盧進(jìn)起 ，常德志 ，曲鋒軍

（北方工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050011）

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的原因

為了達(dá)到合理控制焊接變形的目的，近些年來，施工和技術(shù)人員對焊機(jī)變形的影響因素進(jìn)行了比較深入的調(diào)查。研究發(fā)現(xiàn)影響鋼結(jié)構(gòu)焊機(jī)變形的因素不但數(shù)量多，而且有時會有交叉影響。具體的影響因素有以下幾個方面：

第一，融合線以內(nèi)的鋼材焊縫截面積的大小可能會影響焊接變形的嚴(yán)重程度，焊接截面積的大小與焊接變形的嚴(yán)重程度成正比。

第二，焊接時進(jìn)行的熱輸入量越大，會使受熱的區(qū)域隨之?dāng)U大，這樣將會導(dǎo)致焊接處的體積和角度產(chǎn)生變化。

第三，部件在焊接之前需要進(jìn)行預(yù)熱，但是如果預(yù)熱的溫度過高，甚至達(dá)到焊接溫度的話，同樣會導(dǎo)致熱輸入量的過量，導(dǎo)致焊接位置產(chǎn)生形變。

第四，不同的焊接方法可能導(dǎo)致不同的形變程度。在鋼結(jié)構(gòu)焊接經(jīng)常使用的幾種電焊方法中，導(dǎo)致焊接形變嚴(yán)重程度由大到小可以排列為：埋弧焊接法、手工電弧焊接法、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法。

第五，焊接的手法以及鋼材料對焊接變形也會產(chǎn)生一定影響。由于焊接中測量偏差導(dǎo)致焊接位置不對稱，或是焊接時力度把握不穩(wěn)，可能導(dǎo)致不同程度的形變。其次，鋼材的自身性質(zhì)也是重要的影響因素，鋼材料的形狀、截面形狀、截面大小等因素決定了鋼材剛性的好壞，剛性好的鋼材不容易產(chǎn)生形變。

第六，部件的裝配和焊接順序也影響鋼結(jié)構(gòu)的變形程度。使鋼結(jié)構(gòu)形變最小的焊接和裝配最佳順序?yàn)椋合妊b配后焊接，先整體裝配后局部裝配。

第七，使用的焊接材料的膨脹系數(shù)不同也會產(chǎn)生不同的焊接效果，因?yàn)楹附硬牧洗鏌崦浝淇s現(xiàn)象，高溫受熱焊接之后再降溫的話，體積就會有所變化，所以膨脹系數(shù)越大的焊接材料產(chǎn)生的形變也就越明顯。

以上幾種焊接過程中的影響因素只是單一方面的因素，在不同條件和不同情況下，不同的影響因素還可能會交叉影響焊接產(chǎn)生的形變。但是為了更好的控制這些因素綜合影響，必須采取一些控制措施來避免每一種單一因素的發(fā)生。只有這樣才能從整體上提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量和精度。

2 對于控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的幾點(diǎn)思考

2.1 從設(shè)計(jì)上控制鋼結(jié)構(gòu)焊接的形變變形

鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種以設(shè)計(jì)為亮點(diǎn)的建筑，華麗的設(shè)計(jì)不僅僅能夠使鋼結(jié)構(gòu)變得壯觀和美麗，科學(xué)合理的對對鋼結(jié)構(gòu)的體系進(jìn)行設(shè)計(jì)還能夠從基本上對鋼結(jié)構(gòu)焊接產(chǎn)生形變的事實(shí)起到控制作用。

第一，最大可能的減少焊接點(diǎn)的數(shù)量，盡量將焊點(diǎn)的尺寸降低。道理不難理解，過多的焊點(diǎn)就需要進(jìn)行對鋼材進(jìn)行多次加熱，焊接尺寸過大的話，加熱時間也就越長，必然會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)焊接產(chǎn)生的變形更嚴(yán)重。

