李海洪 蔡繼鋒 萬偉國 許繼偉 苗斌

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)件制作過程中最常運(yùn)用的技術(shù)就是焊接技術(shù)，它是鋼結(jié)構(gòu)件成型過程中最重要的一環(huán)。焊接過程中的一些不穩(wěn)定因素，如鋼結(jié)構(gòu)件所受應(yīng)力不均等，使得鋼結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)一些變形，大幅度增加了制作成本。文章對鋼結(jié)構(gòu)件制作過程中焊接變形進(jìn)行分析，找出原因，從而對焊接變形進(jìn)行有效的控制。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)件制作;焊接變形;控制;分析

【中圖分類號】TG404 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）02-0187-01

引言：焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作的主要連接方式，由于焊接而產(chǎn)生的變形對結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的影響更加突出。如何運(yùn)用焊接變形的規(guī)律來處理此類問題，不但需要技術(shù)人員有相當(dāng)?shù)睦碚撍胶蛯嵺`經(jīng)驗，而且還需要焊工的密切配合。本文就實際工作中遇到的此類問題進(jìn)行分析。

1 鋼結(jié)構(gòu)件制作過程中的焊接變形原因

1.1 焊接應(yīng)力的影響

鋼結(jié)構(gòu)件在焊接的過程中，通過焊接材料的高溫焊接，會經(jīng)受急劇的升溫和迅速的冷卻過程，在這個過程中，鋼結(jié)構(gòu)件上的焊接應(yīng)力會隨著溫度的變化迅速擴(kuò)散，擴(kuò)散的過程中，由于受到各種因素的影響，在鋼結(jié)構(gòu)件上分布不均，導(dǎo)致焊接過程中鋼結(jié)構(gòu)件的焊接變形，變形的程度的大小，決定了鋼軌構(gòu)件的使用壽命。

1.2 焊接工藝方面的影響

焊接工藝是決定焊接變形大小的一個很重要的因素，在焊接過程中，同樣的材料、同樣的設(shè)備，在不同工人師傅的操作下，會出現(xiàn)不同程度的焊接變形，這就說明工人師傅們在焊接工藝方面的經(jīng)驗對焊接變形影響較大，還有對焊接工藝運(yùn)用的程度，如鋼軌構(gòu)件的預(yù)熱時間要根據(jù)當(dāng)天的氣溫的不同程度以及當(dāng)天的光照亮度等一系列復(fù)雜的因素綜合考慮才能決定;焊接時焊接材料催化劑與鋼軌構(gòu)件的接觸面積大小以及在焊接過程中因鋼結(jié)構(gòu)件的固定程度不相同，導(dǎo)致焊接時鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)件的沖擊程度等都會影響焊接的變形。

1.3 焊接材料方面的影響

焊接材料的性能對焊接變形的影響也是很重要的一個因素。焊接過程是一個讓鋼結(jié)構(gòu)件急速升溫的過程，升溫過程中的熱應(yīng)力傳遞程度等都是影響焊接變形的關(guān)鍵因素，對焊接材料的預(yù)熱火候掌握不標(biāo)準(zhǔn)以及焊接材料本身的熱傳導(dǎo)性能都直接決定焊接變形的大小程度。

