大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制分析

袁 鑫

中鐵科工集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430000

正文：

1 前言

本身，大型鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)相對(duì)比較系統(tǒng)復(fù)雜，涉及到技術(shù)比較多。在施工時(shí)候可能會(huì)運(yùn)用到一些復(fù)雜計(jì)算和操作。因此，對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)在制作時(shí)候，要針對(duì)其焊接變形情況加以控制，工作人員也要控制好每個(gè)環(huán)節(jié)。這樣才不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量方面問(wèn)題，才能夠保證工程不受到損害。

2 影響因素

目前，影響鋼結(jié)構(gòu)焊接變形因素有很多種。因此，以下主要是針對(duì)其常見(jiàn)影響因素展開(kāi)分析。

2.1 材料影響

材料是大型鋼結(jié)構(gòu)制作過(guò)程當(dāng)中最重要影響因素之一。在焊接當(dāng)中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到母材和焊材這兩種材料。這兩種材料在物理和熱力學(xué)上性能有很大區(qū)別，它們對(duì)焊接效果也會(huì)產(chǎn)生不一樣影響。大型鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)程會(huì)出現(xiàn)焊接變形原因主要有以下這兩個(gè)方面。第一原因就是溫度梯度，第二個(gè)原因就是材料熱傳導(dǎo)系數(shù)。這兩者之間存在反比例關(guān)系，隨著熱傳導(dǎo)系數(shù)變小，溫度梯度會(huì)變大。材料是影響焊接最直接因素，它也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重焊接變形情況。要注重材料選擇問(wèn)題。不過(guò)，材料的物理性能要比熱力學(xué)性能影響結(jié)構(gòu)變形大一點(diǎn)。其中，膨脹系數(shù)最為典型。除上面這兩個(gè)影響因素之外，大型鋼結(jié)構(gòu)焊接還會(huì)受到高溫環(huán)境、材料屈服基線等多重因素影響。在這些因素作用之下，所使用材料受力可能會(huì)降低，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重變形情況。從這方面也可以看出，材料是非常關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.2 焊接坡口影響

焊接坡口也是影響焊接工藝的原因之一。這個(gè)問(wèn)題在實(shí)際操作過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)被大家忽視。其實(shí)，焊接坡口會(huì)跟變形程度形成正比關(guān)系。當(dāng)坡口越小，變形程度就會(huì)越小。在不同工藝水平之下，焊接坡口影響焊接工藝效果也有本質(zhì)區(qū)別。在焊接時(shí)候要遵循一定規(guī)范，可以適當(dāng)減少焊條擺動(dòng)，從而減少焊接變形情況出現(xiàn)。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)剛度影響

所謂鋼結(jié)構(gòu)剛度，主要是說(shuō)在彎曲和拉伸情況下，鋼結(jié)構(gòu)所能夠承受的抵抗力。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)剛度能夠產(chǎn)生影響因素主要有鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸和形狀。鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸會(huì)對(duì)縱向桁架和工字鋼截面變形量產(chǎn)生影響。同時(shí)，其截面形狀抗壓剛度也會(huì)對(duì)其形態(tài)彎曲有影響。

2.4 焊縫位置影響

不同鋼結(jié)構(gòu)，焊接位置也有所不同。不同焊接縫隙也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)在特殊受力情況下會(huì)出現(xiàn)焊接縫，受力狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。在受到外界作用力影響之下，焊接縫也會(huì)導(dǎo)致焊接出現(xiàn)變形情況。從而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體安全可靠產(chǎn)生不利影響。為此，在施工時(shí)候應(yīng)該重點(diǎn)控制焊縫位置。

3 焊接變形控制

雖然，在目前焊接工藝當(dāng)中還會(huì)存在著很多問(wèn)題。但是，焊接工藝對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)有著很重要作用的?？梢酝ㄟ^(guò)以下這些方法針對(duì)其焊接變形問(wèn)題展開(kāi)控制。

