大型鋼結構制作中焊接變形的控制分析

袁 鑫

中鐵科工集團有限公司 湖北 武漢 430000

正文：

1 前言

本身，大型鋼結構焊接技術相對比較系統復雜，涉及到技術比較多。在施工時候可能會運用到一些復雜計算和操作。因此，對于大型鋼結構在制作時候，要針對其焊接變形情況加以控制，工作人員也要控制好每個環節。這樣才不會出現質量方面問題，才能夠保證工程不受到損害。

2 影響因素

目前，影響鋼結構焊接變形因素有很多種。因此，以下主要是針對其常見影響因素展開分析。

2.1 材料影響

材料是大型鋼結構制作過程當中最重要影響因素之一。在焊接當中經常會運用到母材和焊材這兩種材料。這兩種材料在物理和熱力學上性能有很大區別，它們對焊接效果也會產生不一樣影響。大型鋼結構制造過程會出現焊接變形原因主要有以下這兩個方面。第一原因就是溫度梯度，第二個原因就是材料熱傳導系數。這兩者之間存在反比例關系，隨著熱傳導系數變小，溫度梯度會變大。材料是影響焊接最直接因素，它也會導致出現嚴重焊接變形情況。要注重材料選擇問題。不過，材料的物理性能要比熱力學性能影響結構變形大一點。其中，膨脹系數最為典型。除上面這兩個影響因素之外，大型鋼結構焊接還會受到高溫環境、材料屈服基線等多重因素影響。在這些因素作用之下，所使用材料受力可能會降低，會出現嚴重變形情況。從這方面也可以看出，材料是非常關鍵環節。

2.2 焊接坡口影響

焊接坡口也是影響焊接工藝的原因之一。這個問題在實際操作過程當中，往往會被大家忽視。其實，焊接坡口會跟變形程度形成正比關系。當坡口越小，變形程度就會越小。在不同工藝水平之下，焊接坡口影響焊接工藝效果也有本質區別。在焊接時候要遵循一定規范，可以適當減少焊條擺動，從而減少焊接變形情況出現。

2.3 鋼結構剛度影響

所謂鋼結構剛度，主要是說在彎曲和拉伸情況下，鋼結構所能夠承受的抵抗力。對鋼結構剛度能夠產生影響因素主要有鋼結構截面尺寸和形狀。鋼結構截面尺寸會對縱向桁架和工字鋼截面變形量產生影響。同時，其截面形狀抗壓剛度也會對其形態彎曲有影響。

2.4 焊縫位置影響

不同鋼結構，焊接位置也有所不同。不同焊接縫隙也會對結構產生影響。因為鋼結構在特殊受力情況下會出現焊接縫，受力狀態會發生變化。在受到外界作用力影響之下，焊接縫也會導致焊接出現變形情況。從而對鋼結構整體安全可靠產生不利影響。為此，在施工時候應該重點控制焊縫位置。

3 焊接變形控制

雖然，在目前焊接工藝當中還會存在著很多問題。但是，焊接工藝對于大型鋼結構有著很重要作用的。可以通過以下這些方法針對其焊接變形問題展開控制。

3.1 控制材料和規范焊接順序

在焊接過程當中，所需要使用材料非常多。控制好材料，就是從源頭上控制焊接變形情況出現。在選擇材料時候一定要選擇符合施工標準和實際操作材料。購入材料時候要選擇有資質生產廠家，從而才能夠有效保證材料質量。為了規范焊接變形情況出現，可以適當規范焊接順序。針對小組件焊接工作，要保證其在焊接完成之后能夠與整體大型鋼結構相符合。在此過程當中，還要注重部分零件裝配變形情況。要做好零配件管理工作，按照焊接標準選好零配件。最大程度上避免出現變形和受力過大問題呢，從而讓大型鋼結構制作能夠更加可靠安全。

3.2 注重焊接坡口和優化設計

在工作當中可能會很容易忽視焊接坡口問題。因此，要把其作為工作重點。對于施工工藝選擇也要符合科學施工原則。其工藝和標準要符合實際情況。在焊接加工之前，要能夠了解鋼結構基本特征。要選擇最恰當方法，要按照設計標準來操作。在展開焊接工作時，要把鋼材翻轉到背面，在坡口1/3處開展焊接工作。最后再轉翻焊接其他部分。這是焊接坡口最重要工作之一，它能夠在大型鋼結構制作過程當中發揮很大作用。這項工作只需要進行兩次翻轉就可以了，不需要翻轉太多次，這樣才能減少焊接變形情況出現。

3.3 注重鋼結構剛度

不同鋼結構節點和構造都有所不同。所以工作人員需要重視鋼結構剛度，在工作中要根據實際情況，選擇更加高效焊接控制變形方式。比如說選擇適合的焊接工藝，也能夠保證鋼結構剛度不受到影響。常用的焊接工藝有對稱焊接，分段焊接方式，可以根據實際情況選擇。一般情況下，都喜歡采用對稱焊接，其可以減少變形程度出現，也不會對鋼結構造成重大影響。在焊接不同厚度組件過程當中，要最大程度上避免出現截面變形情況。這個時候可以采用坡度過渡方法，其能夠減少應力集中情況出現。對于截面變形情況要加以控制，才能保證焊接工作順利。

3.4 控制好焊縫

焊縫尺寸要嚴格把控，焊縫在布置方面應該對稱，連接之處應該光滑。焊縫在相交處可能會導致鋼材變脆。所以要盡可能把焊縫數量和尺寸減少。把焊縫尺寸控制在合理范圍之內，選擇合適焊接參數和材料。通過這些方式，可以減少剛才出現脆弱或者是變形情況。另外，對于使用的施工工藝要慎重選擇。技術人員要能夠熟練掌握熱處理方式。通過熱處理和振動時效結合，可以非常有效降低應力情況出現。在此過程當中，可能會運用到含錳或者含硅較高材料。其能夠消除熱脹冷縮影響，防止出現焊接應力情況。科技不斷發展，在未來焊接工作當中都可能會應用到更多新型材料。

4 結束語

大型鋼結構焊接質量對整個工程安全和質量都會產生巨大影響。隨著科技水平不斷提升，鋼結構焊接工藝也在不斷前行和發展。其在操作過程當中很容易出現突發情況，出現變形情況原因有很多種。在操作時候可能會受到溫度、濕度等原因影響。因此，要對大型鋼結構開展焊接變形控制措施分析。通過焊接變形控制，可以有效提高鋼結構整體水平。