【摘要】作為鋼結(jié)構(gòu)制作和連接的主要技術(shù)，焊接已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝工藝之中。而焊接對鋼結(jié)構(gòu)來說是一把雙刃劍，它成就了鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的高速度，但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接時產(chǎn)生的變形問題，也會極大地影響鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，嚴重的話甚至會導致焊件報廢，給企業(yè)造成直接經(jīng)濟損失。本文主要在鋼結(jié)構(gòu)焊接變形類型的基礎(chǔ)上，提出了控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的對策，有助于鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的提升。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；焊接；變形；種類；控制
前言
鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)變形是不可避免的，但可以通過合理的施工措施來予以控制。作為鋼結(jié)構(gòu)制作和連接的主要技術(shù)，焊接已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝工藝之中。然而，焊接中產(chǎn)生的變形問題不僅影響了鋼結(jié)構(gòu)的外觀和使用性能，給企業(yè)造成直接經(jīng)濟損失。特別是在大型鋼結(jié)構(gòu)件的焊接作業(yè)中，這一問題表現(xiàn)得尤其突出。有鑒于此，必須對焊接變形不同類型和原因進行全面分析，并采取有力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，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。在大多數(shù)的情況下，通過采取適當?shù)暮附庸?jié)點構(gòu)造設(shè)計措施和技術(shù)措施，可以有效地控制鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形，以達到確保工程質(zhì)量的目的。但由于材料、結(jié)構(gòu)以及焊接施工現(xiàn)場環(huán)境等因素的復雜多變，還應(yīng)該在實踐中不斷總結(jié)和積累焊接經(jīng)驗，提高控制焊接應(yīng)力和焊接變形技術(shù)水平。
一、鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的類型及產(chǎn)生的因素分析與研究
對于鋼結(jié)構(gòu)的整個焊接過程來說，是一個高溫加熱的過程。在這個過程中，溫度最高的點為焊縫金屬熔點處的溫度。熔池附近溫度由熔點逐漸降低直到變?yōu)槭覂?nèi)溫度。由于熔點處的極高溫度使金屬膨脹，與附近金屬的低溫產(chǎn)生沖擊使之無法自由膨脹，這就造成了焊接的塑性變形。焊接變形即是整體結(jié)構(gòu)在焊接時產(chǎn)生的收縮變形。對于鋼結(jié)構(gòu)而言，它不僅具有質(zhì)量輕強度高的優(yōu)點，同時又有運輸施工方便、較好的塑性等優(yōu)點。所以鋼結(jié)構(gòu)在當代社會中的建筑行業(yè)中起到了越來越大的作用。由于結(jié)構(gòu)復雜的鋼結(jié)構(gòu)所需要的焊接工作量極大，所以說很難控制在焊接過程中所產(chǎn)生的收縮變形量，如果收縮變形過多就會對鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生影響。如何在鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程中控制好收縮變形量是一個重要的課題。綜上所述，建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接精確度的保證，需要從施工設(shè)計、焊接計量到焊接檢查等每個環(huán)節(jié)的認真、高質(zhì)量完成。在鋼結(jié)構(gòu)焊接成因分析的基礎(chǔ)上，要做好對成因性質(zhì)的分析，從導致鋼結(jié)構(gòu)焊接變形成因的根源，來有效的控制焊接變形的產(chǎn)生。從鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的人為因素，來做好鋼結(jié)構(gòu)焊接的管理和控制。從而保證鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。在鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中，焊接變形直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的使用價值及質(zhì)量。
鋼結(jié)構(gòu)焊接變形可以按照變形外觀形式分為橫縱向變形、角變形、螺旋形變形、撓曲變形、波浪變形、錯邊變形等。這是由焊接方法、工藝手段及焊接位置等不同因素決定的。在這些變形之中，橫向、縱向、撓曲及角變形是在焊接過程中最為普遍常見的。
1、縱橫向收縮變形
