浅析建筑钢结构焊接变形控制

浅析建筑钢结构焊接变形控制

谢黎君

九冶建设有限公司汉中分公司陕西汉中724207

摘要：钢结构在铁路桥梁及车站工程中广泛应用，而钢结构的应用需要焊接技术的支撑。焊接会受到焊接过程中的环境、温度和湿度等多方面的影响，导致钢结构产生各种各样的变形。轻微的焊接变形会对施工质量造成严重的影响，甚至毁掉整个工程，危害人民的生命财产安全。论文对钢结构焊接变形产生的原因进行了剖析，对相应的控制策略展开研究，结合工程实例阐述有效措施以，充分降低钢结构焊接的变形程度。

关键词：钢结构；焊接变形；原因；控制策略

随着我国建筑业和工业的不断发展，钢结构焊接的应用也越来越深入。特别是钢结构焊接本身具有强度高、材料轻便等各方面的优势，使得其应用范围非常广泛，对焊接施工质量控制要点进行详细探究具有十分重要的现实意义。

1钢结构焊接变形的主要类型

钢结构焊接变形的原因有很多，不同原因出现的结果也不同。钢结构焊接变形的主要类型有：①降温收缩纵横变形。该类变形是焊接温度降低金属收缩的过程中，以焊缝为原点，钢结构在纵横轴方向出现的变形。②降温过程中收缩量的不同导致角度发生变形。钢结构在焊缝位置主要是因为金属收缩量的差异导致角度位移，呈现出角度变形。③焊缝角螺旋状变形。焊缝角钢结构纵横面无法实现均匀分布，导致变形，进而出现焊接变形。④错边变形。加热钢结构若发生不均匀情况，构件的收缩度也会不同，进而导致焊缝位置的构件在长和宽上无法相同，导致错边变形。⑤两焊缝位置不可能会出现同一焊接变形结果，带给人一种感官扭曲变形，也就是挠区变形。⑥波浪形变形。焊缝位置有着自身的内应力，能够在焊接位置出现波浪式表现，即波浪式变形。

2焊接施工概况

焊接也被称之为熔接，利用高温、高压等方式将金属或者其他热塑材料结合在一起。目前焊接的方式有很多种，比如熔焊、压焊、钎焊等。目前钢结构焊接的方式基本上都为熔焊，焊接的能量来源非常多，比如气体火焰、电弧、激光等。钢结构焊接过程中，焊接工件和焊接材料之间会形成一个熔融区域，区域内的液体经过冷却凝固以后实现连接。在这个过程中，如果高温熔池直接与空气相接触，会使得金属材料与氧气发生氧化反应，从而改变工件性能，因此还需要采取一系列的保护措施，比如气体保护电弧焊就是利用二氧化碳或者氩气起到隔绝空气的目的。此外，钢结构焊接过程中会给操作者带来一定危险，因此必须要采取相应的防护措施给予适当的保护。

3钢结构焊接变形的产生

钢结构焊接值得是对构件局部进行高温加热，在焊接施工过程中，焊缝池金属熔点位置的温度最高，而熔池周围温度也会受到金属气温熔点的影响而发生变化，最终与室温融合。在加热焊接施工过程中，在高温因素影响下，金属发生膨胀，而周边金属会严重制约其膨胀过程，而这就会产生一定量的塑性变形。与此同时，随着焊接金属的逐渐冷却，其也会对周边金属造成一定的影响，制约其自由塑性收缩，使得整个金属构件都会出现收缩现象，并且产生焊接变形及焊接应力。焊接变形及焊接应力不仅会对构件焊接的强度、刚度、尺寸、稳定等结构性能造成一定的影响，而且还会增加焊接工艺制造难度，导致施工成本增加。

4钢结构焊接变形控制技术要点

4.1选择焊接材料

焊接车间在选购材料的时候就应该充分的对钢材性能进行充分的调研和分析，结合焊接工件成品最终的性能要求来选择合适的材料，而不应该为了节省施工成本而选择那些劣质和廉价的材料。

