淺析鋼結構焊接變形的火焰矯正

宋長安

（安陽市高級技工學校，河南 安陽 455000）

近年來，在廠房建筑中鋼結構得到廣泛的應用。而鋼結構廠房的主要構件是焊接工字梁、柱、撐。這些構件在制作過程中都存在焊接變形問題，如果焊接變形不予以矯正，則不僅影響結構整體安裝，還會降低工程的安全可靠性。

焊接鋼結構產生的變形超過技術設計允許變形范圍，應設法進行矯正，使其達到符合產品質量要求。實踐證明，多數變形的構件是可以矯正的。矯正的方法都是設法造成新的變形來達到抵消已發生的變形。

在生產過程中普遍采用的矯正方法，主要有機械矯正、火焰矯正和綜合矯正。機械矯正是利用機械力的作用使焊件產生與焊接變形相反的塑性變形，并使兩者抵消從而達到消除焊接變形的一種方法，但該方法用于廠房的工字梁、柱、撐焊后的變形實施起來比較困難。火焰矯正是用氧-乙炔火焰或其他氣體火焰（一般采用中性焰），不均勻加熱的方式引起結構變形，來矯正原有的焊接殘余變形的一種方法。火焰矯正與機械矯正相比，它是一門較難操作的工作，方法掌握、溫度控制不當還會造成構件新的更大變形。因此，火焰矯正要有豐富的實踐經驗。

1 鋼結構焊接變形的火焰矯正

鋼結構的主要構件是焊接工字梁、柱、撐。焊接變形經常采用火焰矯正加熱方式有以下三種方法:（1）線狀加熱法。它是火焰沿著直線方向或者同時在寬度方向作橫向擺動的移動形成帶狀加熱的一種方法。（2）點狀加熱法。它是火焰加熱的區域為一個點或多個點，加熱點是直徑一般不小于15mm，點間距離應隨變形量的大小而變，殘余變形越大，點間距離越小，一般在50-100mm之間。（3）三角形加熱法。三角形加熱即加熱區呈三角形，加熱部位是在彎曲變形構件的凸緣，三角形的底邊在被矯正構件的邊緣，頂點朝內。火焰矯正時的加熱溫度（材質為低碳鋼）一般有以下三種:（1）低溫矯正 500～600度，冷卻方式:水；（2）中溫矯正 600～700 度，冷卻方式:空氣和水；（3）高溫矯正 700～800度，冷卻方式:空氣。火焰矯正時要注意加熱溫度不宜過高，過高會引起金屬變脆、影響沖擊韌性。16Mn在高溫矯正時不可用水冷卻，包括厚度或淬硬傾向較大的鋼材。

1.1 柱、梁、撐的彎曲變形

在翼緣板上，對著縱長焊縫，由中間向兩端作線狀加熱，即可矯正彎曲變形。為避免產生彎曲和扭曲變形，兩條加熱帶要同步進行。可采取低溫矯正或中溫矯正法。這種方法有利于減少焊接內應力，但這種方法在縱向收縮的同時有較大的橫向收縮，較難掌握。

翼緣板上作線狀加熱，在腹板上作三角形加熱。用這種方法矯正柱、梁、撐的彎曲變形，效果顯著，橫向線狀加熱寬度一般取20—90mm，板厚小時，加熱寬度要窄一些，加熱過程應由寬度中間向兩邊擴展。線狀加熱最好由兩人同時操作進行，再分別加熱三角形的寬度不應超過板厚的2倍，三角形的底與對應的翼板上線狀加熱寬度相等。加熱三角形從頂部開始，然后從中心向兩側擴展，一層層加熱直到三角形的底為止。加熱腹板時溫度不能太高，否則造成凹陷變形，很難修復。注意加熱時應采用中溫矯正，澆水要少。

1.2 柱、梁、撐腹板的波浪變形

矯正波浪變形首先要找出凸起的波峰，用圓點加熱法配合手錘矯正。加熱圓點的直徑一般為50～90mm，當鋼板厚度或波浪形面積較大時直徑也應放大，可按 d=（4δ＋10）mm（d 為加熱點直徑；δ為板厚）計算得出值加熱。烤嘴從波峰起作螺旋形移動，采用中溫矯正。當溫度達到600-700度時，將手錘放在加熱區邊緣處，再用大錘擊手錘，使加熱區金屬受擠壓，冷卻收縮后被拉平。矯正時應避免產生過大的收縮應力。矯完一個圓點后再進行加熱第二個波峰點，方法同上。為加快冷卻速度，可對Q235鋼材進行加水冷卻。這種矯正方法屬于點狀加熱法，加熱點的分布可呈梅花形或鏈式密點形。注意溫度不要超過750度。

1.3 梁、柱、撐翼緣板的角變形

在翼緣板上面（對準焊縫外）縱向線狀加熱（加熱溫度控制在650度以下），注意加熱范圍不超過兩焊腳所控制的范圍，所以不用水冷卻。線狀加熱時要注意:（1）不應在同一位置反復加熱；（2）加熱過程中不要進行澆水。這兩點是火焰矯正一般原則。

2 鋼結構焊接變形的火焰矯正注意事項

火焰矯正引起的應力與焊接內應力一樣都是內應力。不恰當的矯正產生的內應力與焊接內應力和負載應力迭加，會使柱、梁、撐的縱應力超過允許應力，從而導致承載安全系數的降低。因此在鋼結構制造中一定要慎重，盡量采用合理的工藝措施來減少變形。當不得不采用火焰矯正時應注意以下幾點:

2.1 烤火位置不得在主梁最大應力截面附近；

2.2 矯正處烤火面積在一個截面上不得過大，要多選幾個截面；

2.3 宜用點狀加熱方式，以改善加熱區的應力狀態；

2.4 加熱溫度最好不超過700度。

［1］鮑勇祥.焊接結構[M].中國勞動社會保障出版社，2009.

［2］鄧洪軍.焊接結構生產[M].2版.機械工業出版社，2009.