钢结构件制作焊接变形的控制与分析

李海洪 蔡继锋 万伟国 许继伟 苗斌

摘 要：钢结构件制作过程中最常运用的技术就是焊接技术，它是钢结构件成型过程中最重要的一环。焊接过程中的一些不稳定因素，如钢结构件所受应力不均等，使得钢结构件出现一些变形，大幅度增加了制作成本。文章对钢结构件制作过程中焊接变形进行分析，找出原因，从而对焊接变形进行有效的控制。

关键词：钢结构件制作;焊接变形;控制;分析

【中图分类号】TG404 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）02-0187-01

引言：焊接是钢结构制作的主要连接方式，由于焊接而产生的变形对结构件质量的影响更加突出。如何运用焊接变形的规律来处理此类问题，不但需要技术人员有相当的理论水平和实践经验，而且还需要焊工的密切配合。本文就实际工作中遇到的此类问题进行分析。

1 钢结构件制作过程中的焊接变形原因

1.1 焊接应力的影响

钢结构件在焊接的过程中，通过焊接材料的高温焊接，会经受急剧的升温和迅速的冷却过程，在这个过程中，钢结构件上的焊接应力会随着温度的变化迅速扩散，扩散的过程中，由于受到各种因素的影响，在钢结构件上分布不均，导致焊接过程中钢结构件的焊接变形，变形的程度的大小，决定了钢轨构件的使用寿命。

1.2 焊接工艺方面的影响

焊接工艺是决定焊接变形大小的一个很重要的因素，在焊接过程中，同样的材料、同样的设备，在不同工人师傅的操作下，会出现不同程度的焊接变形，这就说明工人师傅们在焊接工艺方面的经验对焊接变形影响较大，还有对焊接工艺运用的程度，如钢轨构件的预热时间要根据当天的气温的不同程度以及当天的光照亮度等一系列复杂的因素综合考虑才能决定;焊接时焊接材料催化剂与钢轨构件的接触面积大小以及在焊接过程中因钢结构件的固定程度不相同，导致焊接时钢结构件应力对钢结构件的冲击程度等都会影响焊接的变形。

1.3 焊接材料方面的影响

焊接材料的性能对焊接变形的影响也是很重要的一个因素。焊接过程是一个让钢结构件急速升温的过程，升温过程中的热应力传递程度等都是影响焊接变形的关键因素，对焊接材料的预热火候掌握不标准以及焊接材料本身的热传导性能都直接决定焊接变形的大小程度。

2 焊接变形的控制方法

2.1 不带加强筋工字梁焊接变形与分析

不带加强筋工字梁作焊接为现阶段在我国钢结构件制作过程中非常重要的组成部分，由于其形状的特殊性，导致其在整体的焊接过程中边角区域等局部部分非常容易出现变形现象。首先，对于局部变形的原因来看，最为重要的因素就是在其过程中由于横向收缩版经常会出现各种不同的温度变化等原因，导致其出现厚度不均匀的现象，进而造成变形现象的产生;其次，对于不带加强筋工字梁焊接变形来说，其主要表现在角变形上面，由于在焊接过程中各种不同的焊接接头形式，造成其出现变形的形式各不相同，如果不能及时的进行处理，那么将会严重影响整个钢结构件的质量。一般来说，现阶段在不带加强筋工字梁应用的较为广泛的结构形式是“T”字头，这种形式的接头在对其进行焊接的过程中需要严格对其焊接材料的刚性进行控制，特别要重点对其加强版的刚性进行科学的加强工作，在必要的情况下还可以通过固定焊接板结构的方式对其进行加强;第三，在对不带加强筋工字梁进行焊接工作的时候，弯曲变形现象也是经常出现的，其主要表现在整个焊接工作完成之后，由于实际的中心线与构件的中心线发生了一定的偏离现象，进而导致其整体焊接件出现一定的弯曲情况，主要可以将其分为纵向收缩弯曲和横向收缩弯曲两种，想要从根本上对这一问题进行解决，就需要相关工作人员在焊接过程中必须加强对整个焊接件的刚度，严格按照焊接顺序进行作业，严格控制整个工程的焊接质量;最后，在不带加强筋工字梁的焊接过程中，扭曲变形的现象也是经常出现的问题之一，本文通过对其原因进行调查发现，导致该现象最为主要的因素就是焊缝长度的分布不均，对这种现象进行改变相对比较简单，只要采用正确的焊接顺序就能从根本上对这一情况进行有效的避免。

2.2 焊接过程中散热控制

焊接过程的原理就是利用焊接材料的迅速升温进行焊接，钢应力的传递不均匀就是由于温度的传递不均引起的，所以控制焊接过程中散热环节也是一个很关键的环节，利用现代科技的一些特殊化的手段对焊接过程中散热进行处理，使得焊缝周围的热量迅速散开，将会大大减少焊缝变形的几率，此种方法的操作工艺流程较为复杂，但实际应用效果较为明显。

2.3 焊接应力控制

焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程，冷却后不仅使焊件产生了变形，而且在焊件内部存在一定的焊接应力，这对可焊性差的金属或刚性较大的結构，会导致其产生裂纹，使其安全使用系数降低。1）选择合理的焊接顺序。如大型容器的底板由许多钢板拼接而成，可分为纵向、横向焊缝。焊接时应让焊缝自由收缩，减小结构在焊接时的约束力，从而减小焊接应力。底板的铺设主要是保证底板的几何形状及尺寸符合要求，为此要认真选择排版方式和确定焊接顺序。底板的排版方式通常有条字形排版、丁字形排版、人字形排版和分块排版4种形式。人字形排版分块排版可避免局部焊缝过于集中，使收缩较为均匀。2）加热减应法。在补焊塑性较差、刚性较大的铸铁件和铸钢件时，可用此法。其原则是减小焊接部位和焊件上阴端焊接区自由收缩部位之间的温差。在结构的适当部位进行加热，使其伸长。冷却时，这两个部位同时收缩，减小了焊接区的应力，防止了裂纹的产生。

结语：钢结构件制作中存在的焊接变形在实际的生产制作中不可避免的，产生的原因也是极其复杂多变的，所以在实际的操作过程中，对焊接的控制效果与理论有着较大的偏差。钢结构件的大规模成批量的生产需求，给制作要求和标准提出了严峻的考验，必须克服一切困难，引用一切技术，降低焊接变形量，保证钢结构件生产的成品率。

参考文献

[1] 朱江.焊接变形的控制和预防[J].电焊机，2019（8）：56.

[2] 郭镇渤，王登峰.轨道车钢结构件焊接变形的原因分析及控制措施[J].中国战略新兴产业，2018（16）：218.

[3] 王四喜.钢结构件制作焊接变形的控制与分析[J].陕西煤炭，2017，34（1）：124-126.

[4] 邱葭菲.金属熔焊原理及材料焊接[M].北京：机械工业出版社，2018.