3.1 控制材料和規(guī)范焊接順序

在焊接過(guò)程當(dāng)中，所需要使用材料非常多?？刂坪貌牧?，就是從源頭上控制焊接變形情況出現(xiàn)。在選擇材料時(shí)候一定要選擇符合施工標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際操作材料。購(gòu)入材料時(shí)候要選擇有資質(zhì)生產(chǎn)廠家，從而才能夠有效保證材料質(zhì)量。為了規(guī)范焊接變形情況出現(xiàn)，可以適當(dāng)規(guī)范焊接順序。針對(duì)小組件焊接工作，要保證其在焊接完成之后能夠與整體大型鋼結(jié)構(gòu)相符合。在此過(guò)程當(dāng)中，還要注重部分零件裝配變形情況。要做好零配件管理工作，按照焊接標(biāo)準(zhǔn)選好零配件。最大程度上避免出現(xiàn)變形和受力過(guò)大問(wèn)題呢，從而讓大型鋼結(jié)構(gòu)制作能夠更加可靠安全。

3.2 注重焊接坡口和優(yōu)化設(shè)計(jì)

在工作當(dāng)中可能會(huì)很容易忽視焊接坡口問(wèn)題。因此，要把其作為工作重點(diǎn)。對(duì)于施工工藝選擇也要符合科學(xué)施工原則。其工藝和標(biāo)準(zhǔn)要符合實(shí)際情況。在焊接加工之前，要能夠了解鋼結(jié)構(gòu)基本特征。要選擇最恰當(dāng)方法，要按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)操作。在展開(kāi)焊接工作時(shí)，要把鋼材翻轉(zhuǎn)到背面，在坡口1/3處開(kāi)展焊接工作。最后再轉(zhuǎn)翻焊接其他部分。這是焊接坡口最重要工作之一，它能夠在大型鋼結(jié)構(gòu)制作過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮很大作用。這項(xiàng)工作只需要進(jìn)行兩次翻轉(zhuǎn)就可以了，不需要翻轉(zhuǎn)太多次，這樣才能減少焊接變形情況出現(xiàn)。

3.3 注重鋼結(jié)構(gòu)剛度

不同鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)和構(gòu)造都有所不同。所以工作人員需要重視鋼結(jié)構(gòu)剛度，在工作中要根據(jù)實(shí)際情況，選擇更加高效焊接控制變形方式。比如說(shuō)選擇適合的焊接工藝，也能夠保證鋼結(jié)構(gòu)剛度不受到影響。常用的焊接工藝有對(duì)稱焊接，分段焊接方式，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。一般情況下，都喜歡采用對(duì)稱焊接，其可以減少變形程度出現(xiàn)，也不會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)造成重大影響。在焊接不同厚度組件過(guò)程當(dāng)中，要最大程度上避免出現(xiàn)截面變形情況。這個(gè)時(shí)候可以采用坡度過(guò)渡方法，其能夠減少應(yīng)力集中情況出現(xiàn)。對(duì)于截面變形情況要加以控制，才能保證焊接工作順利。

3.4 控制好焊縫

焊縫尺寸要嚴(yán)格把控，焊縫在布置方面應(yīng)該對(duì)稱，連接之處應(yīng)該光滑。焊縫在相交處可能會(huì)導(dǎo)致鋼材變脆。所以要盡可能把焊縫數(shù)量和尺寸減少。把焊縫尺寸控制在合理范圍之內(nèi)，選擇合適焊接參數(shù)和材料。通過(guò)這些方式，可以減少剛才出現(xiàn)脆弱或者是變形情況。另外，對(duì)于使用的施工工藝要慎重選擇。技術(shù)人員要能夠熟練掌握熱處理方式。通過(guò)熱處理和振動(dòng)時(shí)效結(jié)合，可以非常有效降低應(yīng)力情況出現(xiàn)。在此過(guò)程當(dāng)中，可能會(huì)運(yùn)用到含錳或者含硅較高材料。其能夠消除熱脹冷縮影響，防止出現(xiàn)焊接應(yīng)力情況。科技不斷發(fā)展，在未來(lái)焊接工作當(dāng)中都可能會(huì)應(yīng)用到更多新型材料。

4 結(jié)束語(yǔ)

大型鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程安全和質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生巨大影響。隨著科技水平不斷提升，鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝也在不斷前行和發(fā)展。其在操作過(guò)程當(dāng)中很容易出現(xiàn)突發(fā)情況，出現(xiàn)變形情況原因有很多種。在操作時(shí)候可能會(huì)受到溫度、濕度等原因影響。因此，要對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)開(kāi)展焊接變形控制措施分析。通過(guò)焊接變形控制，可以有效提高鋼結(jié)構(gòu)整體水平。