鋼結構制作中防止焊接變形的實踐分析

趙興剛

（中車山東機車車輛有限公司，山東 濟南250022）

在制造鋼結構中最常用的連接形式就是焊接，焊接工藝的效果更會直接影響鋼結構的安全性和穩定性。本文重點分析制造大型鋼結構產品中的變形因素，從而更好地提升焊接的質量。

1 鋼結構制作和連接中焊接缺陷的種類

1.1 氣孔

氣孔是焊接鋼結構時最常見的缺陷，產生氣孔的原因包括如下幾點：第一，坡口的邊緣清潔度較低；第二，產品內部存在一定的水分、油污和不良物品；第三，并沒有直接按照焊條的規定直接進行焊接；第四，焊接時的電弧長度過長，焊接的速度過快。以上的這些不同因素都會產生新的氣孔。也正是因為焊接的過程中會存在很多氣孔，所以會在較短的時間內直接破壞金屬。

1.2 夾渣

夾渣實際上是殘留在焊縫內部的熔渣，如果夾渣的數量較多就會直接降低焊接的強度。產生夾渣的原因主要包括如下幾點：第一，多數焊縫的邊緣處存在不同的熔渣；第二，坡口的角度或者電流過小；第三，整體焊接的速度過快。這些不良的條件都會直接產生新的夾渣。此外，如果在焊接時讓焊絲直接偏離了焊縫的中心，自然會形成新的夾渣[1]。多數專業人員需要采用如下幾點重要的措施來避免產生新的夾渣：第一，選擇真正合適的坡口尺寸；第二，先直接清理坡口的邊緣，并在焊接時直接控制不同的電流和速度；第三，在進行高效率焊接時一定要重視坡口兩側熔化的現象，并認真清理不同的焊渣；第四，注意徹底清除存在封底的焊渣，防止焊接出現偏差。

1.3 咬邊

注意將焊接邊緣留下的凹陷定位為咬邊。產生咬邊的原因包括如下幾點：第一，焊接時的電流過大；第二，運行的速度過快；第三，電弧拉得太長；第四，焊接的角度不當。以上這些原因都會誘發咬邊。咬邊不僅減少了母材接頭的工作截面，同時也直接增強了集中應力，所以一般的重要結構中是不存在咬邊的。專業人員可以采用如下幾點措施來防止咬邊的產生：第一，選擇真正合適的手法來直接防止咬邊；第二，注意在焊接時直接控制焊條的角度和電弧的長度；第三，重視全面分析焊接的參數；第四，不要讓焊接的過程變得過快，并讓焊接的軌道始終保持平整。

1.4 未熔合

可以將焊接時接頭部位沒有被熔透的現象稱為未焊透，更可以將焊件和焊縫之間沒有熔透的現象稱為未熔合。未焊透實際上是一種非常常見的缺陷，如果在焊接期間確實存在了較大的問題，則會在第一時間就誘發裂紋。

1.5 收縮變形

收縮變形是大型焊接變形中最常見的結構，同時也是常見的不可避免的問題。因此，專業人員只有不斷地采取合適的措施來更好地控制不同的問題才能夠在較短的時間內解決焊接結構變形的問題。常規大型結構焊接時會從液態變成固態。雖然很多焊接縫在焊接的過程中確實一直處于液態的過程，但是在冷卻之后又會直接固態[2]。在實際轉化的過程中因為焊接的應力和冷卻的原理而使得多數大型的構件尺寸都可以直接變小。越是簡單的焊接結構，內部的焊縫越少，其焊接縫的方向也基本保持一致。

1.6 扭曲變形

扭曲變形也是大型焊接結構中最容易出現的變形現象。多數大型結構都是以框架式結構的樣式分布的。這種結構不僅會使得多數焊接點存在不對稱的現象，焊縫也多數會變得毫無規律，焊接構件內部的應力方向也會顯得不一致，基于此，多數大型的構件在焊接之后會存在嚴重變形的現象。

2 影響鋼結構制作中焊接變形的因素

實踐中影響鋼結構制作中焊接變形的因素主要包括如下幾個方面的內容。

2.1 材料因素

焊接材料是制作大型鋼結構建筑時非常容易誘發變形的因素。實踐中，不同焊接材料的物理性能和熱學性能都會對焊接的效果產生較大的影響。在制造過程中影響焊接變形的因素主要是由溫度、材料傳導系數和其他不同的內容組成，這兩個不同的因素都呈現反比例的增長關系。隨著熱傳導系數變得越來越小，其溫度梯度則會在第一時間增大，最終自然會對材料焊接產生較大的影響。在此背景下進行焊接就會出現嚴重變形的現象。

