鋼結構焊接變形的成因與控制研究

摘要：對于鋼結構來說，焊接是不可缺少的，但是在焊接時會導致變形現象發生，焊接變形對鋼結構具體的建造周期以及使用壽命都有著重要的意義。本文首先介紹了鋼結構焊接變形的分類和成因，然后對其控制措施進行闡述。

關鍵詞：鋼結構；焊接；變形；成因；控制

鋼結構質地輕便，且具有良好的性能，被廣泛應用于工業生產以及建筑施工中。鋼結構在使用前，要對其進行焊接處理。所以，焊接的質量直接影響了鋼結構性能。在具體的焊接過程中，因為受到各個因素的作用，經常會有焊接變形現象發生，從而對鋼結構質量造成影響，因此，要采取措施，避免變形現象發生。

一、分類及成因

對于鋼結構而言，結合其變形的外觀，能夠將變形現象分成這幾種：第一，角變形；第二，錯邊變形；第三，撓曲變形；第四，波浪變形；第五，螺旋變形；第六，橫縱向變形。影響其變形的主要因素有焊接工藝以及焊接位置還有焊接方法等。在這些變形種類中，最為常見的是角變形以及縱橫向變形和撓曲變形。

1.關于角變形。在對鋼結構進行焊接時，鋼構件受平面焊縫影響，導致角位移現象的發生，原因是鋼結構中沿著板厚方向的相關焊接縫中出現收縮變形的現象，另外，如果焊接順序不對或者是操作人員沒有使用較好的焊接方法也會導致角變形現象的發生。

2.關于錯邊變形。操作人員在對兩個鋼結構進行焊接時，因為兩者之間受到的具體熱力不一樣，會使兩個鋼結構在長度和高度方面產生一定的差異，從而發生錯位現象，也就是錯邊變形。因為兩者的剛性是不同的，所以其收縮變形也不同，從而導致錯邊變形現象的發生。

3.關于撓曲變形。在對鋼結構進行焊接后，鄰近的焊接縫中有變形現象發生，導致相鄰焊縫之間沒有相同變形，使鋼結構在外觀上有撓曲現象發生。鋼結構具體的材料質量與這一現象有著極大的關系。

4.關于波浪變形。若是需要進行焊接的鋼結構，其厚度比較小，是薄板結構，在經過高溫后，就會發生膨脹現象，焊縫在被內應力拉扯后，就會有收縮變形現象發生，因為這種變形呈現出的形狀是波浪形，所以叫做波浪變形。

5.關于螺旋變形。在焊接完成之后，鋼構件發生了扭曲變形現象，也就是螺旋變形，這一現象發生的原因是焊縫角沒有均勻分布，在縱向位置上有錯邊現象發生從而導致的。

6.關于橫縱向變形。在對鋼結構進行焊接以后，若是鋼結構發生的收縮變形正好在焊接縫的相關軸向位置中，就是縱向變形。如果收縮變形發生在焊接縫垂直方向上，就是橫向變形。這一變形現象產生的原因是鋼結構的相關焊縫受溫度影響，產生程度不一樣的膨脹，從而導致鋼結構中有橫縱向變形現象發生。

二、控制措施

1.做好設計工作。第一，要對焊縫尺寸以及排布進行合理選擇，因為焊縫的尺寸對焊接工作量以及變形大小有著直接的關系。如果焊縫尺寸比較大，那么不僅焊接量比較大，其變形也會比較大。所以，在確保結構承載力的基礎上，在設計時要使用最短的尺寸。第二，對焊接節點構造做好設計。首先，對焊縫的數量以及面積進行控制。在焊接時，輸入熱量越多，其焊接變形的發生幾率就會越大，所以，為了對焊接變形進行有效控制，在對焊接節點構造進行設計是，就要盡量使焊縫面積以及焊縫的數量減少，這項工作在設計中非常重要，一定要加以重視。其次，要對焊縫破口的具體形狀以及尺寸進行合理選擇，要想保證鋼結構在整體上有較好的承載力，就要結合焊接的具體工藝，將焊縫破口的具體形狀和大小進行合理選擇，從而使截面積對于鋼結構具體變形量的影響得到降低。再次，要將焊接節點設置在構件界面具體的對稱位置。結構中性軸具體的焊接節點要位于構件截面中性軸的位置，或者是和中性軸保持接近，防止在應力比較高的區域進行焊接。最后，要選擇剛性比較小的相關節點形式。在對節點形式進行選擇時，不能在雙向以及三向交叉的位置選擇節點，這樣做的目的是防止出現因為焊縫太集中從而引起高溫與焊縫應力集中導致的變形現象。

