浅谈控制焊接变形措施

摘要:为保证钢结构施工中的质量控制得到很好的解决，在钢结构施工中，要严格对每一步工序规范管理，做到步步落实到位。文章根据笔者多年的施工经验总结了钢结构施工前、施工过程中需要重点关注的环节，确保了钢结构施工质量和安全。

关键词: 钢结构 焊接变形 控制措施

前言

随着我国经济的高速发展，钢结构建筑越来越多的广泛应用工业建筑上。相对于混凝土结构，钢结构具有经济性、施工周期、承载能力、造价、抗震性、大空间及平面布置、移动性、美观性、抗腐蚀性和耐火性等特点。钢结构施工中，通常采用的连接方式就是焊接和铰接，而焊接变形则是钢结构施工中的难点和重点之一，根据笔者从事多年的钢结构施工经验，本文重点介绍焊接变形的控制措施。

引起焊接变形的原因

（1）焊接时焊件不均匀加热

焊接后，在焊缝以及焊缝附近金属受拉应力，离焊缝较远处的金属受压应力。

（2）熔敷金属的收缩

焊缝金属在凝固与冷却的过程中，体积要发生收缩，使焊件产生收缩与内应力。

（3）金属组织的变化

金属加热到很高的温度并随后冷却下来，金属内部组织要发生变化。由于各种组织的比容不同，收缩的程度也不一样。

（4）焊件的刚性

焊件的刚性本身限制了焊件在收缩过程中的变形，刚性不同的焊接结构，焊后变型的大小不同。

（5）焊件的装配间隙、对口质量

装配间隙过大，会使焊缝金属的填充量增大，引起的焊接变形就大。

防止变形的措施

（1）反变形法

对于单面角焊缝而言，此种方法比较有效。利用装配与焊接顺序来控制变形

（2）双人对称焊接法

此种方法可以有效的减小角变形，同时，可以减小相对于对称轴的平面内变形，吊车梁可以采用此种焊接方法。

（3）刚性固定法

焊接之前加大焊件的刚性，构件焊后的变形可以减小。增大刚性的方法有：夹具、支撑、临时点固在刚性平台上。

焊后拆除固定，仍有少许的焊接变形。由于焊件不能自由变形，焊后残余应力较大，对于重要的部位，要经过焊后去应力处理。

（4）锤击焊缝法

锤击使金属塑性变形，减少焊接应力与变形。敲击时必须均匀，敲击最好在热状态下进行。注意不能在金属的兰脆温度下锤击。

焊接变形的矫正

（1）机械校正法

其原理是将较短的部分伸展，并使之与尺寸较长的部分相适应，恢复到所要求的形状。

用H型钢矫直机进行角变形矫正，就是典型的机械矫正法。

（2）火焰矫正法

其原理与机械矫正法相反，利用受热部分的压缩塑性变形来达到目的。

为了防止金属的过烧，加热温度不应超过850度，温度过低时，生产效率不高。禁止用水急冷受热区，这样会使金属变脆。实践证明：火焰校正的效果与工件加热后的冷却速度关系不大，用水急冷仅仅会增加冷却速度。

火焰加热的方法通常采用以下三种：

焊接应力的降低与消除

（1）合理的焊接顺序

收缩量大的焊缝应当先焊，因为先焊的焊缝收缩时受到的阻力较小。

H型钢拼接时，应先焊接腹板对接焊缝，再焊接翼缘板对接焊缝。在焊接腹板焊缝时，翼缘板处于自有状态；如果先焊接翼缘板焊缝，则腹板处于限定状态，腹板焊接之后，会产生很大的内应力。

采用小组立与大组立相结合的顺序，可以有效降低整体刚度对焊接自由收缩之影响。以屋架组焊为例，先将弦杆、腹杆进行组焊，使焊接收缩自由完成，然后再进行整体组焊。

（2）冷焊法

冷焊法的原则是整个结构的温度分布尽可能均匀，具体的方法有：采用小直径焊条；用较低的焊接规范；每次焊接的焊缝短些；焊接环境温度尽可能提高。

针对本项目，采取了如下措施：

平台板焊接用Φ2.0或3.2的焊条进行焊接；焊接电流尽量采用适用电流的下限；尽量采用气体保护焊进行焊接，尽量减小焊接线能量；本项目的焊接施工的主要工作量集中于夏秋季度，可以保证较高的焊接环境温度。

（3）预热法

预热的目的：焊接部分的金属和周围基本金属的温度差减小，达到较均匀的同时冷却，以减小焊件的内应力，是生产过程中采用最普遍的方法。

吊车梁焊接时，应对主焊缝区域进行预热，预热的温度控制在150摄氏度以下，不同的板厚，预热的温度取值也不一样。

（4）热处理

本工程主要应用热塑性法，在焊缝两侧B=20δ(B为焊缝两侧加热中心距离，δ为板厚)。造就一个新的应力状态，使原来的焊缝受到拉伸应力作用，这种拉伸应力会使焊缝产生拉伸塑性变形，以补偿焊缝在焊接冷却过程中所积累的压缩塑性变形，从而减小了焊接残余应力。

热处理的加热过程如下：

自由加热，温度达到 315摄氏度以后，开始以55~200摄氏度/小时的速度进行升温。

温度 达到650摄氏度以后，开始进行保温工作，保温时间为1小时。

冷却速度不能超过260摄氏度/小时，当冷却到315摄氏度时，开始在空气中冷却。

4 结语

钢结构工程质量难以保证的原因有很多,也很复杂。既有工艺不当和违反工艺操作造成的问题 ,也有施工人员的技术水平和责任心造成的问题。以上介绍的钢结构焊接变形的控制要点是最常见的问题集中点 ,需要施工管理、 技术与具体施工人员格外重视 ,才能保证钢结构钢结构施工的整体质量。

参考文献

[1]殷伟斌.钢结构厂房工程施工常见质量问题及控制措施[J].中国科技信息,2005.

[2]徐冠彤.钢结构厂房工程施工质量控制的要点和措施[J].山西建筑,2007 (6).

[3]吴鸿伟.浅论钢结构工程施工质量控制措施要点[J].经营管理者,2009 (15).

[4]王欣宇.某钢结构工程的施工质量控制措施[J].建筑设计管理,2009 (9).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。