宋均明 劉立濤

摘要：大型鋼結構件的焊接成型一直困擾著我國的機械制造領域，從客觀上來看，影響大型鋼結構件的焊接變形的因素眾多，需要在考慮到多種因素綜合影響的條件下選擇合適的定型焊接方法。立足于現狀，首先探討了骨架定型技術的定義與技術原理，其次對影響大型鋼結構件的焊接成型的主要因素進行了講解，并著重對大型鋼結構件的焊接成型中應用骨架定型法的情況進行了探索，希望可以有效提升大型鋼結構件的焊接水平，促進行業(yè)的平穩(wěn)快速發(fā)展。

關鍵詞：大型鋼結構件；骨架固定；焊接方法

一、大型鋼結構件的骨架定型技術概述

骨架定型法實際上就是采用結構內部的筋板、骨架來作為定型的構件對鋼結構進行定型的焊接輔助技術。在該技術的應用過程中，主要用于解決人們過分關注構件的外形而忽視內部的筋板精度以及結構之間的應力關系，這樣一來可以在確保外部表面處理質量達標的同時，也可以有效的提升骨架的內部精度，消除焊接過程中形成的不良應力，有效提升焊接穩(wěn)定性并減少焊接變形的可能性。在采用該技術進行焊接處理時，需要考慮到骨架的精度以及預成型的強度，這樣才可以選擇合適的筋板來進行強化，更好的輔助骨架定型工作，為確保大型鋼結構的骨架定型效果創(chuàng)造條件。

二、影響大型鋼結構件焊接變形的主要因素

大型鋼結構件較大的重量以及長度決定了其在焊接處理過程結束后依然需要面對焊接變形的風險。為了削弱這種影響，降低焊接變形帶來的風險與隱患，現分別從以下幾個角度對其進行介紹。

1.結構因素

大型鋼結構件的焊接成型中結構屬于一個十分重要的因素。結合近些年來大型鋼結構焊接變形的案例情況來看，焊接過程中結構屬于影響最大的因素之一。從客觀上來看，鋼結構件的種類繁多，所以結構設計也相對比較復雜。在大型鋼結構件的設計中往往需要一定的技術經驗，結合實際的焊接處理條件選擇合適的焊接處理方法。我國的整體大型鋼結構焊接處理工藝發(fā)展較晚，相比于國外先進技術而言存在明顯的差距，結構設計的科學性不足等因素都是導致焊接不穩(wěn)定的重要原因。由于結構上存在問題，焊接后拘束度一旦增加，會直接導致內部的應力加大，這種應力會隨著焊接結束后新的負載加載導致內部的應力集中，進而出現設備穩(wěn)定性下降甚至結構損壞的問題，嚴重影響生產安全以及行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。除此之外，一些長度較大以及鋼筋板的厚度參數較大的區(qū)域都更容易出現焊接變形的問題。

2.工藝因素

結合我國的大型鋼結構焊接處理的技術發(fā)展情況來看，導致變形的另外一個重要影響因素就是工藝因素。目前，國內相關部門對于工藝技術優(yōu)化以及先進工藝的引入下了很大的功夫，也取得了不錯的成績，但是在大型鋼結構，特別是一些重型結構方面依然存在不小的差距，這種差距主要體現在工藝的細節(jié)處理上。在面對一些表面平整度要求較高的大型鋼結構件的焊接時，采取不同類型的焊接工藝以及處理方法就會存在較大的差別，所以需要妥善選擇。

3.焊接材料與定型方法

焊接材料的影響主要體現在母材的質量上。通過嚴格控制母材的質量，可以降低后期的不利影響，同時也能夠有效的避免材料的內部應力影響，減少后期焊接變形的可能性。在選擇合適的材料時，焊接后產生的自然內應力較小，反之就會增加。選擇合適的焊接材料后，還需要選擇相應的定型方法。傳統(tǒng)的定型方法主要針對體積、重量較小的鋼結構件，在進行一些大體量的鋼結構件的焊接時，需要同時考慮到多個部分的內部作用力關系，同時也要及時進行內部固定，防止過分關注外部條件而忽視了內部結構固定的問題，這樣才能夠最大限度的提升焊接材料的焊接強度，減少不利影響帶來的損失。

