李修明

（廣西壯族自治區(qū)機(jī)械工業(yè)研究院 廣西南寧 530000）

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施研究

李修明

（廣西壯族自治區(qū)機(jī)械工業(yè)研究院 廣西南寧 530000）

在進(jìn)行鋼焊接過(guò)程中，通常會(huì)出現(xiàn)焊接變形的情況，這種情況是不可避免的，并且當(dāng)出現(xiàn)變形焊接時(shí)應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)控制，如果不能有效控制焊接變形，對(duì)以后鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程的鋼質(zhì)量會(huì)形成一定的影響，所以本文把鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的類型以及變形的原因作為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制措施的具體研究。

鋼結(jié)構(gòu)；焊接；變形；控制

前言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑施工中鋼結(jié)構(gòu)框架的使用也越來(lái)越廣泛，并且也隨之代替了其余的焊接方式，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)框架有著質(zhì)量小、強(qiáng)度高、安裝方便、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，所以對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)框架的逐漸增加，使更多的建筑人士開始關(guān)注鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)然在鋼結(jié)構(gòu)框架施工過(guò)程中也有著不可避免的影響，針對(duì)這些影響為了能夠使鋼結(jié)構(gòu)工程工作的順利進(jìn)行，對(duì)針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制措施做出了以下分析。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的主要類型及其產(chǎn)生原因

在鋼結(jié)構(gòu)焊接工作過(guò)程中，所出現(xiàn)焊接變形現(xiàn)象的產(chǎn)生原因各有不同，自然變形的類型也各有不同，針對(duì)不同類型及其產(chǎn)生原因的分析如下：

（1）縱橫向收縮變形。進(jìn)行焊接鋼結(jié)構(gòu)過(guò)程之后，通常會(huì)出現(xiàn)兩種相反的變形類型：橫向變形和縱向變形。通常來(lái)說(shuō)如果出現(xiàn)軸向方向所引起的收縮變形，就被看作是縱向變形；如果是焊接垂直方向出現(xiàn)了收縮變形，就被別看作是橫向變形。其中對(duì)于橫向變形產(chǎn)生的原因主要是溫度所引起的，在進(jìn)行焊縫肉熔點(diǎn)的位置經(jīng)常會(huì)受熱膨脹，這時(shí)就會(huì)和周圍低溫金屬產(chǎn)生沖擊力形成變形。

（2）角變形。角變形通常是指在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接之后，所構(gòu)建的平面圍繞焊接產(chǎn)生的角位移。對(duì)于角變形產(chǎn)生的原因主要是由于焊縫收縮變形量的不同，通常都是沿著板厚的方向形成的。

（3）波浪變形。波浪變形產(chǎn)生的原因主要發(fā)生在大面積薄板焊接時(shí)，因?yàn)楹缚p中錯(cuò)在一定的內(nèi)在應(yīng)力，在內(nèi)在應(yīng)力的作用下產(chǎn)生失穩(wěn)狀態(tài)，使板面產(chǎn)生翹曲成為波浪形變形。

（4）錯(cuò)邊變形。錯(cuò)邊變形是指鋼結(jié)構(gòu)焊接中焊件的高度和長(zhǎng)度形成的錯(cuò)位現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因主要是在同時(shí)焊接兩件鋼結(jié)構(gòu)是，兩側(cè)鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的不均勻受熱所引起的。

（5）螺旋形變形。鋼結(jié)構(gòu)焊接變形中所出現(xiàn)的扭曲形變形現(xiàn)象，其產(chǎn)生原因主要是在焊縫角變形在長(zhǎng)度上分布不均衡導(dǎo)致或者由于工件的縱向方向的厝邊導(dǎo)致的。

（6）撓曲變形。鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)件焊接之后在表面外層會(huì)發(fā)生撓曲，產(chǎn)生撓曲變形的主要原因是根據(jù)變形量作為依據(jù)，通常來(lái)說(shuō)，如果焊縫兩側(cè)的收縮變形量會(huì)有所不同，或者一邊保持不變而另一邊發(fā)生收縮變形，這種情況下都會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的撓曲變。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的主要控制措施