2.2 鋼結構剛度

鋼結構剛度指的就是多數大型鋼結構在彎曲和拉伸的情況下所表現出的抵抗力和承受力。在焊接大型鋼結構的過程中，鋼結構的截面和形狀都會對剛度產生重要的影響，在實際焊接時也不能夠科學地控制有關的因素，最終更容易產生變形。一般而言，鋼結構內部的截面尺寸和截面面積會對桁架產生重要的影響，而且鋼結構的抗彎強度和截面形狀更會直接影響大型鋼結構的質量。

2.3 焊接縫的位置

從焊接大型鋼結構的過程看，不同焊縫的位置都會對整個結構帶來不同的影響。如果焊縫直接發生在了鋼結構受力的位置，則會在第一時間對焊縫產生影響，最終也會誘發焊縫變形。此外，焊縫的位置也會對大型鋼結構的使用性能帶來很大的影響，如果處理不好也會對整個工程建筑埋下巨大的隱患。

2.4 焊接工藝

焊接作為制作大型鋼結構中的重要環節，其內部的焊接工藝更會直接決定焊接變形的情況。從多數焊接的情況看，不同的焊接方式都會直接影響焊接的過程。如果直接使用了不合適的焊接工藝都會使得橫向收縮變形的過程會大于豎向收縮變形的情況，最終誘發更加嚴重的焊接變形[3]。在實際焊接時，正因為焊接技術的成熟度也會和自身的變形情況有著直接的關系，層級之間收縮量的不同更會引發新的焊接變形現象。

3 控制大型鋼結構制作中變形的方法

可以采用如下幾點措施來更好地控制大型鋼結構制作中產生的變形。

3.1 規范焊接的順序

應該結合大型鋼結構制作的標準來更好地解決在制作大型鋼結構中存在的變形問題。注意規范整個焊接操作的過程，重點是要有效地確定不同大型鋼結構內部的形狀和型號，最終才能夠保證鋼結構焊接過程可以有序進行。其中小組焊接為焊接大型鋼結構中最基礎的環節，只有順利地完成整個焊接工作才能夠讓裝配的過程順利地進行。

在處理小型鋼結構焊接問題時，應該以組件裝配和定位焊接為基礎來提升焊接的效率，并注意最終要更好地按照相關的焊接順序進行操作。此外，注意在焊接時讓專業人員強化管理零件的要求，以便更好地防止在焊接過程中出現變形的現象，最終整個鋼結構都可以變得更加規范和可靠。

3.2 強化焊接節點構造

鋼結構是設計中最為亮眼的一類建筑。如果采用華麗的設計方法不僅可以讓整個鋼結構變得更加漂亮，更可以從本質上來直接控制鋼結構焊接的現象。因此，在設計焊接節點時一定要采用各類措施盡量地減少焊接節點的數量，最終才能夠更好地降低焊接節點的尺寸。

例如，在設計時一定要重視建筑大梁和承重柱之間的對稱問題，并盡可能地讓焊接點直接接近截面中的軸設計，最終才能夠避免其在關鍵的部位發生變形的現象。此外，焊接節點的構造設計一般都在制造鋼結構中發揮非常重要的作用，廣大焊接人員也應該充分重視焊接數量、焊接面積和焊接的尺寸，否則就會誘發新的焊接變形。因此，在實際焊接時專業人員一定要合理控制實際焊接的數量和面積。

3.3 嚴格控制焊接工藝

焊接變形的情況經常會出現在大型鋼結構制作中，實際也和焊接工藝有著直接的關系。因此，在實際焊接時專業人員需要先分析大型鋼結構焊接的規范，一方面要做好控制焊接工藝的工作，另外一方面則需要選擇合適的焊接工藝，重點是要重視包括焊接順序、焊接電流和焊接速度等會影響焊接質量的不同因素，并借助全面焊接的工藝來減少變形發生的概率。多數大型的鋼結構在焊接時都會表現出一定的特殊性，如果焊接縫隙較長，也沒有選擇合適的焊接工藝，則容易在焊接時出現不同的裂縫。因此，在集中焊接時應該采用較為合適的鋼結構焊接技術，最終才能夠更好地提升焊接的質量。

在焊接大型鋼結構時，確實有一部分的焊接物內部的成分較為復雜。因此，專業人員在焊接這樣一部分物體時一定要嚴格地控制不同的焊接工藝，再根據科學的焊接原則來提升焊接的質量。如果同時存在對接縫和搭接縫時，應該先焊接對接縫，之后再焊接搭接縫，只有采用不同類型的焊接方法才能夠在第一時間控制焊接變形的工作。

