摘 要:由于鋼結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度和良好塑性的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于建筑工程當(dāng)中，然而鋼結(jié)構(gòu)由于截面和厚度較小，在焊接的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生變形累加問(wèn)題，再加上材料和其他工藝手段原因，焊接不當(dāng)直接導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)框架的變形。本文將在分析鋼結(jié)構(gòu)焊接變形原因的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的控制措施，以便解決鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu) 焊接變形 控制措施

中圖分類號(hào):TG1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(b)-0088-01

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因分析

鋼結(jié)構(gòu)在焊接的過(guò)程中，由于局部受熱和受冷不均勻，再加上外力對(duì)剛性拘束的作用，致使焊接區(qū)域產(chǎn)生不均勻的縱向和橫向收縮現(xiàn)象，筆者根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)焊接的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變形的原因進(jìn)行了如下分析:①鋼結(jié)構(gòu)的剛度表現(xiàn)為抗拉、抗伸、彎曲等能力，這些能力主要受到截面和尺寸大小的影響，譬如桁架的橫截面和弦桿截面的面積不符合規(guī)范，在焊接時(shí)候會(huì)產(chǎn)生縱向變形，再如丁字形等形狀截面會(huì)由于抗彎剛度不足而在焊接時(shí)彎曲變形。②某些鋼結(jié)構(gòu)的加工件由于剛度過(guò)小，在焊接之后加工件的焊縫布置不均勻，出現(xiàn)嚴(yán)重收縮現(xiàn)象，焊縫較多部位變形程度較大，焊縫較少的部位反之。一般情況下，焊縫在鋼結(jié)構(gòu)中是呈對(duì)稱的狀態(tài)布置，因此焊接的程序必須合理，根據(jù)對(duì)稱要求減少線性縮短，然而往往由于布置的焊縫不對(duì)稱，而產(chǎn)生彎曲變形，或者當(dāng)焊縫的界面重心偏向于接頭截面，則會(huì)出現(xiàn)角變形情況。③除了鋼結(jié)構(gòu)本身的問(wèn)題，焊接工藝對(duì)焊接變形的產(chǎn)生也存在很大的關(guān)系，焊接的電流控制不到位，致使直徑較粗的焊條在慢速度焊接的時(shí)候受熱不均，而產(chǎn)生焊接變形;采用自動(dòng)焊接的方式焊接比較厚的鋼板，比起手工焊接的模式，前者效率較高，但產(chǎn)生變形的幾率比后者高得很多;多層的鋼板焊接，每一層焊接縫的收縮量都不一樣，一般情況下，首層收縮量最大，第二層的收縮量約為首層的的五分之一，第三層的收縮量約為首層的十分之一，而且層數(shù)越多，所產(chǎn)生的的焊接變形就越大;另外焊接的順序也是焊接變形的成因之一，如果焊接的順序不恰當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生焊接變形。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制措施

2.1 焊接變形的預(yù)防控制措施

焊接變形的預(yù)防控制措施分為五個(gè)步驟進(jìn)行:①受彎構(gòu)件在放樣的時(shí)候，要進(jìn)行起拱處理，以便在施焊之后補(bǔ)償焊縫的收縮現(xiàn)象，在下料的時(shí)候要依靠工藝試驗(yàn)確定收縮的余量，小于24m的彎構(gòu)件長(zhǎng)度放出收縮量為5mm，大于24m的彎構(gòu)件長(zhǎng)度放出收縮量為8mm。②在自重壓力下，為提高鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定程度，在拼裝平臺(tái)的時(shí)候，要具備平直的水平標(biāo)準(zhǔn)。如果結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，可采取一次性安裝和固定的方式，根據(jù)焊接順序一次性完成。筆者建議焊接要在整體裝配之后進(jìn)行，用角焊接的方法平衡變形，如果構(gòu)件在拼裝過(guò)程中的應(yīng)力和變形過(guò)大，則需要使用型號(hào)不同的零件，以防止焊接構(gòu)件之后產(chǎn)生的拘束應(yīng)力過(guò)大而出現(xiàn)變形。③焊接施工時(shí)，要控制好焊接的電流、速度和順序等工藝手段，譬如焊接構(gòu)件要遵循先短后長(zhǎng)的原則。④為了控制焊接的變形，在拼裝的時(shí)候，可向變形相反方向的進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以預(yù)防變形。但采用反變形的方法，必須事先根據(jù)焊縫的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，筆者建議采用材料質(zhì)地和規(guī)格大小相仿的鋼板進(jìn)行焊接試驗(yàn)，以測(cè)定好變形量，作為反變形法的參數(shù)。⑤焊接固定的方法要以增強(qiáng)剛性為主，可以在重疊部位設(shè)置固定構(gòu)件，然后進(jìn)行焊接，這樣一來(lái)，無(wú)論是焊接加熱，還是冷卻，都能夠有效防止收縮變形，但剛性固定法一般只能應(yīng)用于低碳或者低合金的結(jié)構(gòu)鋼。

2.2 鋼板焊接的控制流程

鋼板結(jié)構(gòu)的焊接受到環(huán)境因素的約束，為了使得焊接的部位保持適當(dāng)?shù)臏囟?，尤其是在低溫條件下的焊接作業(yè)，要采取嚴(yán)格的工藝手段，控制焊接的流程:

