浅析钢结构焊接变形的火焰矫正

宋长安

（安阳市高级技工学校，河南 安阳 455000）

近年来，在厂房建筑中钢结构得到广泛的应用。而钢结构厂房的主要构件是焊接工字梁、柱、撑。这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。

焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到符合产品质量要求。实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已发生的变形。

在生产过程中普遍采用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。机械矫正是利用机械力的作用使焊件产生与焊接变形相反的塑性变形，并使两者抵消从而达到消除焊接变形的一种方法，但该方法用于厂房的工字梁、柱、撑焊后的变形实施起来比较困难。火焰矫正是用氧-乙炔火焰或其他气体火焰（一般采用中性焰），不均匀加热的方式引起结构变形，来矫正原有的焊接残余变形的一种方法。火焰矫正与机械矫正相比，它是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。

1 钢结构焊接变形的火焰矫正

钢结构的主要构件是焊接工字梁、柱、撑。焊接变形经常采用火焰矫正加热方式有以下三种方法:（1）线状加热法。它是火焰沿着直线方向或者同时在宽度方向作横向摆动的移动形成带状加热的一种方法。（2）点状加热法。它是火焰加热的区域为一个点或多个点，加热点是直径一般不小于15mm，点间距离应随变形量的大小而变，残余变形越大，点间距离越小，一般在50-100mm之间。（3）三角形加热法。三角形加热即加热区呈三角形，加热部位是在弯曲变形构件的凸缘，三角形的底边在被矫正构件的边缘，顶点朝内。火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢）一般有以下三种:（1）低温矫正 500～600度，冷却方式:水；（2）中温矫正 600～700 度，冷却方式:空气和水；（3）高温矫正 700～800度，冷却方式:空气。火焰矫正时要注意加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。

1.1 柱、梁、撑的弯曲变形

在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。可采取低温矫正或中温矫正法。这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。

翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取20—90mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。注意加热时应采用中温矫正，浇水要少。

1.2 柱、梁、撑腹板的波浪变形

矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰，用圆点加热法配合手锤矫正。加热圆点的直径一般为50～90mm，当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大，可按 d=（4δ＋10）mm（d 为加热点直径；δ为板厚）计算得出值加热。烤嘴从波峰起作螺旋形移动，采用中温矫正。当温度达到600-700度时，将手锤放在加热区边缘处，再用大锤击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。矫正时应避免产生过大的收缩应力。矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点，方法同上。为加快冷却速度，可对Q235钢材进行加水冷却。这种矫正方法属于点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。注意温度不要超过750度。

1.3 梁、柱、撑翼缘板的角变形

在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。线状加热时要注意:（1）不应在同一位置反复加热；（2）加热过程中不要进行浇水。这两点是火焰矫正一般原则。

2 钢结构焊接变形的火焰矫正注意事项

火焰矫正引起的应力与焊接内应力一样都是内应力。不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数的降低。因此在钢结构制造中一定要慎重，尽量采用合理的工艺措施来减少变形。当不得不采用火焰矫正时应注意以下几点:

2.1 烤火位置不得在主梁最大应力截面附近；

2.2 矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面；

2.3 宜用点状加热方式，以改善加热区的应力状态；

2.4 加热温度最好不超过700度。

［1］鲍勇祥.焊接结构[M].中国劳动社会保障出版社，2009.

［2］邓洪军.焊接结构生产[M].2版.机械工业出版社，2009.