鋼結構焊接變形控制

1、鋼結構焊接變形控制【摘要】隨著鋼結構應用要求的不斷提高，研究其焊接變形控制凸顯出重要意義。本文首先介紹了焊接變形類型分析和原因，分析了影響鋼結構焊接變形的因素。在探討改善鋼結構焊接變形措施的同時，研究了鋼結構焊接變形的控制方法?！娟P鍵詞】鋼結構；焊接；變形；控制；一、前言作為鋼結構應用過程中的重要工作之一，對其焊接變形的控制在近期得到了有關方面的高度關注。該項課題的研究，將會更好地提升對其焊接變形控制的實踐水平，從而有效優(yōu)化鋼結構應用的最終整體效果。二、焊接變形類型分析和原因.焊接變形的基本類型所謂焊接變形是指鋼結構在焊接過程中，由于施焊電弧高溫引起的變形，以及焊接完成后在構件中的殘余變形現象

2、。在這兩類變形中，焊接殘余變形是影響焊接質量的主要因素，也是破壞性最強的變形類型。焊接殘余變形對結構的不同層次的影響分為整體變形和局部變形；根據變形的不同特點則可分為：角變形、彎曲變形、收縮變形、扭曲變形、波浪變形和錯邊變形。在這些變形類型中，角變形和波浪變形屬于局部變形，而其他類型的變形屬于整體變形。鋼結構發(fā)生較多的變形類型是整體變形。.焊接變形產生的原因分析鋼結構剛度：剛度是指結構體對拉伸方向和彎曲變形的抵抗能力。鋼結構的剛度主要取決于結構截面形狀和尺寸的大小。例如，工字鋼截面和縱向桁架變形量，主要取決于其橫截面面積的弦桿截面大小的部分。再如，工字型、丁字型或其他形狀的型鋼的彎曲變形量主要

3、取決于截面的抗彎剛度。焊接連接縫位置和數量：當鋼結構剛度不足時，在設計焊接連接縫位置和數量時，應在結構體對稱安排，且焊接順序是合理的，構件只能產生線性變形；當焊縫為不對稱的安排，產生的多為彎曲變形。焊接工藝：焊接電流偏大、焊條直徑較粗，使得焊接速度緩慢，可能導致焊接變形大；厚鋼板焊接時，手工焊接方法比自動焊接方法引起的變形量較?。徊捎枚鄬雍附庸に嚂r，首層的焊縫收縮變形最大，第二和第三層焊接變形量分別是首層的20%和 5% 10%。也就是說，多層焊接的層數越多，焊接變形越明顯；斷續(xù)式焊縫與連續(xù)焊縫相比收縮變形量??；對接式焊縫的橫向收縮變形量比縱向收縮變形量大2 至 4 倍；焊接順序不當或在沒有焊

4、接妥當分部構件時就進行整體組裝焊接，很容易產生焊接變形。因此，為了防治焊接變形，在焊接施工過程中必須制訂合理的工藝措施。三、影響鋼結構焊接變形的因素.焊接方法及其工藝規(guī)范的影響鋼結構制造時一般的焊接方法有埋弧自動焊、手工電弧焊和 CO2 氣體保護焊。不同的焊接方法產生的熱量不同，造成的變形也不同。同一焊接方法中，由于焊接工藝規(guī)范的不同所產生的焊接變形也不同。.結構剛度的影響剛性是指焊件抵抗變形的能力，它與焊件材質、焊件截面形狀和尺寸等有關。結構剛性越大，則阻止焊縫及其附近熱變形的能力越強，焊接變形就越小。反之焊件的剛性越小，則焊接變形就越大。在鋼結構剛度較小時，焊接接縫成對稱分布，在施焊程序步

5、驟正確合理的情況下，只會產生線性縮短變形；當焊接接縫不對稱分布，焊縫收縮與重心之間有距離使截面向上彎曲會產生彎曲變形；在施焊程序合理的情況下，焊縫截面中心與接頭截面中心在同一方位上，只產生線性縮短；焊縫截面中心偏離接頭截面中心時會產生角變形。.裝配-焊接順序的影響焊接時盡量采用對稱焊接；焊縫不對稱時，先焊焊縫少的一側。特別是對于焊縫較多的構件的焊接，合理選擇焊接順序，能夠有效減少焊接變形，可以使多次焊接的變形相互抵消。四、改善鋼結構焊接變形的措施.對人的控制首先，對焊接人員、無損檢測人員的資格及能力進行鑒定，包括檢查資格證書是否有效，檢查資格證書所注明的允許操作范圍，是否與目前即將開始的工程要