第二，對于鋼結(jié)構(gòu)建筑中受力比較大的位置，比如建筑的大梁和承重柱，對其焊接時的設(shè)計(jì)需要特別重視焊點(diǎn)的對稱問題，盡量將焊點(diǎn)與鋼材截面的中軸設(shè)計(jì)的比較接近，防止重要部分的變形非常重要。

第三，針對鋼材焊接時的截面的尺寸和形狀合理的選擇焊接材料和焊接方法，這樣可以最大程度的減少焊接面積和鋼材的受熱時間，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體承載能力。

第四，設(shè)計(jì)焊點(diǎn)時盡量將焊點(diǎn)分散，且遠(yuǎn)離部件的交叉點(diǎn)。如果過多的焊點(diǎn)集中在雙向或是三向交叉點(diǎn)的話，必然會導(dǎo)致該點(diǎn)變形相對嚴(yán)重、剛性大幅度下降，分散焊點(diǎn)還可以將鋼材的受熱區(qū)域分散開來，從而避免鋼材由于來不及散熱就進(jìn)行二次加熱導(dǎo)致的形變。

第五，鋼結(jié)構(gòu)建筑中受力比較大的位置應(yīng)該盡量避免進(jìn)行焊接，及時焊接沒產(chǎn)生變形，出現(xiàn)焊點(diǎn)的鋼材的應(yīng)力能力也大打折扣。為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)減少應(yīng)力點(diǎn)的焊接。

第六，最后就是要盡量減少難度比較高的焊點(diǎn)，因?yàn)楦唠y度焊點(diǎn)本來就不好操作，如果焊工的技術(shù)達(dá)不到要求，或是馬虎操作的話，很可能導(dǎo)致焊點(diǎn)的質(zhì)量也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。如果這種高難度焊接點(diǎn)的設(shè)立不可避免，則盡量選擇技術(shù)更高的焊工操作。

2.2 在操作過程中控制鋼結(jié)構(gòu)焊接形變

除了在設(shè)計(jì)時注意鋼結(jié)構(gòu)的焊接問題，更重要的就是在整個施工過程中要不斷提高焊接的技術(shù)和工藝將每一個焊點(diǎn)處理的更精細(xì)。

第一，如果焊點(diǎn)中有對稱存在的，必須使用對稱式的焊接手段。因?yàn)樵谕粔K鋼材上，首先進(jìn)行焊接的位置更容易產(chǎn)生形變，所以如果依次進(jìn)行焊接的話鋼材的形變會難以控制，而對稱焊法則可以避免這一現(xiàn)象。

第二，如果焊點(diǎn)是不對稱的，排列比較雜亂，則從兩端開始焊接，先焊一段，然后再焊接離上一個焊點(diǎn)較遠(yuǎn)的位置，以避免鋼材的重復(fù)受熱產(chǎn)生形變。

第三，如果可以預(yù)計(jì)到焊接處的變形角度和方向，在焊接前或是焊接后可以進(jìn)行反向的加熱來進(jìn)行平衡。

第四，鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中盡量從縱向進(jìn)行焊接，如果需要橫向進(jìn)行的話，盡量添加強(qiáng)肋進(jìn)行固定，防止焊接過程中出現(xiàn)變形。

第五，如果T形接頭板厚度過大的話，則可以利用開坡口角進(jìn)行處理。

第六，如果焊接之前可以預(yù)測到部件可能會出現(xiàn)體積收縮，最好的處理方法就是在焊接前構(gòu)件進(jìn)行一段長度的預(yù)留，這樣可以從一定程度上補(bǔ)償材料體積或長度上的不足。

3 意義總結(jié)

通過本文的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中有受到很多內(nèi)部或是外部的影響導(dǎo)致鋼材和部件出現(xiàn)不可控制的形變。但是鋼結(jié)構(gòu)焊接形變的事實(shí)并非難以處理，只要從設(shè)計(jì)上盡量注意放置焊點(diǎn)的位置和接口的處理，在施工中提高焊接工藝和技巧，我們就可以最大程度上對這種現(xiàn)象進(jìn)行有效地控制。

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