平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制措施

柴洋+++劉勛

摘 要：在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接的時(shí)候出現(xiàn)變形的情況是非常常見(jiàn)的，而且，在海上鋼平臺(tái)焊接的時(shí)候出現(xiàn)這種情況也是非常普遍的，因此，為了更好的提高焊接的質(zhì)量，對(duì)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的問(wèn)題要采取必要的措施進(jìn)行控制，在控制措施方面可以從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、焊接工藝以及施工管理方面來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣能夠更好的保證平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的工程施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接質(zhì)量；控制措施

鋼結(jié)構(gòu)在很多的工程施工中由于獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到了很好的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行施工的時(shí)候技術(shù)非常的成熟，而且，在進(jìn)行施工的時(shí)候時(shí)間非常短，在使用方面，以后能夠進(jìn)行回收再利用，因此，在很多領(lǐng)域中都得到了很好的應(yīng)用，尤其在海上油氣結(jié)構(gòu)設(shè)施建設(shè)中得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作和連接的時(shí)候，鋼結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，焊接也在海上平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制和安裝方面得到了很好的應(yīng)用，但是，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝和預(yù)制的時(shí)候也存在著很多的問(wèn)題，其中非常突出的問(wèn)題就是出現(xiàn)焊接變形的情況，這樣對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的外觀、使用以及安裝都有很大影響，因此，在焊接完成以后就出現(xiàn)了很多的矯正工作，這些工作在進(jìn)行的時(shí)候出現(xiàn)了情況非常復(fù)雜的問(wèn)題，在變形非常嚴(yán)重的時(shí)候?qū)е潞附拥慕Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)了報(bào)廢的問(wèn)題，因此，在進(jìn)行海上平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接的時(shí)候要對(duì)出現(xiàn)的變形問(wèn)題進(jìn)行很好的分析，對(duì)導(dǎo)致其出現(xiàn)的原因和影響因素采取必要的控制措施，這樣能夠更好的保證平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

1 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)是由平臺(tái)立柱、梁、撐桿以及鋪板組成的，這些結(jié)構(gòu)在進(jìn)行焊接的時(shí)候使用了很多的不同類(lèi)型鋼管來(lái)進(jìn)行焊接，在進(jìn)行焊接的時(shí)候，這些不同類(lèi)型的鋼管要在不同的節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行使用。

2 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基本形式以及導(dǎo)致其變形的原因

2.1 焊接變形的形式

平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接變形的問(wèn)題有些是在焊接過(guò)程中導(dǎo)致的變形問(wèn)題，有些是焊接完成后在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的焊接殘余變形，對(duì)于平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量來(lái)說(shuō)對(duì)其影響非常大的變形形式是焊接殘余導(dǎo)致的變形情況。焊接殘余變形對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)影響的程度都是有很大不同，通常情況下變形也分為整體變形和局部變形，按照其特征來(lái)進(jìn)行劃分可以分為收縮變形、彎曲變形和扭曲變形，在平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中出現(xiàn)最多的就是整體焊接變形情況，其對(duì)整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量影響也最大。

2.2 焊接變形出現(xiàn)的原因分析

在進(jìn)行平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接的時(shí)候，出現(xiàn)焊接變形的情況和焊接時(shí)局部出現(xiàn)加熱不均勻的問(wèn)題有很大的關(guān)系，同時(shí)，在進(jìn)行焊接的時(shí)候也存在著不同的部分出現(xiàn)部分金屬熱脹冷縮的情況，在這種情況下，由于焊接的結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)整體，這樣就會(huì)導(dǎo)致部分金屬出現(xiàn)受到很大影響的問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)焊接變形的問(wèn)題。

2.3 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的影響因素

導(dǎo)致平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接變形的因素非常多，其中，在進(jìn)行焊接的時(shí)候，焊縫的位置就是導(dǎo)致其出現(xiàn)的一個(gè)重要的原因，在進(jìn)行焊接的時(shí)候，焊縫要在截面上進(jìn)行對(duì)稱(chēng)分布，這樣在進(jìn)行焊接的時(shí)候能夠避免出現(xiàn)彎曲變形的情況。在焊接完成以后焊縫一般都是會(huì)出現(xiàn)縱向和橫向收縮的問(wèn)題，這種情況下，收縮情況會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行限制導(dǎo)致出現(xiàn)收縮力的情況。在進(jìn)行焊接的時(shí)候，剛性比較大的時(shí)候變形非常小，但是，在剛性比較小的情況下就會(huì)導(dǎo)致變形出現(xiàn)很大的情況。鋼結(jié)構(gòu)的整體剛性比部件的剛性要大，這樣在變形能力方面控制能力也非常大，在裝配順序方面，合理的焊接順序能夠更好的對(duì)變形情況進(jìn)行控制。材料的準(zhǔn)備以及裝配的質(zhì)量對(duì)焊接變形情況也有很大影響，在這種情況下，裝配的間隙越大，導(dǎo)致的橫向收縮也非常大。在進(jìn)行焊接的時(shí)候?qū)讣淖陨碇亓恳约靶螤钜惨M(jìn)行考慮，對(duì)于出現(xiàn)的長(zhǎng)形焊件結(jié)構(gòu)在進(jìn)行焊接前要采取必要的支撐措施，這樣在進(jìn)行焊接的時(shí)候才能避免出現(xiàn)更多的問(wèn)題。在進(jìn)行焊接的時(shí)候有很多的焊接參數(shù)，其中焊線(xiàn)能力和焊接變形是成正比的，在進(jìn)行焊接的時(shí)候焊接線(xiàn)能量越大，產(chǎn)生的變形區(qū)域就會(huì)越大，焊接過(guò)出現(xiàn)的變形就會(huì)越大，反之則越小。對(duì)焊接線(xiàn)的能量進(jìn)行影響的因素主要有焊縫的尺寸大小以及焊接的分層方式和焊接的初始溫度，都是對(duì)其有很大影響的。在進(jìn)行焊接的時(shí)候，不同的種類(lèi)焊接變形情況往往不會(huì)單獨(dú)出現(xiàn)，通常情況下都會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，而且在出現(xiàn)的時(shí)候也會(huì)相互影響。對(duì)焊接變形出現(xiàn)的因素進(jìn)行分析，能夠更好的對(duì)其影響規(guī)律進(jìn)行掌握，同時(shí)也能更好的采取措施對(duì)其進(jìn)行控制。