6、求相一致；其次，進行必要的技術培訓，比如，為確保施工質量，參加本次焊接施工的焊工全部按照相關的建筑鋼結構焊接規(guī)程進行工作。.對設備的控制在具體的施工前，相關人員一定要對相關設備預先鑒定和檢查，比如焊接設備預先的鑒定與檢查就包括：焊機的型號是否與焊接工藝要求匹配；焊接的電流、電壓是否穩(wěn)定；焊機電流的調整效果；焊機上的監(jiān)測儀表是否有效等。對無損檢測設備的鑒定與檢查內容主要有：設備能力是否與焊件檢測的要求相匹配、設備運轉是否正常等。.對設計的控制焊縫位置應避開高應力區(qū)：焊縫區(qū)的應力越大，則鋼結構越容易產生焊接變形及焊縫裂紋；焊縫位置應對稱于構件截面的中性軸：焊縫位置盡可能對稱于構件截面的中性軸，或者

7、盡量靠近中性軸，這對減少梁、柱等一類鋼結構的撓曲變形有良好的效果；盡量減少焊縫的數量、尺寸：鋼結構中焊縫數量越多、尺寸越大，焊接熱源對結構的熱輸入就越大，產生的焊接變形也就越大。因此在設計鋼結構節(jié)點構造時，應力求減少焊縫數量和尺寸；采用剛性較小的節(jié)點形式，避免焊縫集中和雙向、三向相交：這樣可減小焊縫交叉點處或焊縫集中處的熱量及應力，從而減小焊接變形；便于焊接操作，避免在仰焊位置施焊：在建筑鋼結構加工制作時，應盡量避免將焊縫置于仰焊位置施焊，以利于操作和保證焊接質量。無法避免時，應要求焊工掌握全位置焊接的操作技能；不同的建筑鋼結構節(jié)點形式，對焊縫設置：應有不同的要求。五、鋼結構焊接變形的控制方法

8、分析.設計上的鋼結構焊接變形控制分析鋼結構由于本身固有的屬性，有著成材后不易修復的特點。如果鋼材料在設計過程中就存在不足和缺陷，那么焊接變形便會不可避免。而這時的誤差只能依靠人工修復，如果設計存在嚴重缺陷，那么鋼材料只能回爐從造了。設計上的缺失會導致鋼材料在焊接變形中的不可控制，而合理科學的設計則會大大降低焊接的難度，將焊接過程中的變形減少到最低。.施工過程中的焊接變形控制分析在鋼材料的施工和焊接過程中，焊縫的不同形式和節(jié)點的不同構造是鋼材料焊接施工的依據。對于焊縫要以對稱焊接的方法進行施工。而不對稱焊縫則需先對焊縫較少的一側優(yōu)先焊接，然后再進行另一側的施工。在焊接后所產生的變形角度，可以通過

9、焊接前的反變形方法對其進行合理的控制。而遇到T 形接頭板厚度相對較大時，通常情況下我們采用開坡口角進行焊縫對接。.熱處理措施當鋼材料直接作用在高溫下時，采取合理的熱處理措施既能消除變形和應力，又能防止產生變形時的裂紋。而普遍采用的方法是在焊接時采用預熱以及厚板下料的方法。對鋼材料焊接預熱時會有效降低熱影響區(qū)和焊接金屬的常規(guī)冷卻速度，抑制淬硬組織馬氏體的形成，從而減少了焊縫產生的較大應力，也避免了氣割邊緣。熱處理的措施是控制鋼結構焊接變形的重要方法之一，國內雖然早有應用，但由于專業(yè)和細節(jié)的不過關與不到位，總體上講，收效不大，故而培訓合格的專業(yè)技術人員，做好優(yōu)質的質檢工作便十分緊迫了。六、結束語通過對鋼結構焊接變形控制的相關研究，我們可以發(fā)現，該項工作的順利開展有賴于對其多項影響環(huán)節(jié)與因素的充分掌控，有關人員應該從鋼結構焊接過程的客觀實際情況出發(fā)，研究制定最為優(yōu)化可行的焊接變形控制實施策略。參考文獻：王