摘要：鋼件焊接施工是現(xiàn)在比較常見的一種技術(shù)，在構(gòu)件焊接過程中往往會因為急劇非平衡解熱與冷卻，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常明顯的焊接殘余變形，對整個構(gòu)件的設(shè)計、制作生產(chǎn)以及使用的可靠性有著密切的聯(lián)系。造成焊接變形的原因很多，在焊接過程中管理工作稍有漏洞，就會出現(xiàn)變形病害，必須要確定變形出現(xiàn)的原因，并確定合理的措施進行改善。本文對焊接變形原因以及預(yù)防措施進行了分析。

關(guān)鍵詞：焊接變形；構(gòu)件；影響因素

焊接為鋼結(jié)構(gòu)制作與連接的主要技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝工藝中。受焊接施工特點影響，對焊接施工技術(shù)有較高的要求，管理工作不到位，就會出現(xiàn)焊接變形，不但會對鋼結(jié)構(gòu)外觀以及使用性能造成影響，嚴重的甚至?xí)?dǎo)致整個焊件報廢，影響企業(yè)經(jīng)濟效益。因此，在鋼構(gòu)件焊接施工時，必須要明確各項影響因素，并做焊接技術(shù)的控制，提前預(yù)防變形病害的發(fā)生，保證焊接結(jié)果滿足要求。

1.焊接變形概述

焊接技術(shù)主要作用是完成鋼結(jié)構(gòu)的制作，已經(jīng)完成構(gòu)件的連接，在焊機而過程中，構(gòu)件局部受到高溫加熱，以及焊機而后的快速冷卻，容易在構(gòu)件的焊縫附近以及母材近縫處產(chǎn)生熱應(yīng)力變形與壓縮塑性應(yīng)力變形，整個過程在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生了內(nèi)應(yīng)力，最終會導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生變形[1]。常見的構(gòu)件變形有彎曲變形、縱向變形、橫向變形以及扭曲變形等，在實際施工過程中對于不同構(gòu)件的焊接處理，往往出現(xiàn)的變形是相互影響的，并不是完全獨立的存在。造成焊接變形的原因很多，對構(gòu)件的制作生產(chǎn)以及使用造成的影響比較大，為保證構(gòu)件處理效果，必須要確定造成焊接變形的原因，并選擇合適的措施進行管理，減少變形情況的發(fā)生。

2.焊接變形原因分析

2.1結(jié)構(gòu)因素

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計合不合理對焊接變形存在很大的影響，隨著拘束度不斷增加，焊接殘余應(yīng)力也在增加，而焊接變形則逐漸減少。構(gòu)件在發(fā)生焊接變形時，其本身的拘束度在不斷變化。一般情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計相對復(fù)雜的構(gòu)件，在焊接過程中其拘束度占有主導(dǎo)地位，焊接時拘束度的變化也會受結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜程度而增加。因此，在對結(jié)構(gòu)設(shè)計相對復(fù)雜的構(gòu)件進行焊接時，會選擇用筋板與加強板來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與剛性，與普通設(shè)計構(gòu)件相比，焊接工作量更大，并且對于部分拘束度發(fā)生變化比較大的部位，如筋板、加強板等，增加了焊接變形與控制的難度[2]。因此，為減少焊接變形情況的發(fā)生，應(yīng)做好對構(gòu)件設(shè)計的優(yōu)化。

2.2方法因素

不同的鋼構(gòu)件焊接處理時選擇的方法不同，造成的影響也就不同，例如在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接時，一般會選擇用埋弧焊、手工電弧焊以及CO2氣體保護焊等，在焊接時除了會產(chǎn)生電渣，埋弧焊處理時會還會伴隨著大量的輸熱量，并且在其他條件相同的情況下，收縮變形最大[3]。在對鋼構(gòu)件進行焊接時，如果電流大、焊條直徑粗等特點，導(dǎo)致焊接速度降低，很有可能加大焊接縫。或者在對厚鋼板進行焊接時，以手工焊接方法最佳，與自動焊接方式相比引起的變形量要更小。對于部分需要采取多層焊接處理時，應(yīng)著重注意第一層焊接處理，一般情況下首層焊接收縮變形情況最大，第二層與第三層只占到第一層變形的20%和5%～10%，因此應(yīng)合理控制焊接層數(shù)，隨著焊層數(shù)的增加焊接變形越明顯。