3 平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形設(shè)計(jì)方面的控制措施

平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)在焊接的時(shí)候通常節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式比較多，而且也非常復(fù)雜，因此，在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮的因素通常都要非常的周全，這樣能夠更加全面的對(duì)焊接變形問(wèn)題進(jìn)行解決，而不只是通過(guò)對(duì)焊接工藝進(jìn)行控制來(lái)避免出現(xiàn)焊接變形的問(wèn)題。鋼結(jié)構(gòu)中焊縫數(shù)量越多、尺寸越大，焊接熱源對(duì)結(jié)構(gòu)的熱輸入就越大，產(chǎn)生的焊接變形也就越大。因此在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)力求減少焊縫數(shù)量和尺寸。設(shè)計(jì)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊縫時(shí)，應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)具有足夠承載能力的條件下，采用適當(dāng)?shù)钠驴谛螤詈统叽纾詼p少焊縫截面積及結(jié)構(gòu)的焊接變形。焊縫位置盡可能對(duì)稱(chēng)于構(gòu)件截面的中性軸，或者盡量靠近中性軸，這對(duì)減少梁、柱等一類(lèi)鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形有良好的效果。

4 控制平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的工藝措施

4.1 焊接順序應(yīng)當(dāng)具有合理性

通過(guò)合理的焊接順序使得鋼結(jié)構(gòu)能夠盡可能的符合焊接要求，這樣能夠大大的提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接剛性，用以降低型變量。例如鋼結(jié)構(gòu)中的H型鋼梁，想繼續(xù)整體的裝配，在完成后再焊接，通過(guò)該種方式得出的上拱彎曲形變量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一邊裝配一邊焊接的彎曲形變量。對(duì)于對(duì)稱(chēng)焊縫則必須使用對(duì)稱(chēng)焊接法。在鋼結(jié)構(gòu)件中一些截面形狀相對(duì)均勻?qū)ΨQ(chēng)、焊縫的分布較為均勻?qū)ΨQ(chēng)，其施工方式應(yīng)當(dāng)使用對(duì)稱(chēng)焊接的方式。而在分布不對(duì)稱(chēng)焊縫較少的一側(cè)，會(huì)由于先焊接縫的剛度較小使得構(gòu)件結(jié)構(gòu)發(fā)生形變。可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整焊接順序用以控制焊接形變量，針對(duì)長(zhǎng)焊縫，在鋼結(jié)構(gòu)中，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行分段焊接，并對(duì)焊接的方向適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在局部進(jìn)行焊縫之間的形變抵消，以此消減結(jié)構(gòu)總體的形變量。

4.2 反變形

預(yù)先將平臺(tái)鋼進(jìn)行裝配，使得其結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生同焊接形變大小相同且方向相反的反變形。通過(guò)這種焊前的設(shè)置，抵消焊后的形變。例如，在H型鋼梁的上下翼板焊接中，容易產(chǎn)生焊后的角變形，那么可以通過(guò)在焊前將翼板反向壓彎的方式抵消后期的形變。

4.3 剛性固定

若是沒(méi)有預(yù)先設(shè)定好反變形，那么可以通過(guò)外加的固定構(gòu)件用以約束形變的產(chǎn)生。例如，采用卡具的方式增加鋼構(gòu)建的剛性，通過(guò)剛度的加強(qiáng)，減少形變。

5 控制平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的焊接施工管理措施

平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接人員應(yīng)加強(qiáng)責(zé)任心，根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖樣和焊接工藝中的規(guī)定精心組織和施焊；焊接質(zhì)量檢驗(yàn)人員應(yīng)按照批準(zhǔn)的檢驗(yàn)程序和標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格把關(guān)，以確保平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的整體焊接質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以對(duì)出現(xiàn)變形的問(wèn)題采取不同的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)在施工工藝和焊接管理方面都可以采取必要的措施，這樣能夠更好的對(duì)焊接變形問(wèn)題進(jìn)行控制，同時(shí)，也能更好的保證施工的質(zhì)量。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)變形影響的因素非常多，因此，在進(jìn)行焊接的時(shí)候不可避免的會(huì)出現(xiàn)變形的情況，在這種情況下采取一些措施是非常必要的。endprint