大型钢结构焊接变形控制工艺探究

摘要：大型钢结构是目前我国工程建设中非常重要的结构组成形式，对于焊接工程的质量要求非常高。深入的分析钢结构工程中所存在的变形类型以及形成因素，从而可以更加有效的控制其变形，提高工程的质量与安全性。

关键词：大型钢结构；焊接工程

大型建筑钢结构焊接施工要求具有非常高的精度，而结构却有着较大的自由度，焊接中因为热量集中而导致分散均匀。同时焊接中，伴随着时间的推移，结构中的应力与温度都会发生一定的变化，造成了数据计算和分析存在问题，焊接质量也就无法提高。因此，大型钢结构焊接施工难度比较高，加大焊接变形的研究和分析，可以从根本上提高焊接工程的质量。

一、焊接变形的原因

1.1 温度控制不当

焊接过程中会产生大量的问题，从而对金属造成一定的影响。如果此时的温度超过了金属材料的熔点，就会导致该位置出现膨胀的现象，还会对周边材料造成重大影响，也会发生膨胀反应，进而造成了焊接位置变形情况的出现，导致了钢结构材料的质量无法保证。在大型钢结构焊接过程中，如果没有有效的控制温度的影响，就会导致焊接质量存在问题。

1.2 焊接材料选择不合理

焊接材料是实施焊接的基础条件，选择不同的材料可以直接影响焊接的性能。在焊接温度相同时，其材料的膨胀度也具有较大的差异。如果焊接过程中选择使用的施工材料不合理，就会导致焊接温度无法控制，膨胀度过大或者过小都会造成焊接变形情况的存在。

1.3 焊接顺序与焊接方法选择不合理

如果在大型钢结构焊接施工过程中对于焊接顺序与焊接方法设计的不合理，就会导致焊接位置的承载性能无法满足要求，焊接过程也就会存在较大的差异进而造成钢结构出现扭曲变形的情况，对于整个结构质量也会造成巨大的影响。

1.4 焊缝位置不恰当

焊缝位置的选择也是非常关键的，钢结构重力对于不同承載性能的金属来说压力效果是相同的，如果位置选择不当就会造成承载金属的严重变形，且焊接质量无法保证。

1.5 钢结构刚性设计问题

刚性对于钢结构的变形影响较大，在相同承载性能的前提下，刚性大的变形较小，反之则变形会比较大。如果在焊接施工中未能合理的控制，就会造成严重的焊接变形情况。

二、大型钢结构焊接变形的控制方法

2.1合理选择焊接材料

为了可以全面提升钢结构的焊接质量水平，避免在焊接中发生变形的情况，需要根据工程的具体要求以及施工技术来选择合适的焊接材料，特别是要对刚性进行全面的分析和研究，保证其焊接性能良好，能够达到工程质量的要求，避免存在过大变形的情况。

2.2 按照焊接技术规范来进行焊接操作

在充分保证焊接工程质量的前提下，尽量选择使用线能量较小的方法，从而避免严重变形的存在。埋弧自动焊的热利用率非常高，焊接速度快且收缩性小，可以有效控制变形；气焊的影响范围比较大，焊接速度慢，焊接的后期阶段容易出现变形情况；二氧化碳保护焊对于变形的控制较为有效。因为大型钢结构在实施焊接的过程中会产生一侧变形的情况，这就需要在焊接中做反变形处理。开始焊接操作前，根据变形的方向来实施反向弯曲，为焊接变形留出余量，从而可以避免在焊接完成之后存在较大的变形情况。比如，焊接90°的工件时，应该将其摆放成为92°～94°，这样即使在焊接之后发生变形，可以正好回到90°的位置上。但是大型钢结构的焊接需要注意的是，反变形的方法容易出现回不去的情况，这就导致了很多的工件精度无法保障。刚性固定焊接方法是当前的大型结构焊接中应用比较广泛的一种焊接施工工艺，其主要的工作原理就是采用一些方法将工件固定以限制变形，即采用外力来降低热应力对于工件造成的影响。

2.3 加强焊接过程的细节控制

大型钢结构在焊接实施的过程中，如果没有积极的采取措施来控制就会导致变形问题的存在。所以在焊接时，需要加大细节管理力度，不断的优化焊接过程。此外，焊缝尺寸过大也会造成焊接量较大，此时焊接变形风险会较高；焊缝过小，焊接位置冷却速度较快就容易产生裂纹等危害。所以在进行大型钢结构焊接施工中需要合理的控制焊缝尺寸，确保焊接质量以及其承载性能都能够达到要求。在大型钢结构焊接中要合理的设计焊接顺序，这是有效控制焊接变形的重要方法。通常情况下，需要按照先对接、后角接的顺序来进行，如果需要连续焊与断焊同时进行，可以先实施连续焊接的方式。焊接顺序的合理设置可以使得焊缝能够自由收缩，避免严重变形的存在。

2.4 有效控制焊接温度

大型钢结构焊接变形的控制关键在于焊接温度的控制，此时就要求焊接施工人员采取有效的措施来控制焊接温度，确保其能够达到要求的焊接效果。比如焊缝位置实施焊接操作时，技术人员要选择合理的焊接方式，焊接结束之后及时采取措施来控制温度，防止其给周边金属造成影响从而导致焊接变形的存在。焊接技术人员需要随时调整焊接工序，防止因为焊接变形的存在而导致焊接质量不达标的情况存在。合理的控制焊接温度可以避免工件应力过大而导致变形的情况。焊接过程中要避免对工件造成损伤，避免应力过于集中而造成的焊接质量无法保证，还要严格控制焊接温度。

2.5 消除焊接中的残余变形

大型钢结构在实施焊接的过程中会因为温度、材料、焊接工艺、外部环境等等方面所造成的影响而出现较大的变形，还会给结构性能造成巨大的影响。在实践中要不断的总结先进的焊接经验，采取有效的措施消除来变形，提升焊接质量。焊接施工中，加热矫正的方法可以产生一定的应力，该应力与焊接应力相加会加大构件应力，在实践中工件无法承受这部分应力，进而产生了结构变形和损坏。在大型钢结构焊接之前，要选择合理的焊接施工方法以及焊接工艺，选择较小变形的焊接方法，全面提升焊接的质量。

三、结语

大型钢结构的焊接具备一定的特殊性要求，直接受到温度、焊接技术、焊接工艺、材料等方面的影响，这些方面都会导致焊接变形情况的存在，焊接性能也无法保证。所以在焊接中，要根据具体的情况选择最佳的焊接技术参数，还要加强管理和控制，消除变形，切实提升焊接质量。

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[5]李红亮.钢结构焊接变形控制分析[J].建筑知识.2017（10）.

（作者单位：上海振华重工港机有限公司）

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