對鋼結(jié)構(gòu)焊接之后，若收縮變形產(chǎn)生在焊縫的軸向方向上，稱之為縱向變形。若收縮變形產(chǎn)生在焊縫的垂直方向上，稱之為橫向變形。橫縱向變形是由焊縫熔點處的受熱膨脹與周圍低溫金屬沖擊產(chǎn)生的。
2、角變形
焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生的角位移。產(chǎn)生原因主要是由于沿板厚方向焊縫收縮變形量的不同造成。
3、螺旋形變形
焊件在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的扭曲變形。產(chǎn)生原因主要是由于焊縫角變形沿長度上的分布不均勻性和工件的縱向錯邊造成的。
4、撓曲變形
若焊接之后，相近的焊縫的收縮變形程度不同或者一條焊縫產(chǎn)生變形而另一側(cè)未產(chǎn)生變形，這就會造成焊縫在外觀上存在撓曲現(xiàn)象，稱之為撓曲變形。
5、波浪變形
對于薄板鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程中，由于焊縫存在內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的波浪形收縮變形，稱之為波浪變形。
二、鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中變形控制對策分析與研究
對于上述不同類型的焊接變形，變形原因可以簡單的概括為以下幾個方面：第一，溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的不均膨脹，這是構(gòu)件的在焊接過程中受熱不均而引起的。第二，殘余應(yīng)力變形，當受熱不均引起的溫度應(yīng)力使構(gòu)件產(chǎn)生塑性變形之后，在溫度逐漸回復到室內(nèi)溫度的過程中，產(chǎn)生的新內(nèi)應(yīng)力使構(gòu)件發(fā)生變形。我們可以根據(jù)對焊接變形的分析有重點的對焊接過程進行控制，盡量減小變形收縮量。對于在焊接過程如何控制焊接變形，可以采取以下措施方法：選擇合理的焊縫位置、焊接方式、焊接順序，采用反變形焊接，采用剛性固定焊接，這些措施都可以有效的減少焊接過程中所產(chǎn)生的變形，保證鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
1、對于焊縫的合理選擇
為了達到減少梁或者柱等構(gòu)件撓性變形收縮量的目的，應(yīng)該盡量將焊縫置于截面中性軸或者對稱于中性軸。對于焊接方法的選擇：①為盡量減少焊接變形，所選擇的焊接方法的線能量越低越好。②在對H型鋼翼板與腹板的焊接，應(yīng)該選用埋弧自動焊。③在對不同截面積的構(gòu)件焊接中，為減少焊接變形發(fā)生及減小焊接線能量，對于小截面焊縫進行CO2焊打底，對蓋面采用手弧焊方式。④在對H型鋼氣割成T型鋼時不能有間斷，這樣可以確保氣割過程中有相同的熱膨脹量。對于焊接順利的合理選擇：在焊接過程中，選用上下對角焊接的順序可以保持構(gòu)件的平直性，抵消焊縫所引起的撓曲變形，保證受熱均勻性以減小收縮變形量。類似的焊接順序同樣適用于筋板等多種構(gòu)件。
2、在焊接過程中，最普遍采用的焊接方法為反變形法
反變形焊接方法的具體步驟是：在焊接之前對于焊縫結(jié)構(gòu)的大小及位置進行準確的預估，在實際的裝配過程中對于焊縫施加一個相反的變形，用于抵消焊接變形收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力，確保構(gòu)件在焊接之后的質(zhì)量要求。若不能對構(gòu)件進行反變形法焊接，可以采用剛性固定的方法進行焊接。即是確保構(gòu)件盡量固定的情況下對焊接變形進行限制。
3、對于焊接工作，要做好焊接前，焊接中，焊接后各項檢測控制
在焊接前需要準確測量構(gòu)件的中心線、長度、標高等。在焊接過程中，需要采用合理的焊接手段及順序，隨時觀察焊接質(zhì)量，如若發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，應(yīng)該及時的采取補救措施。焊接工作完成后，要對構(gòu)件進行再次測量確認，保證焊接工作的質(zhì)量。
4、焊接件矯正措施
第一，利用壓力機或者撐直機來糾正鋼結(jié)構(gòu)焊接變形。比如，將壓力機放在變形構(gòu)件兩邊，對準凸出部位慢壓，以此來矯正變形。第二，焊接施工完成后，利用高溫火焰反其道矯正變形，對焊接變形位置輸入熱量，加熱到塑性狀態(tài)，就會產(chǎn)生一定的收縮差，變形會向相反方向發(fā)生變形，以此來矯正變形。
結(jié)語
本文在分析鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形的基礎(chǔ)上，簡單的闡述了提高焊接質(zhì)量、減小焊接變形的幾種常用方法，希望焊接工作者可以在實踐工作中總結(jié)出有意義的焊接方法，不斷的提供鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。在大多數(shù)的情況下，通過采取適當?shù)暮附庸?jié)點構(gòu)造設(shè)計措施和技術(shù)措施，可以有效地控制鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形，以達到確保工程質(zhì)量的目的。但由于材料、結(jié)構(gòu)以及焊接施工現(xiàn)場環(huán)境等因素的復雜多變，還應(yīng)該在實踐中不斷總結(jié)和積累焊接經(jīng)驗，提高控制焊接應(yīng)力和焊接變形技術(shù)水平。
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