钢结构焊接变形防治方法
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摘 要：焊接变形对钢结构的工程质量造成了不利影响。本文详细分析了钢结构焊接变形的基本类型及其原因。为了有效防治焊接变形，必须精心焊接节点构造设计，提高焊接工艺质量，加强工程施工管理。 关键词：钢结构；焊接；变形
中图分类号：TU291 文献标识码：A
钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。钢结构工程是以钢材制作为主，由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成；各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构，是主要的建筑结构类型之一。在钢结构制备的工艺之中，焊接是钢结构制备的主要连接技术。然而，钢构件在未受荷载前，由于施焊电弧高温引起的变形为焊接变形。包括缩短、角度改变、弯曲变形等，焊接变形对结构安装精度有很大影响，过大的变形将显著降低结构的承载能力。焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，如果严重的话甚至会导致焊件报废，给企业造成直接经济损失。特别是在大型钢结构件的焊接作业中，这一问题表现得尤其突出。有鉴于此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并采取有力措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量，降低企业生产成本。 1 焊接变形的影响因素
焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和在室温条件下的残余变形。影响焊接变形的因素很多，但归纳起来主要有结构和工艺两个方面。
1.1结构因素的影响
焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键也是最复杂的因素。虽然焊接工件随拘束度的增加,焊接残余应力增加,焊接变形相应减少，但在焊接变形过程中,工件本身的拘束度是不断变化着的，复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位,而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加。在设计焊接结构时,常需要采用肋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性,这样做不但增加了装配和焊接工作量,而且给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。因此,在结构设计时针对结构板的厚度及肋板或加强筋的位置数量等进行优化,对减小焊接变形有着十分重要的作用。
1.2工艺因素的影响
焊接工艺对焊接变形的影响方面很多，例如焊接方法、焊接输入电流电压量、构件的定位或固定方法、焊接顺序、焊接胎架及夹具的应用等。在各种工艺因素中，焊接顺序对焊接变形的影响较为显著，一般情况下，改变焊接顺序可以改变残余应力的分布及应力状态，减少焊接变形。多层焊以及焊接工艺参数也对焊接变形有十分重要的影响。焊接工作者在长期研究中，总结出一些经验，利用特殊的工艺规范和措施，达到减少焊接残余应力和变形，改善残余应力分布状态的目的。
2 钢结构焊接变形防治
其实设计合理的焊接结构，它包括了合理安排焊缝的位置，减少不必要的焊缝，合理选用焊缝形状和尺寸等。例如，采用焊缝对称布置。象咱们常用于肋板与腹板的脚焊缝的焊脚就不应该太高。
2.1组装和焊接顺序[2]。a.收缩量大的焊缝应当先焊，如果一个构件既有对接焊缝，又有角接焊缝，应先焊对接焊缝，后焊角焊缝。一般来说，对接焊缝比角焊缝的收缩量大。b.采取对称的实焊顺序，能有效的减少焊接变形。c.长焊缝焊接时，应采取对称焊，分段退焊，跳焊等焊接顺序。d.对比较复杂的结构，可先分成几个简单的部件，分别装焊。然后再进行总装焊接。这样可使那些不对称的焊缝后收缩大的焊缝尽可能自由收缩，不影响到整体结构。对于对称焊缝，可以同时对称施焊，少则双人，大型结构可以多人同时焊接。使所焊的焊缝相互制约，让结构不产生整体变形。
2.2反变形。在焊接进行装配时，预先将工件向焊接变形相反的方向进行人为的变形。例如，焊接8~~12mm的钢板，V型破口单面焊。将工件预先反向斜置，焊接后由于自身收缩，使工件恢复到平正的形状对于较大刚性的构件，下料的时候，可将构件制成预定大小和方向的反变形，咱们制作的吊车梁，焊后就会出现下挠度问题，解决这个问题，一般采用，下料的时候腹板预制上拱。
2.3焊件支撑。每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，还需要用到顶板有效地支撑，以便防止工件发生变形。如图1所示：
图1 焊件支撑
2.4热调整法。焊接变形主要是由于不均匀加热造成的，减少热影响区的宽度，降低不均匀加热的程度，就会有利于减少焊接变形。 减小受热区宽度的工艺措施：有小电流快速焊接不摆动，代替大电流慢速摆动焊。小直径焊条代替大直径焊条多层焊代替单层焊等尽量用氩弧焊，二氧化碳气体保护焊，代替手工电弧焊！采取强制冷却，减小受热区宽度。焊接前进行预热。减小焊接区的温度和结构的温差。 3结语 在大多数的情况下，通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施，可以有效地控制钢结构的焊接变形，以达到确保工程质量的目的。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变,还应该在实践中不断总结和积累焊接经验,提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。 参考文献： [1]邓文英.金属工艺学.北京:高等教育出版社,2003. [2]王国凡.钢结构焊接制造[M].北京:化学工业出版社,2004.