所出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)變形現(xiàn)象所進(jìn)行有效控制措施，本文主要從兩個(gè)角度進(jìn)行分析分別是鋼結(jié)構(gòu)焊接變形設(shè)計(jì)上的有效控制和鋼結(jié)構(gòu)焊接變形施工中的控制，具體分析如下：

2.1 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形在設(shè)計(jì)中的控制

針對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)而言，為了能夠保障最基本鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)該科學(xué)合理；在設(shè)計(jì)之間，應(yīng)根據(jù)不同焊接變形的產(chǎn)生原因以及所對(duì)應(yīng)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行相符合的結(jié)構(gòu)施工焊接方式，針對(duì)這兩點(diǎn)所做出的控制措施如下：

（1）在焊縫數(shù)量以及尺寸上，焊縫數(shù)量以及尺寸的的把握對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制具有有效的作用，通常來(lái)說(shuō)，鋼結(jié)構(gòu)焊縫的大小和鋼結(jié)構(gòu)所輸出的熱量有直接關(guān)系，數(shù)量越多并且尺寸越大，這時(shí)鋼結(jié)構(gòu)輸出的熱量也會(huì)越大，就會(huì)很容易形成鋼結(jié)構(gòu)焊接變形，所以在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量控制焊縫的數(shù)量以及尺寸，并且做出最大限度的控制，才能相應(yīng)減少焊接變形。

（2）在鋼結(jié)構(gòu)焊接方式的選擇上，也應(yīng)該將焊縫破口的尺寸和形狀考慮在內(nèi)，只有在一定程度上相應(yīng)減少焊接截面的面積，才可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的情況進(jìn)行最大化控制，因此為能夠減少焊縫截面的面積，在鋼結(jié)構(gòu)能夠承受承載力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理選擇破口的形狀以及尺寸，從而達(dá)到焊接變形得到控制的目的。

（3）進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接位置的選擇上，如果焊縫的焊接位置處于仰面時(shí)，就會(huì)很容易形成鋼結(jié)構(gòu)焊接變形，這時(shí)為了能夠進(jìn)行焊接變形控制，就應(yīng)該相應(yīng)了解鋼結(jié)構(gòu)全方面的焊接技能，來(lái)避免焊接變形的出現(xiàn)，并且，為了能夠使鋼結(jié)構(gòu)在焊接操作上更加方便，避免焊縫的焊接位置處于仰面，這樣也可以保持焊接質(zhì)量不受影響。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接變形在施工中的控制

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的操作過(guò)程也有區(qū)別，但是我們可以將焊接的不同形式以及節(jié)點(diǎn)的不同構(gòu)造看作一體來(lái)進(jìn)行，并且為更加有效的控制施工當(dāng)中鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的出現(xiàn)，需要注意進(jìn)行焊接工藝的選擇。

（1）在施工過(guò)程中，我們應(yīng)該注意對(duì)稱焊接的情況，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)稱焊接就需要選擇對(duì)稱焊接的方式進(jìn)行工作，通常來(lái)講，剛度的大小與鋼結(jié)構(gòu)焊接變形有著密不可分的關(guān)系，剛度比較小的結(jié)構(gòu)，在焊接過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形的可能性越大，所以，為了能夠使焊縫布置的位置能夠比較均與，就需要采取對(duì)稱焊接的方式來(lái)避免焊接變形的出現(xiàn)。

（2）在出現(xiàn)焊接不對(duì)稱情況時(shí)，就要進(jìn)行有順序的焊接，先焊接焊縫比較少的一邊，在對(duì)相對(duì)的一邊進(jìn)行焊接。

（3）如果出現(xiàn)焊接之后產(chǎn)生角變形的情況時(shí)，為控制它的出現(xiàn)，我們可以選擇在焊接之前進(jìn)行控制，主要方法為選擇反變形的方式。

（4）如果進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工程之前，已經(jīng)足夠滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并且符合要求，這是在真正進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，可以選擇間接焊接方法，即縱向焊接以及橫向加強(qiáng)肋的方法。