3.4 借助固定夾具增強整體剛性

不同類型的鋼結構焊接節點不但很多，而且實際也非常復雜，所以焊接的形態也顯得較為特殊。在大多數情況下，不僅連接焊縫的難度較大，而且焊接鋼結構的量也較大。在此背景下，專業人員需要分析如何在大型的焊接中控制焊接的變形量。因此，在實際焊接時，專業人員可以直接在不同的焊接平臺上設定固定的夾具，并在固定夾具的基礎上降低溫度對鋼結構產生的影響，最終可以更好地控制焊接的變形情況。

3.5 有效運用反變形法

如果將反變形法有效地融入大型鋼結構焊接中就可以直接控制焊接結構變形的情況。其控制的原理如下：第一，先以焊接變形方向的反方向為基礎來進行變形；第二，注意在焊接的基礎上直接彌補預先變形和轉接變形，這樣才能夠更好地提升焊接的質量；第三，焊接技術人員可以在分析大型鋼結構要求的基礎上選擇合適的焊接材料，再直接選擇合適的焊接材料的規格。只有做好以上三點才能夠更好地提升焊接的質量。

此外，注意在測量的過程中可以嚴格地把握材料變形的情況，并借助不同的測量結果來確定合適的反變形參數，注意借助壓板機來控制變形的量，最終才能夠使得翼板直接上翹[4]。注意以合適的測量結果作為依據，最終才能夠更好地確定壓制反壓制的變形參數。實踐中也可以借助壓板機來直接控制鋼結構內部的變形量，最終可以更好地控制大型鋼結構焊接變形的量。

3.6 控制焊接的整個過程

專業人員只有直接控制整個焊接的過程才能夠更好地提升大型鋼結構的制作質量。整個焊接的過程主要是由標高測量、長度測量、焊接工藝等不同類型的工藝出發來進行處理，以便更好地觀察焊接的質量。如果確實在焊接中出現了不同的問題，專業人員則應該采用較為科學的手段來直接補救處理。等到完成整個焊接過程之后再直接確認構件的結構，這樣不僅能夠保證大型鋼結構的質量，更可以直接降低焊接結構出現變形的概率。

3.7 控制焊縫的數量和大小

多數鋼結構內部的焊縫數量較多，尺寸較大，在焊接時也會直接輸入較多的熱量，最終會引發較大的焊接變形。因此，在設計鋼結構焊接節點時專業人員一定要全面地控制焊接縫的數量和大小，最終才能夠減輕焊接變形的情況。第一，一定要在具體分析不同焊接工藝的基礎上選擇較為合適的焊縫坡口的尺寸；第二，注意讓焊接的節點位于與構件截面對稱之處，并讓中性軸的焊接節點的位置都位于截面中性對稱軸的位置；第三，注意選擇合適的節點形式，注意不要使用雙向和三向交叉處的節點，這樣才能夠避免因為集中焊縫而引發的焊接變形。

3.8 強化大型鋼板拼接梁的制作和焊接

在選擇合適的材料時，相關部門都會選擇那些剛度和質地較好的材料。此外，如果要在下料時避免出現扭曲變形的現象，多數工作人員都要將不同的材料放在平臺之下，并在經過一段時間的預熱處理之后再直接進行切割，這樣不僅能夠在較短的時間內減少溫差，更能夠直接避免出現彎曲和變形的現象。此外，在完成下料切割的工作之后，后續會進入組對環節[5]。此時專業的技術人員一定要在分析具體作業要求的基礎上直接調節不同電焊機內部的電壓和電流，在完成上述操作之后再直接清理雜物。在完成所有施工環節之后就會進入到工字梁焊接的階段，不同的技術人員都會從較長的焊接件入手來繼續進行焊接，但是這一環節的焊接工作顯得較為復雜，只有采用合適的策略來解決不同的異常情況才能夠保證整個焊接的過程都能夠變得更加健康。

4 結束語

鋼結構已經成為了現在我國市場經濟發展中非常重要的組成部分。我黨和政府部門已經在制作鋼結構時投入了大量的人力、物力和財力，并取得了較好的效果。隨著不同焊接技術的不斷成熟，焊接的環境也會變得越來越好，但是多數人都不能夠直接考慮現階段焊接牢固的問題。專業人員只有嚴格地按照一定的順序和方向提升焊接的效率才能夠降低構件變形的發生率。