2.嚴格控制焊接溫度。在對鋼結構進行焊接時產生的變形現象，主要還是因為溫度的原因。所以，工作人員在焊接時，要做好對溫度的有效控制，盡量減少因為溫度的原因造成的焊接變形現象。比如，如果要對其中一個構件焊接，就要避免對附近其他鋼結構造成影響，在焊接工作完成之后，還要對焊接的鋼結構及時做好降溫處理，從而使溫度帶來的影響得到控制。

3.利用反變形法。在完成焊接工作之后，因為受到熱脹冷縮的作用，會導致焊縫在冷卻時發生了收縮現象，從無形之中使焊接尺寸減少。因此，在對大型鋼結構進行焊接時，經常會用到這種方法。反變形法，指的是在拼裝的過程中，結合焊接工藝試驗以及焊接經驗，使構件能夠向著與變形方向相反的方向進行預先變形，預先變形的大小和變形量大小相同，從而對焊接變形進行控制。在使用這一方法時，要預先做好試驗，結合焊縫的具體設計要求，對焊接規范進行調整，利用材質與規格都一樣的鋼板，事前先做試件進行焊接，保證焊縫的形式以及焊角的高度都和設計要求相符，等焊接結束并冷卻達到環境溫度之后，要對翼板具體的變形量進行測量，把具體的數值當做反變形的相關參數。在翼板中心線的位置使用壓力機將變形量的數壓出，讓翼板兩端能夠預先呈現出上翹的狀態，將焊接變形量抵消掉，使其在焊接之后能夠保持持平。

4.將裝配工作做好，同時還要選擇合適的焊接順序。若是對小型鋼結構進行焊接，就要從裝配以及定位焊進行固定，并選擇合理的焊接順序。如果對大型鋼結構進行焊接，首先要對小組件進行焊接，完成之后再對總體進行裝配與焊接。在對部件進行裝配時，要保證型號不同的各種零配件都能和構件規定的相關規格與形狀要求相符，從而避免在裝配的過程中發生變形以及應力太大的現象。另外，在裝備時，不能使用太大的外力強行進行組拼，避免構件在焊接之后因為受到的約束力與應力太大，從而導致變形。與此同時，在裝配以及焊接時，還要保證焊接接頭能夠均勻受熱，保證焊縫能夠與間隙對接，并保證坡口角度與搭接長度正確，確保和構件的設計以及焊接的規定保持一致。

5.對焊接工藝進行完善。在對鋼結構進行焊接時，要結合經驗以及實際情況選擇合適的焊接電流方向以及速度與順序，盡量減少焊接變形現象的發生。另外，在對復雜鋼結構進行焊接時，要堅持首先焊短然后焊長，首先焊立然后焊平，首先焊對接縫然后焊搭接縫，從中間向兩邊，從內向外進行焊接的相關原則。對太過集中的相關焊縫，要使用跳焊法，如果焊縫比較長，還要選擇對稱焊以及分段退步焊兩者結合的相關焊接方法。

結語

綜上所述，對于鋼結構而言，導致其發生變形現象的原因很多，變形現象會對工程建設造成極大的影響。因此，在具體的工作中，應該對焊接變形的分類以及成因進行明確，分析之后結合實際情況，采用有效的控制策略，使鋼結構質量以及工程建設效益得到提升。本文主要對鋼結構焊接變形的具體種類以及成因進行了分析，并將防止變形現象的控制策略提出，希望人們能夠對此問題加以重視，并在實際工作中發揮有效作用。

參考文獻

[1]金立偉.鋼結構焊接變形的成因與控制措施[J].建筑，2012（05）

[2]高傳孝，李靈芝.淺析鋼結構焊接變形的成因與控制策略[J].中國建筑金屬結構，2013（10）

[3]翟俊峰.淺談鋼結構焊接變形的成因與控制策略[J].中國城市經濟，2012（02）

[4]靳松梅.探究鋼結構焊接變形的成因與控制措施[J].科技創新導報，2012（23）

[5]宋廣豪.鋼結構焊接變形的起因及其控制方法探討[J].門窗，2012（10）