三、大型鋼結構件的骨架定型法在焊接成型中的應用

1.網格骨架定型

網格骨架定型是一種精度較高的成型技術，其利用剛度整體成型的方式來進行固定，能夠有效提升固定的效果。采用高功率的試驗設備進行測試后發(fā)現，承載平臺長度超過80m且單件重量超過一百噸的大型鋼結構件，其本身受到了加工地區(qū)的空間條件的限制，對于運輸成本也比較敏感，對于表面的加工要求不高。在進行焊接處理后達到平面度1.5mm的誤差即可達到使用的具體要求。結合該項目的特征進行分析后，選擇了兩個平行割據同時切割下料的處理方式，在同規(guī)格的筋板點組上增加了龍門刨的加工立筋邊緣，同時釋放筋板來實現變應力的控制，在這個時候使得筋板與其保持在相同的高度上，從而選擇合適的網格狀筋板進行固定，采用平臺來使得外緣能夠保持高度上的一致。在進行焊接處理時，先對重點位置進行焊接，隨后利用平臺來對筋板的外緣進行處理，從而有效提升整體結構的穩(wěn)定性。在確保焊接穩(wěn)定性的同時需要選擇合適的初始焊接電流，其強度應該略低于焊縫，這樣一來成型的功能性更強。在成型處理時需要做好網格骨架的固定，選擇對稱施焊的方式進行處理更容易達到處理的目標要求。在常規(guī)條件下，網格狀筋板并不需要連續(xù)焊縫，只需要兼顧好剛度的條件下進行焊縫的對稱布置，并做好網格狀骨架的成型平面度處理，整體效果十分理想。

在骨架的焊接成型處理后，由于整個過程施焊的技術條件與工藝類型選擇相對合理，高度上變化也不大，所以無論是抗彎性能還是平面度都可以得到很好的兼顧。除此之外，平面度不理想的部分進行簡單的處理與加工后，骨架的完成度也相對比較高，從面板的一端進行點組并按照一定的次序進行設備的平面加工，可以很好的保持表面的平整度。在一端焊接處理時，需要考慮到面板的狀態(tài)，一般來說其他的面板處于自由狀態(tài)即可，而接觸面的焊接強度不要過高，這是由于抗彎主要依靠骨架來實現，而不是依靠拉應力來實現，能夠很好的滿足焊縫的基本要求。在進行蓋板的選擇時，應該盡可能與筋板保持一致，選擇多點焊接的處理方法，這樣一來在成型后整個構件的平整度可以得到保障，同時加工的余量控制也相對合理，能夠適應大多數的大型鋼結構件的焊接要求。

2.邊筋定型

在某大型鋼結構件焊接中，對其結構進行分析，該設備具有四個主梁，其中每一個的程度都超過了十五米，同時斷面的尺寸較高，單邊長度超過了1000mm，整個構件的重量超過45噸。結合上述的內容要求來看，其主梁應該采取鋼板焊接的處理模式。在常規(guī)的焊接處理后，該梁會受到成型變形的影響而出現較大的變形量，這個時候除非能夠投入更厚的板材，否則就會影響到加工量以及工藝的難度。由此可見，采用內邊板以及筋板進行定型就是一種適應性較強的工藝類型。通過內邊板、筋板進行規(guī)范化的切割，能夠實現對稱邊切口的一致性，同時也可以利用這種技術來強制規(guī)范面板平直度，從而有效強化整體的定型效果。在定型工字鋼完成后，還需要適當的添加焊接工藝進行輔助，這樣處理后無論是平直度還是表面的平整度都可以得到保障，整個加工余量更是控制在3mm以內，為后續(xù)的加工工作提供了必要的技術條件，同時焊接的內應力也相對較小，不容易出現應力裂縫，對于提升設備的穩(wěn)定性也具有一定幫助。

總結

綜上所述，通過應用骨架定型法來解決焊接成型的固定問題，可以最大程度解決內部應力的結構影響因素，同時還可以更好的適應焊接材料的應力特征以及結構特點，從而減少定型技術選擇不當帶來變形影響，為大型鋼結構的焊接成型工作順利開展，提升焊接質量以及結構穩(wěn)定性奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1]叢劍.大型鋼結構件的骨架定型法焊接成型[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015（12）：269.

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（作者單位：上海振華重工（集團）股份有限公司）