钢结构焊接变形与控制矫正
娄东东
[摘 要]随着我国经济的发展，钢结构在建筑工程中得到了广泛的使用。其中焊接变形会对钢结构的整个质量产生重大的影响，因此研究钢结构焊接变形的成因与控制策略具有重要的意义。本文首先对钢结构焊接变形的种类及产生原因进行了概述，详细探讨了钢结构焊接变形产生的原因以及钢结构焊接变形的控制策略，旨在保证钢结构的焊接质量。
[关键词]钢结构；焊接；变形；成因；控制策略
中图分类号：TG457.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0126-01
钢结构的整个焊接过程是一个高温加热的过程，在这个过程中，温度的最高点为焊缝金属熔点处的温度。熔池附近温度由熔点处的温度逐渐降低直到变为室内温度。由于熔点处的极高温度使金属膨胀，与附近金属的低温产生冲击使之无法自由膨胀，这就造成了焊接的塑性变形。焊接变形即是整体结构在焊接时产生的收缩变形。对于钢结构而言，它不仅具有质量轻、强度高的优点，同时也有运输施工方便、塑性较好等优点，所以钢结构在现代社会的建筑行业中起到了越来越大的作用。由于结构复杂的钢结构所需要的焊接工作量极大，所以很难控制在焊接过程中所产生的收缩变形量，然而如果收缩变形过多就会对钢结构的质量产生影响，因此如何在钢结构的焊接过程中控制好收缩变形量就是一个重要的课题。
1 钢结构焊接变形的种类及产生原因
钢结构焊接变形可以按照變形外观形式分为横纵向变形、角变形、螺旋形变形、挠曲变形、波浪变形、错边变形等。这是由焊接方法、工艺手段及焊接位置等不同因素决定的。在这些变形之中，横向、纵向、挠曲及角变形是在焊接过程中最为普遍常见的。
1.1 纵横向收缩变形
对钢结构焊接之后，若收缩变形产生在焊缝的轴向方向上，称之为纵向变形。若收缩变形产生在焊缝的垂直方向上，称之为横向变形。横纵向变形是由焊缝熔点处的受热膨胀与周围低温金属冲击产生的。
1.2 角变形
焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。产生原因主要是由于沿板厚方向焊缝收缩变形量的不同造成。
1.3 螺旋形变形
焊件在结构上出现的扭曲变形。产生原因主要是由于焊缝角变形沿长度上的分布不均匀性和工件的纵向错边造成的。
1.4 挠曲变形
若焊接之后，相近的焊缝的收缩变形程度不同或者一条焊缝产生变形而另一侧未产生变形，这就会造成焊缝在外观上存在挠曲现象，称之为挠曲变形。
1.5 波浪变形
对于薄板钢结构的焊接过程中，由于焊缝存在内应力而产生的波浪形收缩变形，称之为波浪变形。
1.6 错边变形
若对两件钢结构的焊接过程中，两侧钢结构受热不均匀而使两个焊件在长度和高度方向上产生错位，称之为错边变形。
2 钢结构焊接变形产生的原因
2.1 温度控制不当
温度是引起钢结构焊接变形的一个重要因素。当温度达到金属熔点甚至高于金属熔点时，不一样的金属就会产生不同程度的膨胀。此时，整个钢结构看起来就会有一种不协调的感觉，即产生了变形。同时，一种金属达到熔点膨胀之后，这种金属本身也具有了一定的高温，会使周围的金属产生不同程度的膨胀，造成焊接变形。
2.2 钢结构的焊接顺序和方法不当
对钢结构的不同部位进行不同顺序的焊接，可能会引起钢结构的焊接变形。因为钢结构焊缝处的承载力不同，当优先焊接承载力较小的钢结构时，较大的重量可能会使钢结构产生扭曲，形成钢结构的焊接变形。
2.3 钢结构的材料
每一种材料都有自己的熔点。相同温度下，不同的材料会有不同的膨胀程度。膨胀程度过大或者过小，都会引起钢结构焊接变形，从而影响钢结构的焊接质量。
2.4 刚性不同，变形程度不同
相同承载力下，刚性大的钢结构变形程度较小，刚性小的钢结构变形程度则相对较大。所以，钢结构的刚性也是影响其变形程度的重要因素。施工人员应选择较大刚性的钢结构承载较大的重力，选择较小刚性的钢结构承载相对较小的重力，从而尽量避免钢结构焊接变形的产生。
3 钢结构焊接变形的控制策略
3.1 合理控制焊接温度
钢结构的焊接变形有一部分是因为温度的控制不当引起的。在焊接过程中，控制好焊接温度能够有效地减少甚至避免焊接变形的产生。例如在对一个焊缝处的金属进行焊接时，要尽量避免影响周围的金属。焊接完成之后要进行迅速地降温，以免金属的余温对周围的金属产生影响。
3.2 安排好钢结构的焊接顺序
焊接顺序安排不当也是使钢结构焊接产生变形的重要因素之一。例如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。
3.3 根据钢结构的用途选择合适的材料
钢结构的用途不同，其所承载的重力也就不相同。施工人员应该根据钢结构的用途选择合适的材料，同时，也应该根据焊缝的位置选择不同熔点的金属，从而控制钢结构在焊接过程中由于承载力和熔点的不同产生的变形。
3.4 焊缝位置要选择合理
相同承载力时，焊缝位置不同，钢结构焊接变形的程度也就不同。施工人员要想尽量使钢结构的金属收缩量减少，减少梁和柱一系列构件的变形，就必须选择合适的焊缝位置来对钢结构进行焊接。施工人员可以选择中性轴的对称位置或其截面位置作为焊缝的位置。
3.5 钢结构焊接要选择合适的方法
焊接方法不同，钢结构焊接变形的程度也就不相同。焊接时线能量的高低在一定程度上决定焊接变形程度的大小。线能量高，则钢结构变形程度大，线能量低，则钢结构变形程度就小。例如埋弧焊可以有效地降低钢翼板焊接时的变形程度。另外，对腹板进行焊接时，施工人员也可以适当地选择埋弧焊。再比如，手弧焊可以应用在盖面焊接上。当钢结构焊接的截面积不相同时，施工人员选择的焊接方法也要做相应的改变，以降低焊接变形的程度。
4 结束语
综上所述，钢结构在建筑工程中得到了广泛的使用，钢结构对建筑工程的质量具有重要的作用。因此，必须进一步提高和完善钢结构焊接变形的控制策略，这样才能保证提高焊接的质量。
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