朱佳

摘要：近年來，在我國工業(yè)快速發(fā)展中，作為工業(yè)化道路建設中重要的組成部分，機械工業(yè)中的大型鋼結(jié)構(gòu)得到了廣泛應用。而在其應用中，一項必不可少的工藝就是焊接，焊接的質(zhì)量會進一步影響到大型鋼結(jié)構(gòu)的安全性和質(zhì)量水平。其中，在大型鋼結(jié)構(gòu)焊接中，需要進行多項復雜的操作和計算，而焊接本身是一項實施過程會存在復雜變化的工藝技術(shù)，因此大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接難度較大。本文主要進行大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制分析，了解大型鋼結(jié)構(gòu)的焊接難度和產(chǎn)生變形的因素，以更好地控制變形，保證焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大型鋼結(jié)構(gòu);制作;焊接;變形;控制策略

引言

在焊接工藝操作中，存在建模和數(shù)值求解方面的多項問題，并且大型鋼結(jié)構(gòu)焊接的難度更高。在大型鋼結(jié)構(gòu)制作中，焊接是其重要工序，消除焊接應力、控制焊接變形是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

1大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的影響因素

1.1材料因素

大型鋼結(jié)構(gòu)制作中，焊接材料是引發(fā)焊接變形的重要因素，一般情況下，母材與焊材作為焊接常用材料，其物理性能及熱力學性能往往會對焊接效果產(chǎn)生強烈影響。在大型鋼結(jié)構(gòu)制造中，焊接變形的影響因素包括溫度梯度和材料熱傳導系數(shù)，而這兩種因素之間呈鮮明的反比例增長關(guān)系，也就是說，隨著熱傳導系數(shù)的減小，溫度梯度會明顯增大，材料所受焊接影響也比較大，此種情況下焊接變形也比較嚴重。而熱力學性能對大型鋼結(jié)構(gòu)變形的影響則明顯強于材料物理性能，其中以膨脹系數(shù)為典型代表。隨著膨脹系數(shù)的加大，焊接變形也會隨之加大。此外，大型鋼結(jié)構(gòu)焊接中會形成高溫環(huán)境，此時材料屈服基線及彈性模量也是影響材料焊接變形的重要因素，其具體關(guān)系為：隨著彈性模量的逐漸變大，焊接變形會在一定程度上減小，但受到材料屈服極限增大的影響，焊接殘余應力顯著增強，導致材料受力能力明顯降低，使得大型鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)嚴重變形。材料是大型鋼結(jié)構(gòu)制作過程當中最重要影響因素之一。在焊接當中經(jīng)常會運用到母材和焊材這兩種材料。這兩種材料在物理和熱力學上性能有很大區(qū)別，它們對焊接效果也會產(chǎn)生不一樣影響。大型鋼結(jié)構(gòu)制造過程會出現(xiàn)焊接變形原因主要有以下這兩個方面。第一原因就是溫度梯度，第二個原因就是材料熱傳導系數(shù)。這兩者之間存在反比例關(guān)系，隨著熱傳導系數(shù)變小，溫度梯度會變大。材料是影響焊接最直接因素，它也會導致出現(xiàn)嚴重焊接變形情況。要注重材料選擇問題。不過，材料的物理性能要比熱力學性能影響結(jié)構(gòu)變形大一點。其中，膨脹系數(shù)最為典型。除上面這兩個影響因素之外，大型鋼結(jié)構(gòu)焊接還會受到高溫環(huán)境、材料屈服基線等多重因素影響。在這些因素作用之下，所使用材料受力可能會降低，會出現(xiàn)嚴重變形情況。從這方面也可以看出，材料是非常關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.2鋼結(jié)構(gòu)剛度

