焊接結(jié)構(gòu)件焊接變形的控制

韓海龍 崔峰

摘要：焊接結(jié)構(gòu)在焊接過程中，由于要進行受熱，變形問題則避無可避，如果不加以控制，任其自由發(fā)展，則會給鋼結(jié)構(gòu)帶來巨大的安全隱患?；诖耍疚膶︿摻Y(jié)構(gòu)變形引起的原因進行深入剖析，并提出了相應(yīng)的防范對策。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);焊接變形;原因

在對鋼結(jié)構(gòu)實施焊接時，殘余變形的現(xiàn)象通常如影隨形，無法根除，但如果對變形問題不加以控制，則會影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和承載能力，甚至影響整個工程的進度和質(zhì)量。因此，對鋼結(jié)構(gòu)焊接變形產(chǎn)生原因及防范對策進行探討，對提升鋼結(jié)構(gòu)的整體性能，提高工程的整體質(zhì)量，都起到一定推動作用。

一、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因分析

為了使焊接變形的問題得到有效遏制，許多技術(shù)和研究人員對焊接變形現(xiàn)象進行了深入研究、剖析。調(diào)查結(jié)果顯示，鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的產(chǎn)生因素十分繁雜，有時還各種因素還會相互作用、交叉影響。具體可歸納如下幾點原因：

1、鋼結(jié)構(gòu)總焊縫的位置對于焊接變形也有一定影響，總焊縫處在不同的位置，其變形的大小和形狀都有所不同，這是由于焊接位置不同，開坡口的角度也有所區(qū)別，產(chǎn)生的重力性變形也形態(tài)迥異。

2、鋼結(jié)構(gòu)的剛性也是產(chǎn)生變形的因素之一，在相同載荷負荷下，如果鋼結(jié)構(gòu)的剛性較好，構(gòu)件變形的量則較小，反過來，對于剛性較差的構(gòu)件，產(chǎn)生變形量則較大。如果一個鋼結(jié)構(gòu)，造型大且板材較薄，當(dāng)一個小且重的構(gòu)件焊接到其上時，則造型較大但剛性較小的構(gòu)件產(chǎn)生的變形量大^[1]。

3、鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件焊接的順序和裝配方法，對焊接變形也有很大影響。焊接的順序不同，產(chǎn)生的變形量往往相差甚遠。如對于剛性不大的鋼結(jié)構(gòu)來說，如果在焊接時，增加了這一構(gòu)件的載重量，則很容易出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。

4、不同的焊接材料，其熱脹冷縮的變形系數(shù)也有所區(qū)別，一般來說，材料熱脹冷縮的系統(tǒng)主要看材料的線膨脹系數(shù)（αl），αl愈大，則鋼結(jié)構(gòu)在焊接之后的變形愈加明顯。如較之碳鋼材料，鋁材在焊接時產(chǎn)生的變形量更大一些^[2]。

5、焊接方法對于焊接變形的產(chǎn)生也有一定影響，鋼結(jié)構(gòu)進行焊接施工時，焊件溫度驟然升高，在這種情況下，鋼結(jié)構(gòu)的體積愈大，在受熱后就愈易發(fā)生變形現(xiàn)象，變形也就愈加嚴重。

二、對于控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的幾點思考

1、從設(shè)計上控制鋼結(jié)構(gòu)焊接的變形

設(shè)計對于鋼結(jié)構(gòu)來說十分重要，設(shè)計是鋼結(jié)構(gòu)的靈魂和亮點，華美、恢弘的設(shè)計能夠提升鋼結(jié)構(gòu)的美感和藝術(shù)感，合理的設(shè)計還能有效控制鋼結(jié)構(gòu)焊接的變形。

（1）在對鋼結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，應(yīng)盡量少設(shè)置焊接點，盡量減小焊點的尺寸。焊點過多則加熱的次數(shù)就愈多，焊點愈大，則加熱持續(xù)的時間就會愈長，這兩點都對控制變形十分不利。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)中，承載負荷較大的部位，在設(shè)置焊點時，應(yīng)進行對稱設(shè)置，將焊點盡量設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)的中心線附近，以減少關(guān)鍵部位產(chǎn)生變形。

