焊接结构件焊接变形的控制

韩海龙 崔峰

摘要：焊接结构在焊接过程中，由于要进行受热，变形问题则避无可避，如果不加以控制，任其自由发展，则会给钢结构带来巨大的安全隐患。基于此，本文对钢结构变形引起的原因进行深入剖析，并提出了相应的防范对策。

关键词：钢结构;焊接变形;原因

在对钢结构实施焊接时，残余变形的现象通常如影随形，无法根除，但如果对变形问题不加以控制，则会影响钢结构的使用寿命和承载能力，甚至影响整个工程的进度和质量。因此，对钢结构焊接变形产生原因及防范对策进行探讨，对提升钢结构的整体性能，提高工程的整体质量，都起到一定推动作用。

一、钢结构焊接变形的原因分析

为了使焊接变形的问题得到有效遏制，许多技术和研究人员对焊接变形现象进行了深入研究、剖析。调查结果显示，钢结构焊接变形的产生因素十分繁杂，有时还各种因素还会相互作用、交叉影响。具体可归纳如下几点原因：

1、钢结构总焊缝的位置对于焊接变形也有一定影响，总焊缝处在不同的位置，其变形的大小和形状都有所不同，这是由于焊接位置不同，开坡口的角度也有所区别，产生的重力性变形也形态迥异。

2、钢结构的刚性也是产生变形的因素之一，在相同载荷负荷下，如果钢结构的刚性较好，构件变形的量则较小，反过来，对于刚性较差的构件，产生变形量则较大。如果一个钢结构，造型大且板材较薄，当一个小且重的构件焊接到其上时，则造型较大但刚性较小的构件产生的变形量大^[1]。

3、钢结构各构件焊接的顺序和装配方法，对焊接变形也有很大影响。焊接的顺序不同，产生的变形量往往相差甚远。如对于刚性不大的钢结构来说，如果在焊接时，增加了这一构件的载重量，则很容易出现变形的现象。

4、不同的焊接材料，其热胀冷缩的变形系数也有所区别，一般来说，材料热胀冷缩的系统主要看材料的线膨胀系数（αl），αl愈大，则钢结构在焊接之后的变形愈加明显。如较之碳钢材料，铝材在焊接时产生的变形量更大一些^[2]。

5、焊接方法对于焊接变形的产生也有一定影响，钢结构进行焊接施工时，焊件温度骤然升高，在这种情况下，钢结构的体积愈大，在受热后就愈易发生变形现象，变形也就愈加严重。

二、对于控制钢结构焊接变形的几点思考

1、从设计上控制钢结构焊接的变形

设计对于钢结构来说十分重要，设计是钢结构的灵魂和亮点，华美、恢弘的设计能够提升钢结构的美感和艺术感，合理的设计还能有效控制钢结构焊接的变形。

（1）在对钢结构进行设计时，应尽量少设置焊接点，尽量减小焊点的尺寸。焊点过多则加热的次数就愈多，焊点愈大，则加热持续的时间就会愈长，这两点都对控制变形十分不利。

（2）在钢结构中，承载负荷较大的部位，在设置焊点时，应进行对称设置，将焊点尽量设置在钢结构的中心线附近，以减少关键部位产生变形。

（3）在对焊接材料和方法进行选择时，应将截面的尺寸和形状作为参考依据，进行合理选择，尽量使焊接的接触面减到最少，受热时间缩为最短，以提高钢结构的安全、稳定性。

（4）在对焊点进行设计时，应将焊点尽量分散开来，且尽量避免在交叉点处进行焊接。如果焊点多为几向交叉的情况，则焊点会产生较大的变形量、并且影响到构件的整体刚性。对焊点进行分散还能使受热区域保持一定距离，避免因钢材未冷却就进行重复加热而产生变形。

（5）在钢结构中，对于承载较大负荷的部位，在设计时应尽量减少焊接结构，即使焊接变形微乎其微，但在焊点位置，钢材的强度也有所减弱。为了提升构件的安全性，对于应力点焊接的现象应尽力避免。

（6）在焊接设计时，焊点的设置应遵循简单易操作的原则，如果焊点的难度过大、可操作性不强，再加上焊工的操作水平未达要求，或是操作不规范，则焊点的质量也难以达到标准。如果难度过高的焊点无法避免，则应选择水平较高的焊接进行施工^[3]。

2、在操作過程中控制钢结构焊接形变

在设计时对钢结构焊接的问题进行合理规划固然重要，但设计终究是为施工服务的，在实际施工中对焊接变形进行控制尤为关键，在施工过程中应对每个焊点、每条焊缝都加以重视，进行精细处理，同时还要提高焊接的操作水平，为提高焊接质量打好基础。

（1）在钢结构中，如果焊点呈对称分布，则在焊接时，也要依次进行对称焊接。在同一个钢结构中，最先焊接的位置最有可能产生变形现象，如果对一边从头至尾依序焊接，焊接变形的问题则会完全失控，使用对称焊接法则可以解决这一问题。

（2）在钢结构中，如果焊点分布不对称分布，且杂乱无章，则焊接从两端向中心延伸，先取一端焊接一段，然后再到另一边进行焊接，由于两端距离较远，则可以有效规避钢材重复受热的现象。

（3）如果对焊接变形的方向可以进行预估，则在焊接前后，可以通过对相反的方向进行加热的方法来抵消变形。

（4）钢结构焊接时应焊缝方向尽量设置在纵向方向，如果横向焊接无法避免的话，要设置加强筋，在保证强度的前提下，避免焊接变形。

（5）在对T形拼接处进行焊接时，如果板过厚时，可利用坡口焊的方法来减少变形。

（6）如果根据钢结构的形状和尺寸，能够预见在焊接结束后，构件会进行一定量的收缩。对于这种问题，最优的解决方案就是在制做时，将构件的尺寸做长一些，为焊接收缩放出余量，这样使构件在焊接后尽量与设计要求相符。

三、结语

综上所述，钢结构焊接变形产生的影响因素十分繁杂，操作环境、焊接电流、焊接工艺焊工的操作水平等如果未按施工要求进行规范操作，都可能导致焊接变形。因此，为了从根本上控制焊接变形的问题，我们要在实际施工中进行积累归纳，将施工过程中比较好的方法记录下，通过深入研究，进而提出行之有效的控制对策。

参考文献

[1]潘可明，纪荣洋.钢结构焊接变形的原因及校正[J].科技致富向导，2015（14）：100，136.

[2]欧阳成渝，王文海.浅谈控制钢结构焊接变形[J].甘肃科技，2015，27（18）：152-153.

[3]吕仲，韩巧珍.钢结构焊接变形控制[J].电焊机，2015（08）：73-75.