（5）在遇到T形接頭板厚度比較大的鋼結(jié)構(gòu)，所選用的方法是開破口角進(jìn)行焊接地對(duì)接處理。

（6）為有效控制變形情況以及焊縫縱向收縮的補(bǔ)償，通過(guò)對(duì)構(gòu)建長(zhǎng)度預(yù)留的方式。

3 實(shí)際案例分析——上海市中心大廈

我們根據(jù)舉例進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，龍鋼公司的大量煤氣柜工程結(jié)構(gòu)主要采用的結(jié)構(gòu)體系是巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗側(cè)力，它的結(jié)構(gòu)屬于鋼-混凝土，整個(gè)結(jié)構(gòu)所使用的鋼用量可以達(dá)到1100t，并且使用這種結(jié)構(gòu)具有節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、構(gòu)件重大、焊接變形控制難度較高、安裝質(zhì)量要求比較高等特點(diǎn)，所以為能夠有效控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：

（1）進(jìn)行優(yōu)化焊接工藝。通常對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊接工程工作中，在開展厚板焊接上通常采用的是多層多道的方式，對(duì)于多層多道方式中的主要方法中：①應(yīng)該控制焊機(jī)電流的大小，如果電流太小就會(huì)出現(xiàn)夾渣的現(xiàn)象，所以焊接電流應(yīng)該比較大一點(diǎn)；②為減少鋼結(jié)構(gòu)變形的方法還有控制運(yùn)條或者不運(yùn)條；③在每道焊縫焊完之后，都要進(jìn)行焊渣的認(rèn)真清理，只要是為了減少焊縫的焊接缺陷，并另外為了能夠更加有效減少焊接變形的出現(xiàn)，通過(guò)小電流則有利于焊接變形的降低。并且在焊縫收頭工作時(shí)需要每次都在上面熔至上一道焊縫頂端部位大約50mm的地方，并與之錯(cuò)開50mm，主要目的是為了避免街頭集中的現(xiàn)象，同時(shí)需要注意的是，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工工程中對(duì)于港版的兩側(cè)應(yīng)需要增加相應(yīng)的收弧板以及引弧板。

（2）焊接過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行合理利用節(jié)點(diǎn)裝配焊接順序，使用這種方法，利用合理的裝配焊接順序，可以使焊接變形能夠相互抵消，從而達(dá)到降低變形的目的。此外為了避免在焊接過(guò)程中所出現(xiàn)焊接變形較大的現(xiàn)象，我們通常根據(jù)一定的順序進(jìn)行施工，首先要進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的兩端進(jìn)行焊接，且此使進(jìn)行腹桿的連接，最后再對(duì)中間部位的螺栓進(jìn)行施工。著重點(diǎn)是對(duì)于中間螺栓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)固定的工作，進(jìn)行固定的方法，可以使用臨時(shí)連接板包夾腹板和翼緣在臨時(shí)連接板之上可以選擇長(zhǎng)圓孔或者是開擴(kuò)大孔的方式，當(dāng)然過(guò)程會(huì)投入需要臨時(shí)螺栓是不可避免的，只有這樣才能夠有質(zhì)量的應(yīng)對(duì)焊接時(shí)的收縮變形現(xiàn)象，并且在之后的持續(xù)工作中，為了能夠更加有利于節(jié)點(diǎn)質(zhì)量的控制，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)而制作的連接板進(jìn)行替換加工廠。

4 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，為了能夠提高建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接的精確度，并且有效控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的出現(xiàn)，我們需要從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工程序、檢查程度等各個(gè)方面進(jìn)行綜合分析。而對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊接的形成原因上，我們不單單是分析所存在的性質(zhì)，而應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接變形形成的根源性問(wèn)題來(lái)做好鋼結(jié)構(gòu)變形的合理、有效控制。其次再對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形以及其他所產(chǎn)生的可能因素進(jìn)行探究，為做好焊結(jié)構(gòu)焊接變形的合理控制，從工作的細(xì)節(jié)做起，為建筑鋼結(jié)構(gòu)施工工程發(fā)展創(chuàng)造更多的發(fā)展空間。

[1]梁晉平.對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的控制和矯正[J].山西冶金，2012（05）：56～ 57.

[2]黃杰，鐘德明.鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)探討[J].山西建筑，2010（30）：96～98.

TU758.11

A

1004-7344（2016）15-0250-02

2016-3-26

李修明（1986-），男，漢族，廣西南寧人，助理工程師，技術(shù)員，本科，主要從事機(jī)械工藝管理工作。