4.2选择焊接技术

4.2.1反变形法焊接技术

目前，焊接工件因为受热收缩变形通常都会向着焊接一侧收缩。这个时候为了避免出现变形，就可以在放置焊接工件的时候，先向外弯曲一定角度，先给出一些变形余量。比如焊接90°的工件的时候，可以先将工件摆放为92°～95°，焊接收缩以后工件就会回到90°的位置。但这种方法适合那些精度要求不高的焊接工件，并且还要在焊接完成以后适当的调整其角度。

4.2.2刚性固定法焊接技术

刚性固定法焊接工艺指的是将焊接工件紧紧固定，利用外力防止其变形。为了避免工件受到热应力和刚性力的破坏，在焊接的时候应该先进行点焊，点焊完成以后再进行拉焊。上述这两种方法都能够有效的解决焊接变形问题，但在焊接过程中还应该注意过程检测。即在钢结构焊接全过程中，及时的测量关键性参数，一旦发现这些参数因为焊接过程产生偏差，就应该立即进行相应的调整，避免工件焊接完成以后与预期相差过大而产生报废。

4.3钢梁装配和焊接

主板材为直条切割机两面同时保持垂直下料，减少切割枪头数量，减少钢板的变形量，随后按照图纸的要求，采用半自动切割机对腹板实行开坡口并且针对坡口面和附近50mm的范围实行修磨，对割渣和氧化皮等杂物实行清除。

翼板、腹板的平面度必须控制在1mm/m范围内，平直度合格钢板才能够放样、切割和号料；对厚板母材道中心线两边各2倍板厚加30mm的区域内实行超声波探伤检查，母材不能出现裂纹、夹层等缺陷；下料中，必须要依据图纸提供的套料实行配套下料，切割的长度和宽度偏差为±1mm，对角线允许偏差在2mm以内。

焊接变形控制：（1）采用撑杆撑住上下翼缘板；（2）采用千斤顶撑住上下翼缘板；（3）考虑焊接变形及矫正困难，在装配时翼板进行反变形（见图5）；（4）焊条、焊剂应按规定进行烘干；（5）点焊用焊条等级应与正式施焊时所用的焊条等级相一致；（6）焊接采用对称焊接，对收缩量大的部位应先焊接，焊接过程中，应平衡加热量，使焊接收缩量小；（7）CO2气保焊的焊接电流、电压应根据焊接工艺评定结果来选择，所有拼接焊缝要注意焊缝余高，余高不得超过2mm；（8）焊接前应在H型钢的两端头设置“T”形引弧板，长度应大于或等于150mm，宽度应大于或等于100mm，其材质应与母材一致；（9）焊缝引出长度应大于或等于60mm，引弧板及引出板应用气割切除，严禁锤击去除。

4.4优化焊接过程

在焊接施工过程中，应该尽可能的避免两个焊接工件出现厚度差异过大的现象，焊接材料尽可能的选择一致，给钢结构焊接过程提供优良的初始条件。在钢结构焊接之前，不仅要进行必要的预热，还应该进行焊接预实验，即调整好电流电压以后，现在闲置材料上进行预实验工作，确保无误以后在进行焊件焊接，避免初始电流过大直接穿透材料。如果钢结构焊接过程出现了裂缝，那么焊接员工应该立刻停止焊接过程，并检查焊接点的位置有没有出现偏差。经过必要调整以后，继续进行焊接工作，并补全之前的裂缝。

4.5加强焊接温度控制

在钢结构焊接施工过程中，严格控制焊接温度，能有效避免产生焊接变形，比如，在对一个焊缝处的金属进行焊接时，应该尽量避免对周边金属造成影响。焊接施工完成后，应该及时采取有效措施进行降温，避免金属余温对周边金属造成不良影响。除此以外，如果焊接施工顺序安排不当，也会造成焊接变形，因此还需要结合工程实际需要合理安排焊接顺序，比如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。

结语：

综上所述，钢结构焊接的质量对于工件最终的品质有着非常大的影响，因此必须要重视焊接过程中存在的各类问题，并实施相应的改善措施。特别是要针对目前钢结构焊接中存在的变形、断裂、开裂等问题，采取有效的解决方案，这样才能保证钢结构焊接施工质量。

参考文献：

[1]陈忠，徐前，陈久勇.建筑钢结构焊接施工的质量控制分析[J].金属加工（热加工），2015，08：74-76.

[2]朱德芳.建筑钢结构焊接施工的质量控制浅析[J].门窗，2015，06：183.