鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因與控制策略探究

摘要：鋼結(jié)構(gòu)中存在的焊接變形對煤礦工程的質(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，因此需要找尋出鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因，以采取有效的控制措施進(jìn)行解決，從而保證工程的施工質(zhì)量。本文先是對鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因進(jìn)行了概述，又詳細(xì)分析闡述了鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制策略，從而實(shí)現(xiàn)我國煤炭行業(yè)快速發(fā)展的目的。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接變形；成因；控制策略；探究

鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程實(shí)際上是在高溫加熱的環(huán)境中，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的膨脹，最終與周圍金屬形成塑性變形與焊接變形，而焊接變形是指鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)的收縮變形，而鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形不僅具有良好的強(qiáng)度和塑性，而且質(zhì)量較輕，易于運(yùn)輸。因此，目前我國的煤礦機(jī)械工程施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)的使用范圍越來越廣泛，在我國煤炭行業(yè)的發(fā)展中，起著不可替代的作用。但是鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中所產(chǎn)生的收縮變量并不是工作人員能夠控制的，因此要找到成因，以制定有效的解決措施。

1.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因

根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的外觀可以將鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分為以下幾種：角變形、撓曲變形、錯邊變形、橫縱向變形、螺旋變形以及波浪變形等，主要受到焊接工藝、焊接位置以及焊接方法等多個方面的影響。而在多種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形類型中，最為常見的變形是以下四種：角變形、橫向變形、撓曲變形以及縱向變形。

1.1.角變形

鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，鋼構(gòu)件受到平面焊縫的影響而出現(xiàn)角位移的現(xiàn)象，主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)中順著板厚方向的焊接縫出現(xiàn)收縮變形造成的。焊接順序不正確或者工作人員的焊接方法不對等都會造成角變形的出現(xiàn)。

1.2.撓曲變形

鋼結(jié)構(gòu)在經(jīng)過焊接之后，鄰近的焊接縫會出現(xiàn)不同程度的變形，造成相鄰焊縫之間的變形不同，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)外觀上出現(xiàn)撓曲現(xiàn)象，因此被稱為撓曲變形。鋼結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量對鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變形產(chǎn)生極大的影響。

1.3.錯邊變形

工作人員在進(jìn)行兩個鋼結(jié)構(gòu)的焊接操作時，兩個需要焊接的鋼結(jié)構(gòu)的受到的熱力不同，導(dǎo)致兩者之間出現(xiàn)長度與高度之間的差異，從而造成錯位現(xiàn)象的出現(xiàn)，我們稱為錯邊變形。兩者之間的剛性不同，所具備的收縮變形也就不相同，因此會出現(xiàn)錯邊變形。

1.4.橫縱向變形

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接之后，如果鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的收縮變形位于鋼結(jié)構(gòu)焊接縫的軸向位置中的話，就稱為縱向變形；而如果鋼結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的收縮變形位于鋼結(jié)構(gòu)焊接縫的垂直位置上的話，就成為橫向變形。而橫縱向變形是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)焊縫位置受到溫度的影響出現(xiàn)不同程度的膨脹，就會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)橫縱向變形。

1.5.螺旋變形

鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)過焊接之后，鋼構(gòu)件發(fā)生扭曲變形，就被稱為螺旋變形，主要是因?yàn)楹缚p角由于鋼構(gòu)件的焊縫角分布不均勻，縱向上出現(xiàn)錯邊導(dǎo)致的。

1.6.波浪變形

如果需要焊接的鋼結(jié)構(gòu)的厚度較小，屬于薄板結(jié)構(gòu)的話，經(jīng)過高溫之后，會出現(xiàn)膨脹，焊縫在經(jīng)過內(nèi)應(yīng)力的拉扯之后，會出現(xiàn)收縮變形，而收縮變形呈現(xiàn)出波浪形，因此被稱為波浪變形。

2.鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制策略

鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的焊接變形的的原因不同，焊接變形所表現(xiàn)出的類型也就不相同，通過分析發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形是受到溫度、鋼結(jié)構(gòu)材料、重力以及鋼結(jié)構(gòu)承載力等因素的影響，針對不同的成因，制定有效的解決措施，以對鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形進(jìn)行有效控制。

2.1.對焊接溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制

鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)的焊接變形主要是由于溫度不當(dāng)造成的，因此在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，工作人員要對溫度進(jìn)行有效控制，以將溫度導(dǎo)致的焊接變形控制在最小范圍中。例如在對鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，對其中一個構(gòu)件進(jìn)行焊接時，要保證不對其附近的鋼結(jié)構(gòu)造成不良影響，并在焊接結(jié)束，對焊接的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時的降溫處理，以控制溫度的影響。

2.2.注意焊接順序

在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，焊接順序也是導(dǎo)致焊接變形出現(xiàn)的重要原因。例如工作人員要對撓曲變形進(jìn)行有效控制時，可以通過對角焊接或者是上下焊接，以降低撓曲變形的發(fā)生率。

2.3.根據(jù)功能選擇合理的鋼材料

鋼結(jié)構(gòu)在使用時，用途不同對它的具體要求也就不相同。工作人員可以根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的具體用途來選擇合適的鋼結(jié)構(gòu)，并根據(jù)焊縫的所在位置，來選擇合適的熔點(diǎn)，以控制鋼結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的變形。

2.4.焊接方法的正確性

鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中，工作人員使用的焊接方法不同，焊接變形的程度也就不相同，因此在焊接過程中，工作人員要根據(jù)鋼材料的質(zhì)量、用途等選擇合適的焊接方法，以對鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形進(jìn)行有效控制。

結(jié)語：

綜上所述，目前鋼結(jié)構(gòu)在我國各個領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，因此工作人員要采取有效措施對鋼結(jié)構(gòu)中存在的焊接變形控制在最小的范圍中，保證煤礦工程的施工質(zhì)量，以有利于我國各行業(yè)的全面發(fā)展。

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作者簡介：董春青（1976-），女，山東泰安人，工程師，1999年畢業(yè)于太原重型機(jī)械學(xué)院焊接工藝及設(shè)備專業(yè)，主要從事礦井專用設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。