淺析鋼結構焊接變形及其控制方法

盧進起 ，常德志 ，曲鋒軍

（北方工程設計研究院有限公司，河北 石家莊 050011）

1 鋼結構焊接變形的原因

為了達到合理控制焊接變形的目的，近些年來，施工和技術人員對焊機變形的影響因素進行了比較深入的調查。研究發現影響鋼結構焊機變形的因素不但數量多，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，融合線以內的鋼材焊縫截面積的大小可能會影響焊接變形的嚴重程度，焊接截面積的大小與焊接變形的嚴重程度成正比。

第二，焊接時進行的熱輸入量越大，會使受熱的區域隨之擴大，這樣將會導致焊接處的體積和角度產生變化。

第三，部件在焊接之前需要進行預熱，但是如果預熱的溫度過高，甚至達到焊接溫度的話，同樣會導致熱輸入量的過量，導致焊接位置產生形變。

第四，不同的焊接方法可能導致不同的形變程度。在鋼結構焊接經常使用的幾種電焊方法中，導致焊接形變嚴重程度由大到小可以排列為：埋弧焊接法、手工電弧焊接法、二氧化碳氣體保護焊接法。

第五，焊接的手法以及鋼材料對焊接變形也會產生一定影響。由于焊接中測量偏差導致焊接位置不對稱，或是焊接時力度把握不穩，可能導致不同程度的形變。其次，鋼材的自身性質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生形變。

第六，部件的裝配和焊接順序也影響鋼結構的變形程度。使鋼結構形變最小的焊接和裝配最佳順序為：先裝配后焊接，先整體裝配后局部裝配。

第七，使用的焊接材料的膨脹系數不同也會產生不同的焊接效果，因為焊接材料存熱脹冷縮現象，高溫受熱焊接之后再降溫的話，體積就會有所變化，所以膨脹系數越大的焊接材料產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生。只有這樣才能從整體上提高鋼結構建筑的整體質量和精度。

2 對于控制鋼結構焊接變形的幾點思考

2.1 從設計上控制鋼結構焊接的形變變形

鋼結構建筑是一種以設計為亮點的建筑，華麗的設計不僅僅能夠使鋼結構變得壯觀和美麗，科學合理的對對鋼結構的體系進行設計還能夠從基本上對鋼結構焊接產生形變的事實起到控制作用。

第一，最大可能的減少焊接點的數量，盡量將焊點的尺寸降低。道理不難理解，過多的焊點就需要進行對鋼材進行多次加熱，焊接尺寸過大的話，加熱時間也就越長，必然會導致鋼結構焊接產生的變形更嚴重。

第二，對于鋼結構建筑中受力比較大的位置，比如建筑的大梁和承重柱，對其焊接時的設計需要特別重視焊點的對稱問題，盡量將焊點與鋼材截面的中軸設計的比較接近，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，從而提高了鋼結構建筑的整體承載能力。

第四，設計焊點時盡量將焊點分散，且遠離部件的交叉點。如果過多的焊點集中在雙向或是三向交叉點的話，必然會導致該點變形相對嚴重、剛性大幅度下降，分散焊點還可以將鋼材的受熱區域分散開來，從而避免鋼材由于來不及散熱就進行二次加熱導致的形變。

第五，鋼結構建筑中受力比較大的位置應該盡量避免進行焊接，及時焊接沒產生變形，出現焊點的鋼材的應力能力也大打折扣。為了保證施工質量，應減少應力點的焊接。

第六，最后就是要盡量減少難度比較高的焊點，因為高難度焊點本來就不好操作，如果焊工的技術達不到要求，或是馬虎操作的話，很可能導致焊點的質量也達不到標準。如果這種高難度焊接點的設立不可避免，則盡量選擇技術更高的焊工操作。

2.2 在操作過程中控制鋼結構焊接形變

除了在設計時注意鋼結構的焊接問題，更重要的就是在整個施工過程中要不斷提高焊接的技術和工藝將每一個焊點處理的更精細。

第一，如果焊點中有對稱存在的，必須使用對稱式的焊接手段。因為在同一塊鋼材上，首先進行焊接的位置更容易產生形變，所以如果依次進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象。

第二，如果焊點是不對稱的，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較遠的位置，以避免鋼材的重復受熱產生形變。

第三，如果可以預計到焊接處的變形角度和方向，在焊接前或是焊接后可以進行反向的加熱來進行平衡。

第四，鋼結構焊接過程中盡量從縱向進行焊接，如果需要橫向進行的話，盡量添加強肋進行固定，防止焊接過程中出現變形。

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行處理。

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

3 意義總結

通過本文的分析，我們可以發現鋼結構焊接過程中有受到很多內部或是外部的影響導致鋼材和部件出現不可控制的形變。但是鋼結構焊接形變的事實并非難以處理，只要從設計上盡量注意放置焊點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象進行有效地控制。

[1]潘可明，紀榮洋.鋼結構焊接變形的原因及校正[J].科技致富向導，2011，(14):136.

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