張志國(guó)

（身份證號(hào)：131002197608084658）

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形防治方法

張志國(guó)

（身份證號(hào)：131002197608084658）

現(xiàn)階段，焊接已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝工藝。焊接鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，具有良好的穩(wěn)定性，逐步在建筑結(jié)構(gòu)中占據(jù)主要地位。但是與此同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)焊接變形問(wèn)題也日益突出，影響了鋼結(jié)構(gòu)的尺寸精度以及外形的美觀，而且還對(duì)工程質(zhì)量造成了不良影響，同時(shí)也帶來(lái)大量復(fù)雜的矯正工作，因此采取有效措施控制鋼結(jié)構(gòu)變形勢(shì)在必行。本文分析了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素，著重論述了防治焊接變形的有效措施和方法，以供同仁參考借鑒。

鋼結(jié)構(gòu)；焊接；變形；防治措施

引言

現(xiàn)階段，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)飛速發(fā)展，各種焊接技術(shù)和方法日新月異。然而，在實(shí)際施工過(guò)程中，由于焊接產(chǎn)生的殘余變形和殘余應(yīng)力，嚴(yán)重影響著工程的制作精度，進(jìn)而會(huì)影響安裝進(jìn)度、質(zhì)量甚至?xí)?dǎo)致承載力的大幅降低。對(duì)此，必須全面分析和了解各類焊接變形的成因，并采取一系列有效措施控制焊接變形量，以確保不斷提高生產(chǎn)效率和鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量。

1　鋼結(jié)構(gòu)焊接變形概述

所謂焊接變形，就是指鋼結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中，由于施焊電弧高溫引起的變形，以及焊接完成后在構(gòu)件中的殘余變形現(xiàn)象。在上述兩類變形中，焊接殘余變形是影響焊接質(zhì)量的主要因素，同時(shí)它也是破壞性最強(qiáng)的一種變形類型。

焊接殘余變形對(duì)結(jié)構(gòu)的不同層次的影響分為整體變形和局部變形；根據(jù)變形的不同特點(diǎn)則可分為：彎曲變形、角變形、扭曲變形、收縮變形、波浪變形以及錯(cuò)邊變形。在這些變形類型中，除了波浪變形和角變形屬于局部變形之外，其它類型的變形屬于整體變形。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形類型多為整體變形。

2　控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的方法

一般情況下，控制焊接殘余變形必須從鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝兩個(gè)方面同時(shí)采取措施。

（1）在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，除了要確保強(qiáng)度和使用性能滿足要求之外，還要滿足構(gòu)件制造過(guò)程中焊接變形最小及耗費(fèi)勞動(dòng)工時(shí)最低的要求。焊接工藝是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)。合理的焊接工藝可以有效減少應(yīng)力集中，從而減少焊接變形。

（2）為了控制構(gòu)件焊接變形，必須要采取有效措施。在實(shí)際操作過(guò)程中，可以將構(gòu)件分為若干小部件與構(gòu)件分段，從而使焊接變形分散在各個(gè)部件上，便于構(gòu)件變形的控制與矯正。另外，對(duì)每一條主要焊縫，盡可能選擇小的焊腳尺寸和短的焊縫，避免焊縫過(guò)分集中和交叉布置。

2.1利用裝配和焊接順序來(lái)控制變形

焊接順序是影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素之一，采用合理的裝配和焊接程序來(lái)減少變形，是一種防止變形發(fā)生的好辦法。安排焊接順序時(shí)應(yīng)注意下列原則：

（1）要盡量采用對(duì)稱焊接。對(duì)于具有對(duì)稱焊縫的工作，最好由成對(duì)的焊工對(duì)稱進(jìn)行焊接，從而使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分。

（2）對(duì)某些焊縫布置不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)先焊焊縫相對(duì)較少的一側(cè)。

（3）依據(jù)不同焊接順序的特點(diǎn)，以焊接程序控制焊接變形量。常見的焊接順序有分段退焊法、分中分段退焊法、跳焊法、交替焊法以及分中對(duì)稱法五種。

2.2剛性固定法

剛性固定法對(duì)于減小變形很有效，而且在進(jìn)行焊接時(shí)不必過(guò)分考慮焊接順序。但是有些大件不容易固定，且焊接完成撤除固定后，焊件還有少許變形和較大的殘余應(yīng)力。一般來(lái)說(shuō)，這種方法適用于焊接厚度小于6mm及韌性較好的薄壁材料，該方法與反變形法配合使用能夠達(dá)到較好的效果。對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸不大且成批生產(chǎn)的焊件，通?？梢栽O(shè)計(jì)一個(gè)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的專用焊接胎具，防止變形的同時(shí)又能提高生產(chǎn)率。

2.3散熱法

散熱法也被稱為強(qiáng)迫冷卻法，就是將焊接處的熱量迅速散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減少，達(dá)到減小焊接變形的目的。這種方法相對(duì)比較麻煩，一般不宜用于對(duì)于淬火傾向大的鋼材，否則易裂。

2.4錘擊焊縫法

所謂錘擊焊縫法，就是用圓頭小錘對(duì)焊縫敲擊，以減少焊接變形和應(yīng)力。錘擊時(shí)用力要均勻，一般采用0.5～1.0kg的手錘，其端部為R=3～5mm的圓角。底層和表面焊道一般不錘擊，以防止金屬表面冷作硬化。

2.5反變形法

在焊前進(jìn)行裝配時(shí)，預(yù)置反方向的變形量為抵消（補(bǔ)償）焊接變形，這種方法叫做反變形法。

3　鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接變形的矯正

鋼結(jié)構(gòu)的建造過(guò)程中，盡管在其構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝上采取了相應(yīng)措施來(lái)控制焊接變形，但由于焊接過(guò)程的特點(diǎn)和施工工藝的復(fù)雜性，產(chǎn)生焊接變形仍是不可避免的。因此，對(duì)出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)要求的焊接變形必須進(jìn)行矯正。

3.1機(jī)械矯正法

機(jī)械矯正法主要是通過(guò)利用外力，使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，通過(guò)二者的相抵消，從而達(dá)到消除焊接變形的目的。這種矯正法一般情況下適用于工字梁、T型梁以及機(jī)座等一些簡(jiǎn)單的小結(jié)構(gòu)。

3.2火焰矯正法

所謂火焰矯正法，就是指利用不均勻的加熱使結(jié)構(gòu)獲得反向的變形來(lái)補(bǔ)償或者是抵消原來(lái)的焊接變形。一般來(lái)說(shuō)，火焰加熱的方式有以下三種：

（1）點(diǎn)狀加熱；

（2）線狀加熱；

（3）三角形加熱。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于材料、結(jié)構(gòu)以及焊接工藝等因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接容易發(fā)生變形，進(jìn)而不僅會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的尺寸精度、外形的美觀造成影響，而且還會(huì)影響工程質(zhì)量。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中必須要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極采用科學(xué)合理工藝，盡可能減少構(gòu)件變形。

[1]賈鵬程.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的預(yù)防和處理方法探討[J].山西建筑，2004（16）.

[2]來(lái)完林，武清茹.淺談鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形[J].山西建筑，2001（04）.

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2015-6-5