路廣

（久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

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對大型結(jié)構(gòu)焊接變形的分析與控制探討

路廣

（久益環(huán)球（佳木斯）采礦設(shè)備有限公司，黑龍江 佳木斯 154003）

摘要：隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)械工業(yè)作為工業(yè)化道路中的重要組成部分，大型結(jié)構(gòu)在工業(yè)發(fā)展的道路上廣泛應(yīng)用。而焊接是大型結(jié)構(gòu)完成、應(yīng)用中必不可少的工藝之一，所以焊接工藝質(zhì)量的好壞對于大型結(jié)構(gòu)的安全、質(zhì)量等起著決定性的作用，不斷提高焊接工藝水平，控制焊接過程中出現(xiàn)的問題，對于提高大型結(jié)構(gòu)的安全、質(zhì)量具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：大型結(jié)構(gòu)；焊接變形；收縮變形；彎曲變形；扭曲變形

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的加快，大型結(jié)構(gòu)焊接工藝已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)化道路中必不可少的應(yīng)用技術(shù)種類。大型結(jié)構(gòu)指的就是在現(xiàn)實的生產(chǎn)過程中體積較為龐大、自身重量大，必須由各種鋼材焊接而成的一種結(jié)構(gòu)。隨著大型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的不斷普及，在焊接過程中鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形是一個不可避免的問題，也是嚴(yán)重威脅鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量與安全的重要問題。目前在大型結(jié)構(gòu)焊接過程中，矯正變形問題的方法主要有兩種：一種是大型結(jié)構(gòu)焊接后采用機(jī)械設(shè)備矯正的方法，另一種是采用焊接火焰的方法來對變形進(jìn)行矯正。其中，采用機(jī)械設(shè)備矯正的方法主要是借助外部與大型結(jié)構(gòu)變形相反的力改變它的形狀，即變形的力與借助的外力相互抵消，達(dá)到預(yù)期的效果。而采用火焰加熱矯正的方法是利用熱脹冷縮的原理使得大型鋼結(jié)構(gòu)變形，即加熱后冷卻后的收縮，來達(dá)到對大型結(jié)構(gòu)矯正的目標(biāo)。這兩種方法在過去鋼結(jié)構(gòu)變形矯正中發(fā)揮著重要的作用，過去與現(xiàn)在相比，鋼結(jié)構(gòu)無論是從質(zhì)量上還是從體積上講都相對小得多。所以，這兩種方法相對于鋼結(jié)構(gòu)來講操作簡單且非常實用，但是對于現(xiàn)在大型結(jié)構(gòu)件來講，則必須從全局來考慮，單純地依靠后期的矯正不僅會影響到結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量，還會增加諸多不必要的人力、物力，提高大型鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的成本。所以，相關(guān)的工作人員必須從鋼結(jié)構(gòu)的圖紙設(shè)計、生產(chǎn)中的各道工序的控制做起，來實現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)件焊接的零變形。

1　大型結(jié)構(gòu)件焊接變形種類的分析

對導(dǎo)致大型結(jié)構(gòu)件焊接變形因素的分析：

在大型結(jié)構(gòu)件焊接過程中，出現(xiàn)的變形種類主要有三種：即我們在實際中經(jīng)常遇到的收縮變形、彎曲變形以及扭曲變形。大型結(jié)構(gòu)件變形的種類。

其一，收縮變形。收縮變形是大型結(jié)構(gòu)件焊接變形的基本單元，同時也是不可避免的問題。只有不斷加強(qiáng)對該問題的控制，才能逐步解決大型結(jié)構(gòu)件焊接變形。我們知道，大型結(jié)構(gòu)件焊接過程是一個由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的過程，即在焊接時焊縫處于一個液態(tài)的過程，而冷卻后處于一個固態(tài)的過程，在這一過程轉(zhuǎn)化中由于焊接應(yīng)力以及冷卻縮減的原理導(dǎo)致焊接后的大型結(jié)構(gòu)件尺寸有所縮小。收縮變形大量出現(xiàn)在簡單的結(jié)構(gòu)件焊接中，簡單的結(jié)構(gòu)件焊接過程中焊縫相對較少，焊縫的方向也基本一致，焊后收縮的尺寸就最為嚴(yán)重，大型結(jié)構(gòu)件尺寸縮小也更為嚴(yán)重。

其二，大型結(jié)構(gòu)件焊接中的彎曲變形。彎曲變形出現(xiàn)的原理簡單來講就是焊縫焊接中出現(xiàn)的內(nèi)應(yīng)力與收縮變形結(jié)合的最后結(jié)果，其主要出現(xiàn)在細(xì)長的大型結(jié)構(gòu)件上、焊縫相對分布不均勻的構(gòu)件上、以及焊接順序相對混亂的構(gòu)件上，如鏟車的履帶焊接中，最容易出現(xiàn)彎曲變形。

