钢结构焊接变形的基本形式及控制矫正探讨

闫亚东

(陕西现代公路机械工程有限公司，陕西 西安 710043)

一 焊接变形的基本形式

焊接的实质就是将热量分布在焊件上的过程，且热量分布呈现不均匀的特点，这种不均匀致使钢结构在焊接前、后都会产生一定量的变形［1］。可见，焊接是刚结构变形的主要因素之一。焊接变形主要有以下几类基本形式。

1.纵向变形

在焊接结束后，钢材进行冷却时，之前焊接过热的位置，熔融焊丝聚集的量较多，在冷却时其收缩量也较大，沿着纵向的收缩便使钢结构产生纵向的变形。

2.横向变形

受热不均是板材产生横向变形的主要原因，由于板材在焊接过程中，每个部分承受的热量均不相同，且焊接的过程也各不相同，所以，在焊接结束后，板材进行冷却收缩时，其在横向的收缩力并非均匀分布，这样横向变形便产生了。

3.弯曲变形

弯曲变形在焊接过程中较为常见，它对钢结构产生较大的负面影响。钢材不管是纵向抑或是横向变形，都会产生一定的弯曲变形。即使是相对比较稳定的T型梁，当梁的翼缘板与腹板厚度反差过大时(翼缘板过厚，腹板过薄)，此时，也会产生弯曲变形［2］。

4.角变形

当对厚板进行焊接单面焊接时，焊接这面具有较高的温度，与另一面形成较大的温度差，在焊接完成后进行冷却时，焊接这面便会产生较大的收缩力。加热的一面在横向方向的收缩，就会引起一定角度的变形。

5.波浪变形

在对薄板进行焊接时，在焊接完成冷却的过程中，各焊接位置会产生一定的残余应力，当产生较大的应力时，薄板就是不堪重负，在应力的作用下产生波浪变形。

6.扭曲变形

在焊接过程中，如果焊接的横断面产生扭转现象时，在冷却后，极易出现扭曲变形。导致扭曲变形的因素较多，且形成过程较为复杂，此处不再赘述。

二 钢结构焊接变形的控制措施

1.设计合理的焊缝

在钢结构中，连接是较为关键的一个工序，连接部分的承载能力应大于等于整个钢结构的承载能力，即焊缝的强度要略大于钢材的强度［3］。在对焊缝进行设计时，如果焊缝承受较大的载荷，则焊缝的设计强度应加大;焊缝的尺寸也不应设计得过长，过长的焊缝变形的可能性就愈大，也增大了后续矫正的工作量;对T型接头进行焊缝设计时，焊接应设计为开坡口双面焊，以保证构件的强度。在对焊缝进行设计时，还要考虑到焊缝的总体布局，以减少整个钢结构的变形量，对焊缝的布局进行优化，应遵循以下原则：焊缝设置对于整个钢结构来说应对称，焊缝长度应适中，且焊缝分布应分散开来，平行的焊缝之前要间隔一定的距离。

2.合理的装配和焊接顺序

在对钢结构进行装配时，应制定合理的装配顺序。在装配之前时，应准备一个水平的平台，以保证构件在平直的状态下进行施工。对于较小的钢结构来说，一次装配就可以完成，然后再进行实施焊接工序;对于较大的钢结构，应先将小件拼接、焊接之后，再进行总体装配、焊接。在拼装时，如果外力过大时，不可进行强制性的组对，以避免焊件产生变形。

在对构件进行焊接时，焊接顺序的制定也应遵循一定的原则。在焊接时，后面焊接的部分较之优先焊接的部分变形要小些。因此，在进行对称的构件焊接时，应先把构件拼装好，然后再由2名焊工同时对称实施焊接。如果焊缝分布不对称，则要先焊接焊缝少的一面，后焊焊缝较多的一面，这样一来，焊接的变形就会大大改善。

3.选择合理的焊接工艺

在焊接时产生的能量愈小，构件的变形就愈不明显。因此，在焊接时，应尽量选取小焊条、实施多层焊接，焊接电流以及焊接速度要进行适当选取。在进行焊接时，应遵循先短后长、先立角后平角、先对接后角接的原则。对于较长的焊缝，为了减少加热变形的问题，可以采取间断焊的方法，在进行操作时，应让水平较好的焊工实施焊接，以避免产生焊接缺陷，保证钢结构的整体质量。

三 钢结构焊接变形后的矫正

钢结构焊接的变形问题如影随形，避无可避，变形较小时，有时可以忽略不计，但变形超过要求范围时，应采取一定的措施进行矫正，机械矫正和火焰矫正是当前比较常用的矫正方法。

1.机械矫正

机械矫正是将构件收缩变形的部分靠外力敲打的方式进行矫正，使构件恢复之前的形态。机械矫正的方法具有投入少、且高效的特点，在工业上通常使用较大吨位的压力机进行矫正。如果变形不甚严重，也可用锤子进行敲击矫正。如果构件变形是由于焊缝收缩而引生的，则可以用锤子对焊缝的位置进行敲打，在敲击力量的作用下，焊缝会变得平展，改善之前收缩的形态。机械矫正法适用于塑性比较好的钢材，如果钢材比较容易脆断，则在敲击力的作用下，会使构件产生损坏。

2.火焰矫正法

火焰矫正与焊接的原理相同，都是利用加热的方式使构件的形态发生变化，焊接是引起变形，而火焰矫正便是对变形进行改善。从加热温度的角度对火焰矫正法进行分类，可分为以下3种类型：500℃ ～600℃的低温矫正、600℃ ～700℃的中温矫正以及700℃ ～800℃的高温矫正。矫正温度的选择应立足于钢结构的实际情况。对于钢结构横梁产生向上的弯曲变形的情况，应选择低温矫正;对纵向长焊缝变形的情况，应采取两端加热的方法，以减小焊接产生的残余应力，使弯曲变形得到有效改善。

四 结论

综上所述，在对钢结构进行焊接时，应对焊缝进行合理设计，制定科学的焊接顺序和焊接工艺，为改善钢结构的焊接质量提供保证。

［1］潘可明，纪荣洋.钢结构焊接变形的原因及校正［J］.科技致富向导，2011，(14)：136.

［2］王红兵，黄正东.钢结构焊接变形的成因及矫正方法［J］.建筑，2010(08)：52-54.

［3］欧阳成渝，王文海.浅谈控制钢结构焊接变形［J］.甘肃科技，2011，27(18)：152-153.