【摘要】本文分析了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素，著重論述了防治焊接變形的有效措施和方法，以供同仁參考借鑒。
【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；焊接；變形；防治措施 
　　引言： 
　　現(xiàn)階段，我國建筑鋼結(jié)構(gòu)飛速發(fā)展，各種焊接技術(shù)和方法日新月異。然而，在實(shí)際施工過程中，由于焊接產(chǎn)生的殘余變形和殘余應(yīng)力，嚴(yán)重影響著工程的制作精度，進(jìn)而會影響安裝進(jìn)度、質(zhì)量甚至?xí)䦟?dǎo)致承載力的大幅降低。對此，必須全面分析和了解各類焊接變形的成因，并采取一系列有效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。 
　　一、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形概述 
　　所謂焊接變形，就是指鋼結(jié)構(gòu)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(gòu)件中的殘余變形現(xiàn)象。在上述兩類變形中，焊接殘余變形是影響焊接質(zhì)量的主要因素，同時它也是破壞性最強(qiáng)的一種變形類型。 
　　焊接殘余變形對結(jié)構(gòu)的不同層次的影響分為整體變形和局部變形；根據(jù)變形的不同特點(diǎn)則可分為：彎曲變形、角變形、扭曲變形、收縮變形、波浪變形以及錯邊變形。在這些變形類型中，除了波浪變形和角變形屬于局部變形之外，其它類型的變形屬于整體變形。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變形類型多為整體變形。 
　　二、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形影響因素 
　　焊接過程中的熱變形和焊接構(gòu)件的剛性條件是影響焊接變形的兩個最根本因素。在焊接過程中的熱變形受到了構(gòu)件剛性條件的約束，出現(xiàn)了壓縮塑性變形，這就導(dǎo)致了焊接殘余變形。 
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　　首先，焊縫數(shù)量和斷面大小 
　　通常情況下，焊縫的數(shù)量越多，斷面尺寸越大，焊接變形也就越大。 
　　其次，焊接工藝和方法 
　　在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，不同的焊接方法，往往會產(chǎn)生不同的溫度場，因此所形成的熱變形也就不相同。一般來說，自動焊比手工焊加熱集中，受熱區(qū)窄，變形較小。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊絲細(xì)、電流密度大、加熱集中，所產(chǎn)生的變形小。 
　　另外，由于斷續(xù)焊、連續(xù)焊的溫度場不同，因而所產(chǎn)生的熱變形也不同。連續(xù)焊的一般大于斷續(xù)焊的變形。 
　　再次，焊接參數(shù) 
　　所謂的焊接參數(shù)就是指焊接電流、電弧電壓以及焊接速度。線能量愈大所產(chǎn)生的焊接變形也就越大。一般情況下，焊接變形會隨焊接電流以及電弧電壓的增大而增大，隨焊接速度增大而減小。在上述三個參數(shù)當(dāng)中，電弧電壓的作用最為明顯，因此，低電壓、高速、大電流密度的自動焊變形較小。 
　　最后，材料的熱物理性能 
　　不同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)、膨脹系數(shù)、比熱等各異，因而往往會產(chǎn)生不同的熱變形，進(jìn)而導(dǎo)致焊接變形的不同。 
　　（二）焊接構(gòu)件剛性系數(shù)的影響因素 
　　其一，裝配焊接程序。裝配焊接程序能引起構(gòu)件在不同裝配階段剛性和重心位置的改變，對控制構(gòu)件的焊接變形有很大的影響。一般來說，焊接構(gòu)件在拘束小的條件下，焊接變形大，反之則小。 
　　其二，胎夾具的應(yīng)用。采用胎夾具可以增加構(gòu)件的剛性，減少焊接變形。 
　　其三，構(gòu)件的形狀和尺寸。隨著構(gòu)件剛性的增加，焊接變形愈小。 
　　三、控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的方法 
　　一般情況下，控制焊接殘余變形必須從鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝兩個方面同時采取措施。 
　　首先，在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，除了要確保強(qiáng)度和使用性能滿足要求之外，還要滿足構(gòu)件制造過程中焊接變形最小及耗費(fèi)勞動工時最低的要求。焊接工藝是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)。合理的焊接工藝可以有效減少應(yīng)力集中，從而減少焊接變形。 