2 焊接變形的控制方法

2.1 不帶加強(qiáng)筋工字梁焊接變形與分析

不帶加強(qiáng)筋工字梁作焊接為現(xiàn)階段在我國鋼結(jié)構(gòu)件制作過程中非常重要的組成部分，由于其形狀的特殊性，導(dǎo)致其在整體的焊接過程中邊角區(qū)域等局部部分非常容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象。首先，對于局部變形的原因來看，最為重要的因素就是在其過程中由于橫向收縮版經(jīng)常會出現(xiàn)各種不同的溫度變化等原因，導(dǎo)致其出現(xiàn)厚度不均勻的現(xiàn)象，進(jìn)而造成變形現(xiàn)象的產(chǎn)生;其次，對于不帶加強(qiáng)筋工字梁焊接變形來說，其主要表現(xiàn)在角變形上面，由于在焊接過程中各種不同的焊接接頭形式，造成其出現(xiàn)變形的形式各不相同，如果不能及時的進(jìn)行處理，那么將會嚴(yán)重影響整個鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。一般來說，現(xiàn)階段在不帶加強(qiáng)筋工字梁應(yīng)用的較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式是“T”字頭，這種形式的接頭在對其進(jìn)行焊接的過程中需要嚴(yán)格對其焊接材料的剛性進(jìn)行控制，特別要重點(diǎn)對其加強(qiáng)版的剛性進(jìn)行科學(xué)的加強(qiáng)工作，在必要的情況下還可以通過固定焊接板結(jié)構(gòu)的方式對其進(jìn)行加強(qiáng);第三，在對不帶加強(qiáng)筋工字梁進(jìn)行焊接工作的時候，彎曲變形現(xiàn)象也是經(jīng)常出現(xiàn)的，其主要表現(xiàn)在整個焊接工作完成之后，由于實際的中心線與構(gòu)件的中心線發(fā)生了一定的偏離現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致其整體焊接件出現(xiàn)一定的彎曲情況，主要可以將其分為縱向收縮彎曲和橫向收縮彎曲兩種，想要從根本上對這一問題進(jìn)行解決，就需要相關(guān)工作人員在焊接過程中必須加強(qiáng)對整個焊接件的剛度，嚴(yán)格按照焊接順序進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)格控制整個工程的焊接質(zhì)量;最后，在不帶加強(qiáng)筋工字梁的焊接過程中，扭曲變形的現(xiàn)象也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題之一，本文通過對其原因進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該現(xiàn)象最為主要的因素就是焊縫長度的分布不均，對這種現(xiàn)象進(jìn)行改變相對比較簡單，只要采用正確的焊接順序就能從根本上對這一情況進(jìn)行有效的避免。

2.2 焊接過程中散熱控制

焊接過程的原理就是利用焊接材料的迅速升溫進(jìn)行焊接，鋼應(yīng)力的傳遞不均勻就是由于溫度的傳遞不均引起的，所以控制焊接過程中散熱環(huán)節(jié)也是一個很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)代科技的一些特殊化的手段對焊接過程中散熱進(jìn)行處理，使得焊縫周圍的熱量迅速散開，將會大大減少焊縫變形的幾率，此種方法的操作工藝流程較為復(fù)雜，但實際應(yīng)用效果較為明顯。

2.3 焊接應(yīng)力控制

焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻的過程，冷卻后不僅使焊件產(chǎn)生了變形，而且在焊件內(nèi)部存在一定的焊接應(yīng)力，這對可焊性差的金屬或剛性較大的結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致其產(chǎn)生裂紋，使其安全使用系數(shù)降低。1）選擇合理的焊接順序。如大型容器的底板由許多鋼板拼接而成，可分為縱向、橫向焊縫。焊接時應(yīng)讓焊縫自由收縮，減小結(jié)構(gòu)在焊接時的約束力，從而減小焊接應(yīng)力。底板的鋪設(shè)主要是保證底板的幾何形狀及尺寸符合要求，為此要認(rèn)真選擇排版方式和確定焊接順序。底板的排版方式通常有條字形排版、丁字形排版、人字形排版和分塊排版4種形式。人字形排版分塊排版可避免局部焊縫過于集中，使收縮較為均勻。2）加熱減應(yīng)法。在補(bǔ)焊塑性較差、剛性較大的鑄鐵件和鑄鋼件時，可用此法。其原則是減小焊接部位和焊件上陰端焊接區(qū)自由收縮部位之間的溫差。在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位進(jìn)行加熱，使其伸長。冷卻時，這兩個部位同時收縮，減小了焊接區(qū)的應(yīng)力，防止了裂紋的產(chǎn)生。

結(jié)語：鋼結(jié)構(gòu)件制作中存在的焊接變形在實際的生產(chǎn)制作中不可避免的，產(chǎn)生的原因也是極其復(fù)雜多變的，所以在實際的操作過程中，對焊接的控制效果與理論有著較大的偏差。鋼結(jié)構(gòu)件的大規(guī)模成批量的生產(chǎn)需求，給制作要求和標(biāo)準(zhǔn)提出了嚴(yán)峻的考驗，必須克服一切困難，引用一切技術(shù)，降低焊接變形量，保證鋼結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的成品率。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱江.焊接變形的控制和預(yù)防[J].電焊機(jī)，2019（8）：56.

[2] 郭鎮(zhèn)渤，王登峰.軌道車鋼結(jié)構(gòu)件焊接變形的原因分析及控制措施[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018（16）：218.

[3] 王四喜.鋼結(jié)構(gòu)件制作焊接變形的控制與分析[J].陜西煤炭，2017，34（1）：124-126.

[4] 邱葭菲.金屬熔焊原理及材料焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.