，剛度越小變形就會(huì)越大。大量事實(shí)證明焊接的順序也會(huì)影響焊接工藝，最后導(dǎo)致變形的發(fā)生。不正確的焊接順序往往會(huì)在焊接后產(chǎn)生不同程度上的變形。而且焊接的坡口其實(shí)也是影響焊接工藝的重要因素，有時(shí)候往往被人們所忽視，焊接的坡口大小與變形程度成正比，坡口越小變形程度越小，坡口越大變形程度就會(huì)越大。不同的工藝水準(zhǔn)往往就會(huì)產(chǎn)生不同的效果，不同的焊接規(guī)范會(huì)有很大的區(qū)別，快速、電流小等措施可以幫助減少焊條的擺動(dòng)，同時(shí)也減少一定程度的變形[2]。

3 避免大型鋼焊接變形的有效辦法和措施

首先要注意的就是坡口的設(shè)置如圖1所示。拼接焊縫的技術(shù)要領(lǐng)需要先翻轉(zhuǎn)到背面，在距坡口較深的三分之一處實(shí)行焊接，然后在翻轉(zhuǎn)剩下的部分，這樣的焊接技巧只需要翻轉(zhuǎn)兩次就可以成功實(shí)現(xiàn)焊接工藝，而且能夠在一定程度上提高焊接的工作效率，減少焊接出現(xiàn)變形的可能性。

其次，焊接順序中也有一定的技術(shù)講究。在拼接鋼板時(shí)，要做到先從橫焊接縫進(jìn)行處理，然后在對(duì)豎焊接縫進(jìn)行處理。焊接時(shí)還需要注意焊接縫產(chǎn)生縱向收縮時(shí)，必須要在橫向收縮得到釋放時(shí)候才能進(jìn)行焊接處理，這樣可以減少焊接變形的發(fā)生。

再者還有一些措施可以阻止和避免變形的發(fā)生。在腹板和薄翼板的角焊接的過(guò)程中常常會(huì)應(yīng)用到一些特殊的措施。在腹板和疊板進(jìn)行焊接時(shí)很容易產(chǎn)生變形現(xiàn)象，這種現(xiàn)象通常會(huì)是疊板兩端向腹板方向扭曲變形，但是采用一定的特殊措施可以避免這樣的事件發(fā)生，通過(guò)焊接熱輸入，進(jìn)一步精確計(jì)算變形值，可以在腹板和疊板進(jìn)行焊接后恢復(fù)到原來(lái)平直的狀態(tài)，并且滿足一定的貼合要求。

最后在對(duì)稱焊接方面我們也可以考慮采用適當(dāng)合理的工藝手法加強(qiáng)焊接的水平。以兩側(cè)與腹板焊接為例，在焊接時(shí)需要注意筋板兩側(cè)必須需要兩名焊工同時(shí)進(jìn)行焊接才能避免焊接發(fā)生較大的變形，焊接后可以使筋板與腹板保持垂直狀態(tài)。

4 減少焊接應(yīng)力的技巧和工藝

減少焊接應(yīng)力也有一些值得學(xué)習(xí)的技巧和方法，首先要注意合理選用焊縫的尺寸，其次要選用合適的焊接參數(shù)和材料，采用一定的焊接工藝，進(jìn)行一定的熱處理措施，同時(shí)搭配振動(dòng)時(shí)效方法減少應(yīng)力。焊縫的熱脹冷縮會(huì)形成焊接應(yīng)力，焊接區(qū)域小，焊接后的變形程度就會(huì)較少。我們?cè)谶M(jìn)行焊接時(shí)會(huì)考慮到提高金屬的抗裂性、塑性、韌性，降低一定的應(yīng)力，所以我們需要選擇合適的材料進(jìn)行焊接。一般情況下為了與母材達(dá)到一致會(huì)增加錳和硅的含量[3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行大型鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程時(shí)，有一些比較常見(jiàn)并且有用的方法和措施能夠避免焊接發(fā)生不必要的變形。本文對(duì)此進(jìn)行了具體地分析和研究，意在于幫助加強(qiáng)大型鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)工藝水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱智文.關(guān)于大型鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制工藝的若干探討[J].世界有色金屬，2015（12）：112-113.

[2]崔勇力.BZ28—2S海上平臺(tái)大型鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接變形控制措施[J].金屬加工（熱加工），2015（14）：41-42.

[3]馮志強(qiáng).模糊粗糙知識(shí)建模及其在焊接變形預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)，2015（04）：173-185.