　　其次，為了控制構(gòu)件焊接變形，必須要采取有效措施。在實(shí)際操作過程中，可以將構(gòu)件分為若干小部件與構(gòu)件分段，從而使焊接變形分散在各個部件上，便于構(gòu)件變形的控制與矯正。另外，對每一條主要焊縫，盡可能選擇小的焊腳尺寸和短的焊縫，避免焊縫過分集中和交叉布置。除此之外，還要盡可能地采用寬而長的鋼板等，這些措施都能夠有效降低變形發(fā)生的幾率，便于矯正處理。 
　　除此之外，控制鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接變形的工藝方法還有以下幾種：采用自動埋弧焊和其它氣體保護(hù)焊工藝；在無裝配應(yīng)力強(qiáng)制下進(jìn)行構(gòu)件裝配；盡可能合理運(yùn)用剛性固定法，反變形法；合理選擇焊接規(guī)范參數(shù)和裝配焊接順序。 
　　1、利用裝配和焊接順序來控制變形； 
　　焊接順序是影響焊接結(jié)構(gòu)變形的主要因素之一，采用合理的裝配和焊接程序來減少變形，是一種防止變形發(fā)生的好辦法。安排焊接順序時應(yīng)注意下列原則： 
　　首先，要盡量采用對稱焊接。對于具有對稱焊縫的工作，最好由成對的焊工對稱進(jìn)行焊接，從而使由各焊縫所引起的變形相互抵消一部分。 
　　其次，對某些焊縫布置不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)先焊焊縫相對較少的一側(cè)。 
　　再次，依據(jù)不同焊接順序的特點(diǎn)，以焊接程序控制焊接變形量。常見的焊接順序有分段退焊法、分中分段退焊法、跳焊法、交替焊法以及分中對稱法五種。 
　　2、剛性固定法 
　　剛性固定法對于減小變形很有效，而且在進(jìn)行焊接時不必過分考慮焊接順序。但是有些大件不容易固定，且焊接完成撤除固定后，焊件還有少許變形和較大的殘余應(yīng)力。一般來說，這種方法適用于焊接厚度小于6mm及韌性較好的薄壁材料，該方法與反變形法配合使用能夠達(dá)到較好的效果。對于形狀復(fù)雜、尺寸不大且成批生產(chǎn)的焊件，通�？梢栽O(shè)計(jì)一個能夠轉(zhuǎn)動的專用焊接胎具，防止變形的同時又能提高生產(chǎn)率。另外，在工件較大、數(shù)量又不多的情況下，通常可以在容易發(fā)生變形的部位臨時焊上一些支撐或拉桿，增加工件的剛性，有效減少焊接變形。 
　　3、散熱法 
　　散熱法也被稱為強(qiáng)迫冷卻法，就是將焊接處的熱量迅速散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減少，達(dá)到減小焊接變形的目的。這種方法相對比較麻煩，一般不宜用于對于淬火傾向大的鋼材，否則易裂。 
　　4、錘擊焊縫法 
　　所謂錘擊焊縫法，就是用圓頭小錘對焊縫敲擊，以減少焊接變形和應(yīng)力。錘擊時用力要均勻，一般采用0.5Kg―1.0Kg的手錘，其端部為R=3―5mm的圓角。底層和表面焊道一般不錘擊，以防止金屬表面冷作硬化。 
　　5、反變形法 
　　在焊前進(jìn)行裝配時，預(yù)置反方向的變形量為抵消（補(bǔ)償）焊接變形，這種方法叫做反變形法。 
　　四、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件焊接變形的矯正 
　　鋼結(jié)構(gòu)的建造過程中，盡管在其構(gòu)件設(shè)計(jì)和施工工藝上采取了相應(yīng)措施來控制焊接變形，但由于焊接過程的特點(diǎn)和施工工藝的復(fù)雜性，產(chǎn)生焊接變形仍是不可避免的。因此，對出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)要求的焊接變形必須進(jìn)行矯正。 
　　矯正工藝只限于矯正焊接構(gòu)件的角變形、彎曲 變形、波浪變形等局部變形，對于構(gòu)件結(jié)構(gòu)的整體變形如縱向和橫向收縮只能通過下料或裝配時預(yù)放余量來補(bǔ)償。 
　　其一，機(jī)械矯正法 
　　機(jī)械矯正法主要是通過利用外力，使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，通過二者的相抵消，從而達(dá)到消除焊接變形的目的。這種矯正法一般情況下適用于工字梁、T型梁以及機(jī)座等一些簡單的小結(jié)構(gòu)。 
　　其二，火焰矯正法 
　　所謂火焰矯正法，就是指利用不均勻的加熱使結(jié)構(gòu)獲得反向的變形來補(bǔ)償或者是抵消原來的焊接變形。一般來說，火焰加熱的方式有以下三種： 
　　1、點(diǎn)狀加熱，這種加熱即加熱區(qū)為―圓點(diǎn)； 
　　2、線狀加熱，即沿直線方向移動或在寬度方向上作橫向擺動； 
　　3、三角形加熱，顧名思義，加熱區(qū)域?yàn)楱D三角形。 
　　結(jié)語： 
　　綜上所述，由于材料、結(jié)構(gòu)以及焊接工藝等因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)焊接容易發(fā)生變形，進(jìn)而不僅會對鋼結(jié)構(gòu)的尺寸精度、外形的美觀造成影響，而且還會影響工程質(zhì)量。因此，在實(shí)際操作過程中必須要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極采用科學(xué)合理工藝，盡可能減少構(gòu)件變形。