其三，扭曲變形。扭曲變形也是大型構(gòu)件焊接中最容易出現(xiàn)的變形種類之一，我們知道，大型結(jié)構(gòu)件大多是以框架式結(jié)構(gòu)分布的，這種結(jié)構(gòu)分布導(dǎo)致焊接點不對稱、焊縫出現(xiàn)的不規(guī)律，焊接中構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力與外應(yīng)力分布方向不一致，導(dǎo)致大型構(gòu)件在焊接后出現(xiàn)的變形也不規(guī)律、位置不固定，讓工作人員難以預(yù)測，比如說一些大型構(gòu)件的鏟斗、鏟車的鏟斗等，在焊接后容易出現(xiàn)彎曲變形。

2　對大型結(jié)構(gòu)件焊接變形產(chǎn)生原因的分析

焊接變形是大型結(jié)構(gòu)件焊接過程中不容忽視的問題之一，較小的變形可以影響到大型結(jié)構(gòu)件的外觀和日常使用，較大的變形可以導(dǎo)致大型結(jié)構(gòu)件過早的報廢，對個人、企業(yè)產(chǎn)生不必要的損失。所以，要想在焊接施工中有效地控制好變形問題，就要求我們必須掌握好導(dǎo)致大型結(jié)構(gòu)件焊接變形的主要原因。第一種因素是焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力是導(dǎo)致大型結(jié)構(gòu)件焊接變形的主要根源之一，在焊接每一個合攏縫隙中都會產(chǎn)生不同大小的焊接應(yīng)力，所以，大型構(gòu)件構(gòu)成的體系越復(fù)雜，所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力的大小越復(fù)雜，越難以預(yù)測。

大型結(jié)構(gòu)件在框架、結(jié)構(gòu)設(shè)計中不合理，也是導(dǎo)致變形的主要原因之一，我們知道，如果大型構(gòu)件設(shè)計的越合理，在焊接中的焊縫越少、焊接面積越小，焊接位置也相對均勻，反之則越多、越大、越復(fù)雜，最后大型結(jié)構(gòu)件焊接中所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力越難以預(yù)測、估算。

焊接施工中出現(xiàn)的不合理因素，導(dǎo)致出現(xiàn)大型結(jié)構(gòu)件焊接變形。焊接工藝的合理與否是大型結(jié)構(gòu)件焊接中控制變形出現(xiàn)的重難點工作之一，其不僅影響著焊接結(jié)構(gòu)的變形，同時也影響著焊接工作效率的高低，最終影響到大型結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用質(zhì)量。所以，在焊接施工過程中，我們一定要合理地制定出焊接工序、采用最先進(jìn)的焊接工藝，焊接理論，來完成對大型結(jié)構(gòu)件的焊接工作。

3　大型結(jié)構(gòu)件焊接變形的有效控制方法

在大型結(jié)構(gòu)件焊接施工中，應(yīng)該盡量采用熱量較小的焊接工藝，如多層焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，焊接時采用跳焊和分段焊法。

選擇合理的焊接順序，盡量采用先內(nèi)后外、從中間到兩端、先短后長的對稱焊接方法，使工件受熱均勻。

焊接變位機(jī)：大型結(jié)構(gòu)件的外形尺寸和其自身質(zhì)量都比較大，在焊接時很難調(diào)整工件的位置。為了提高生產(chǎn)效率和焊縫質(zhì)量，生產(chǎn)中常運用焊接變位機(jī)，根據(jù)需要改變工件的空間位置，任意調(diào)整工件焊縫的位置，使焊縫處于最佳水平焊接狀態(tài)，保證焊縫質(zhì)量和焊接工藝性。

焊接位置及搭焊平臺示意圖Fig.Welding position and lap welding platform schematic

4　結(jié)語

大型結(jié)構(gòu)件焊接變形問題是一個相對綜合而又復(fù)雜的問題，由于大型結(jié)構(gòu)件具有質(zhì)量較重、體積較大、焊縫分布不均勻等特點，出現(xiàn)焊接變形也是焊接工藝施工中不可避免的問題之一。我們只有不斷強(qiáng)化焊接工藝水平，從全局出發(fā)，綜合的考慮焊接變形可能出現(xiàn)的各種原因、不同位置來實現(xiàn)對大型結(jié)構(gòu)件焊接變形的控制，提高大型結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量、應(yīng)用效率。

參考文獻(xiàn)：

［1］程訓(xùn)義.建筑安裝工程焊接實用手冊［K］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［2］JGJ8122002.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］ 王德山.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及輕型鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用［J］.山西建筑，2006，32（07）：64-65.

Analysis and control of large-scale structure welding deformation

LU Guang
(Jiuyi Global(Jiamusi)Mining Equipment Co.,Ltd.,Jiamusi 154003,China)

Abstract:With the rapid development of China's industry,machinery industry as an important part of industrialization, large-scale structure has wide range of applications in industrial development.Welding is an essential process in the application of large-scale structure,so the quality of welding process plays a decisive role in the safety and quality of large-scale structure,thus constantly improving the level of the welding process and controlling the problems in welding process has great significance for improving the safety and quality of large-scale structure.

Key words:Large-scale structure;Welding deformation;Shrinkage deformation;Bending deformation;Twisting deformation

中圖分類號：TG404

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）08-0116-02

收稿日期：2016-02-26