2.3接頭因素

在焊縫截面積、焊接熱輸入等方面因素相同時，不同的接頭形式對縱向、橫向以及角變形量造成的影響不同，常用的焊接方式包括角焊、堆焊等。第一，在進行表面堆焊時，焊縫金屬橫向變形受縱橫向母材約束，焊縫收縮時還會受到深度以及板厚等因素影響，變形情況比較小。第二，T形角接接頭與搭接接頭焊接施工時，橫向收縫值與角焊縫面積成正比，與板厚成反比。

3.焊接變形處理預(yù)防措施分析

3.1加強設(shè)計管理

首先，應(yīng)合理選擇焊接形式與尺寸，焊接尺寸直接影響到焊接變形情況，并且焊縫尺寸越大工作量越大，因此在保證結(jié)構(gòu)承載能力的基礎(chǔ)上，在進行設(shè)計時應(yīng)盡量選擇用小的焊縫尺寸。其中，對于受力比較大的十字接頭與丁字接頭，在進行設(shè)計時，應(yīng)保證在強度相同的條件下，選擇用開坡口的焊縫，可以有效減小焊縫變形。其次，應(yīng)合理確定焊縫位置，盡量將其安排在對稱于界面中性軸的位置，或者時盡量將焊縫接近中性軸，可以有效改善梁、柱等類型結(jié)構(gòu)的撓曲變形。最后，應(yīng)盡量減少不必要的焊縫，控制好筋板的形狀，合理選擇筋板設(shè)置位置，減少焊縫數(shù)量，減少構(gòu)件的焊接施工，進而能夠有效預(yù)防焊縫變形情況的發(fā)生。

3.2加強工藝管理

首先，在焊接施工前應(yīng)做好預(yù)防工作，包括預(yù)防變形、預(yù)防拉伸以及剛性固定組裝等。其中，預(yù)防變形即提前預(yù)測焊接變形的大小與方向，然后在待焊構(gòu)件裝配時造成與焊接殘余變形大小相同并且方向相反的預(yù)變形量，保證可以在焊接后殘余變形與預(yù)變形量相互抵消，使構(gòu)件恢復(fù)早設(shè)計要求的幾何尺寸與形狀。其次，在構(gòu)件焊接過程中，應(yīng)結(jié)合實際需求合理選擇焊接方式，并確定焊接規(guī)范參數(shù)、焊接順序，并采用隨焊兩側(cè)加熱、隨焊跟蹤激冷等措施。一般情況下可以選擇用線能量比較低的焊接方式，可以有效防止焊接變形，而選擇用隨焊兩側(cè)加熱、隨焊跟蹤激冷等措施，可以有效降低殘余應(yīng)力并減小焊接變形。最后，構(gòu)件焊接處理完畢后，通過合理的矯正措施來減小或者消除存在的參與變形，矯正方法主要分為加熱矯正法與機械矯正法兩種，其中加熱矯正法又可分為整體加熱與局部加熱，而機械矯主要包括靜力加壓矯正法、錘壓法以及焊縫滾壓法。

4.結(jié)束語

焊接是鋼構(gòu)件處理的主要技術(shù)之一，為避免焊接變形的發(fā)生，應(yīng)采取合理的焊接節(jié)點構(gòu)造設(shè)計措施與技術(shù)措施，爭取更好的完成鋼結(jié)構(gòu)焊接變形額控制，保證施工處理結(jié)果滿足工程質(zhì)量要求。就焊接變形現(xiàn)狀來看，雖然取得了一定的效果，但是還需要做進一步的研究，通過對各類影響因素的分析，爭取能夠更好的完成焊接變形的控制。

參考文獻：

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[2]吉沐園.薄不銹鋼板激光焊接變形分析及控制[D].江南大學(xué)，2011，32：65-66.

[3]盛陳.起重機塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)焊接變形分析及控制方法[J].工程機械與維修，2013，08：22-23.

作者簡介：王鐸，助理工程師 。