（3）在對焊接材料和方法進行選擇時，應(yīng)將截面的尺寸和形狀作為參考依據(jù)，進行合理選擇，盡量使焊接的接觸面減到最少，受熱時間縮為最短，以提高鋼結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定性。

（4）在對焊點進行設(shè)計時，應(yīng)將焊點盡量分散開來，且盡量避免在交叉點處進行焊接。如果焊點多為幾向交叉的情況，則焊點會產(chǎn)生較大的變形量、并且影響到構(gòu)件的整體剛性。對焊點進行分散還能使受熱區(qū)域保持一定距離，避免因鋼材未冷卻就進行重復(fù)加熱而產(chǎn)生變形。

（5）在鋼結(jié)構(gòu)中，對于承載較大負荷的部位，在設(shè)計時應(yīng)盡量減少焊接結(jié)構(gòu)，即使焊接變形微乎其微，但在焊點位置，鋼材的強度也有所減弱。為了提升構(gòu)件的安全性，對于應(yīng)力點焊接的現(xiàn)象應(yīng)盡力避免。

（6）在焊接設(shè)計時，焊點的設(shè)置應(yīng)遵循簡單易操作的原則，如果焊點的難度過大、可操作性不強，再加上焊工的操作水平未達要求，或是操作不規(guī)范，則焊點的質(zhì)量也難以達到標準。如果難度過高的焊點無法避免，則應(yīng)選擇水平較高的焊接進行施工^[3]。

2、在操作過程中控制鋼結(jié)構(gòu)焊接形變

在設(shè)計時對鋼結(jié)構(gòu)焊接的問題進行合理規(guī)劃固然重要，但設(shè)計終究是為施工服務(wù)的，在實際施工中對焊接變形進行控制尤為關(guān)鍵，在施工過程中應(yīng)對每個焊點、每條焊縫都加以重視，進行精細處理，同時還要提高焊接的操作水平，為提高焊接質(zhì)量打好基礎(chǔ)。

（1）在鋼結(jié)構(gòu)中，如果焊點呈對稱分布，則在焊接時，也要依次進行對稱焊接。在同一個鋼結(jié)構(gòu)中，最先焊接的位置最有可能產(chǎn)生變形現(xiàn)象，如果對一邊從頭至尾依序焊接，焊接變形的問題則會完全失控，使用對稱焊接法則可以解決這一問題。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)中，如果焊點分布不對稱分布，且雜亂無章，則焊接從兩端向中心延伸，先取一端焊接一段，然后再到另一邊進行焊接，由于兩端距離較遠，則可以有效規(guī)避鋼材重復(fù)受熱的現(xiàn)象。

（3）如果對焊接變形的方向可以進行預(yù)估，則在焊接前后，可以通過對相反的方向進行加熱的方法來抵消變形。

（4）鋼結(jié)構(gòu)焊接時應(yīng)焊縫方向盡量設(shè)置在縱向方向，如果橫向焊接無法避免的話，要設(shè)置加強筋，在保證強度的前提下，避免焊接變形。

（5）在對T形拼接處進行焊接時，如果板過厚時，可利用坡口焊的方法來減少變形。

（6）如果根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，能夠預(yù)見在焊接結(jié)束后，構(gòu)件會進行一定量的收縮。對于這種問題，最優(yōu)的解決方案就是在制做時，將構(gòu)件的尺寸做長一些，為焊接收縮放出余量，這樣使構(gòu)件在焊接后盡量與設(shè)計要求相符。

三、結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)焊接變形產(chǎn)生的影響因素十分繁雜，操作環(huán)境、焊接電流、焊接工藝焊工的操作水平等如果未按施工要求進行規(guī)范操作，都可能導(dǎo)致焊接變形。因此，為了從根本上控制焊接變形的問題，我們要在實際施工中進行積累歸納，將施工過程中比較好的方法記錄下，通過深入研究，進而提出行之有效的控制對策。

參考文獻

[1]潘可明，紀榮洋.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因及校正[J].科技致富向?qū)В?015（14）：100，136.

[2]歐陽成渝，王文海.淺談控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形[J].甘肅科技，2015，27（18）：152-153.

[3]呂仲，韓巧珍.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制[J].電焊機，2015（08）：73-75.