所謂鋼結(jié)構(gòu)剛度，是指大型鋼結(jié)構(gòu)在彎曲及拉伸變形條件下的抵抗力承受能力，在大型鋼結(jié)構(gòu)焊接中，鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸及鋼結(jié)構(gòu)形狀是影響剛度的重要因素，實際焊接中若不能加以科學化控制，極易引發(fā)焊接變形。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)界面尺寸及截面面積主要對縱向桁架及工字鋼截面產(chǎn)生影響導致變形問題出現(xiàn)，而鋼結(jié)構(gòu)截面形狀主要影響丁字鋼、工字型鋼的彎曲變形量，鋼結(jié)構(gòu)抗彎剛度與截面形狀對大型鋼結(jié)構(gòu)的變形影響存在一致性。所謂鋼結(jié)構(gòu)剛度，主要是說在彎曲和拉伸情況下，鋼結(jié)構(gòu)所能夠承受的抵抗力。對鋼結(jié)構(gòu)剛度能夠產(chǎn)生影響因素主要有鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸和形狀。鋼結(jié)構(gòu)截面尺寸會對縱向桁架和工字鋼截面變形量產(chǎn)生影響。同時，其截面形狀抗壓剛度也會對其形態(tài)彎曲有影響。

1.3焊縫位置

就大型鋼結(jié)構(gòu)焊接的實際情況來看，不同焊縫位置對結(jié)構(gòu)整體所產(chǎn)生的影響也各不相同，具體來講，若焊縫出現(xiàn)于鋼結(jié)構(gòu)受力部位，則會在一定程度上影響焊縫，并引發(fā)焊接變形問題，嚴重影響大型鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，甚至影響大型鋼結(jié)構(gòu)使用性能的發(fā)揮，給工程建筑埋下安全隱患。不同鋼結(jié)構(gòu)，焊接位置也有所不同。不同焊接縫隙也會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。因為鋼結(jié)構(gòu)在特殊受力情況下會出現(xiàn)焊接縫，受力狀態(tài)會發(fā)生變化。在受到外界作用力影響之下，焊接縫也會導致焊接出現(xiàn)變形情況。從而對鋼結(jié)構(gòu)整體安全可靠產(chǎn)生不利影響。為此，在施工時候應該重點控制焊縫位置。

1.4焊接工藝

焊接是大型鋼結(jié)構(gòu)制作中的重要環(huán)節(jié)，焊接工藝也成為焊接變形的重要影響因素，相關(guān)工程實踐表明，對接焊縫方式、多層焊接方式等都會在一定程度上引發(fā)焊接變形。就對接焊縫來看，應用此種焊接工藝會導致橫向收縮變形量明顯大于縱向收縮變形量，從而導致大型鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)焊接變形。就多層焊接來看，焊接成熟與變形之間存在密切聯(lián)系，隨著焊接作業(yè)中層數(shù)的不斷增加，焊接變形程度則會明顯加大，層級之間收縮量差異導致大型鋼結(jié)構(gòu)焊接變形最終出現(xiàn)。

1.5焊接坡口影響

焊接坡口也是影響焊接工藝的原因之一。這個問題在實際操作過程當中，往往會被大家忽視。其實，焊接坡口會跟變形程度形成正比關(guān)系。當坡口越小，變形程度就會越小。在不同工藝水平之下，焊接坡口影響焊接工藝效果也有本質(zhì)區(qū)別。在焊接時候要遵循一定規(guī)范，可以適當減少焊條擺動，從而減少焊接變形情況出現(xiàn)。

2焊接產(chǎn)品常見問題

焊接缺陷主要是應力集中和變形，會嚴重影響到焊接結(jié)構(gòu)承載能力，同時存在應力和變形的情況下就會更加危險。當缺陷出現(xiàn)在焊縫及周邊時，由于這類部位的拉伸殘余力最大，因此會將焊接結(jié)構(gòu)的強度降低。其原因在于焊接缺陷會減小承載橫截面的有效面積，在其周邊還會產(chǎn)生應力集中。在焊接中存在設計不當、施工不當?shù)膯栴}時，會導致應力集中和承載截面的變化，常見焊接缺陷主要是未焊透、裂紋、氣孔和焊穿等。

3結(jié)束語

在當前建設工程中，大型鋼結(jié)構(gòu)運用廣泛，且其應用程度也在發(fā)展。因此，對于其中存在的焊接變形的問題，要結(jié)合工作實踐和影響因素分析研究等，進一步制定出可行的、有針對性的控制策略，使大型鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量得以保證，能夠更好地應用。

參考文獻

[1]劉迪.大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制分析[J].消費導刊214

[2]張亞晨.大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制分析[J].環(huán)球市場.