首先是做好焊接的準(zhǔn)備工作:①焊接之前，防止風(fēng)、雨、雪等因素對(duì)焊接后冷卻的影響，譬如快速冷卻產(chǎn)生層狀裂縫，做好溫度變化的焊接作業(yè)準(zhǔn)備工作。②對(duì)坡口等進(jìn)行焊前全面檢查，清理坡口的銹蝕和污物等，為焊接提供較為干凈的環(huán)境。③如果焊接的環(huán)境溫度較低，要進(jìn)行預(yù)熱，利用溫度儀監(jiān)控加熱的溫度，保證焊接的受熱均勻。

其次是控制焊接的順序和工藝流程:①焊接順序的合理安排:由內(nèi)部向外部焊接;由上部往下部焊接，先焊接單獨(dú)體，再焊接整體。焊接的作業(yè)順序要嚴(yán)格遵守，不可以隨意更改。②焊接過(guò)程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的焊接，其焊道的質(zhì)量要控制好，一旦發(fā)現(xiàn)變形，要進(jìn)行及時(shí)處理。③焊縫的缺陷處理，是要通過(guò)檢測(cè)確定的，焊縫的缺陷返修同樣進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)熱、后溫和保溫處理，工藝流程與焊接工藝流程一樣。

再次，焊接的應(yīng)力集中是變形的誘因，因此焊接的時(shí)候要采取必要的措施減小應(yīng)力集中:①為了在焊縫區(qū)有效引出收弧線，焊工在正式焊縫前，要做出時(shí)間延長(zhǎng)的適當(dāng)調(diào)整，以便在焊接作業(yè)后精準(zhǔn)切除，這樣一來(lái)，焊縫之外的一些導(dǎo)致接頭裂紋的缺陷就可以避免。②焊接結(jié)構(gòu)的接頭散失溫度時(shí)間的延緩，可以通過(guò)先焊接收縮量比較大的部位，并利用襯板、引入板、引出板。③鋼結(jié)構(gòu)的上翼和下翼與腹板交叉位置的融合，是需要講究上翼板和下翼板的焊接順序的，上翼板要先進(jìn)行焊接，在焊厚占鋼板厚度的一半之后，再進(jìn)行下翼板焊接，鑒于下翼板焊接的難度較高，需要有兩名焊接工人交叉配合焊接，在下翼板的焊接作業(yè)全部完成后，再完成上翼板剩余的部分。

最后是焊接后的處理措施。鋼結(jié)構(gòu)焊接完成后，要用各種檢查工具對(duì)焊接情況進(jìn)行檢查，譬如利用放大鏡檢查焊接的表面是否存在氣孔、夾渣等可能致使裂紋的問(wèn)題。一方面，要做好保溫措施，在鋼結(jié)構(gòu)焊接檢查之后，對(duì)焊縫進(jìn)行后溫處理，后溫處理可使用功率比較大的烤槍沿著焊縫中間部位兩側(cè)進(jìn)行均勻加熱，溫度控制250℃，范圍控制在中間部位兩端的150mm之內(nèi)，時(shí)間控制在20min左右。后溫處理過(guò)程中，要用石棉布扎進(jìn)處理部位，再密閉焊接防護(hù)棚，尤其是溫度較低的氣候條件下，就能有效避免驟然冷卻而變形的問(wèn)題，在整體恢復(fù)常溫之后再撤去防護(hù)棚。整個(gè)后溫和保溫流程要利用測(cè)溫儀進(jìn)行輔助控制。另一方面是對(duì)焊接節(jié)點(diǎn)超深比例20%的無(wú)損檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫的缺陷。尤其是比較重要的承力節(jié)點(diǎn)，需進(jìn)行時(shí)間一個(gè)月左右跟蹤復(fù)測(cè)，防止鋼板的撕裂變形。

2.3 矯正焊接變形的方法措施

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彎曲和扭曲變形，主要是因?yàn)闃?gòu)件在規(guī)范設(shè)計(jì)要求之外，因此要進(jìn)行焊接矯正，鑒于各種鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的差異性，筆者將對(duì)三種比較重要的矯正方法進(jìn)行系統(tǒng)介紹:①采用壓力機(jī)、撐直機(jī)和各種小型號(hào)的機(jī)械施展機(jī)械力糾正焊接變形，譬如將壓力機(jī)置于變形鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的兩邊，作為支撐點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件凸出位置進(jìn)行慢壓，以矯正焊接的變形。②焊接完成后，發(fā)現(xiàn)焊接的變形，可用高溫火焰反其道矯正，其原理是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形部位輸入熱量，在變形部位加熱到塑性狀態(tài)之后，產(chǎn)生收縮差，變形部位就會(huì)往相反方向再次發(fā)生變形。③鑒于鋼結(jié)構(gòu)的差異性，如果以上兩種方法都不足以滿足矯正焊接變形的要求，則可以綜合利用兩種方法。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)的焊接容易產(chǎn)生變形的問(wèn)題，這些問(wèn)題直接影響鋼結(jié)構(gòu)后期使用的有效性和安全性，為了解決鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的問(wèn)題，我們要在分析變形成因的基礎(chǔ)上，針對(duì)問(wèn)題制定適當(dāng)?shù)淖冃慰刂拼胧?，筆者認(rèn)為一是要做好焊接前的準(zhǔn)備工作，防止后期焊接施工的變形，二是控制好焊接施工的流程，提高焊接施工的有效性，四是進(jìn)行焊接過(guò)程中變形部位的及時(shí)矯正。這樣一來(lái)，就能夠有效控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形情況的發(fā)生，提高焊接的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]濯俊峰.淺談鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的成因與控制策略[J].科技創(chuàng)新，2012(1):230.

[2]胡松.建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工過(guò)程的質(zhì)量控制[J].中國(guó)西部科技，2011(21):42-47.