摘要：影响钢结构在焊接过程中发生变形的原因是由于多方面因素所导致的，它不仅受到焊接工人自身的原因以及焊接材料的影响，同时受到焊接环境的影响也较大。因此，为了加强钢结构焊接质量的控制，防止钢结构发生焊接变形，这时我们需要总结在焊接工作中的经验和教训，找到导致钢结构焊接变形的原因，从而实现对焊接质量的有效控制。文章重点介绍了钢结构焊接变形及其控制方法，以供同行参考。
关键词：钢结构；焊接变形；控制方法
前言：建筑行业的快速发展使得钢结构的应用越来越广泛，钢结构的连接主要是通过高强度螺栓紧固和焊接这两种方式。往往更多的时候我们采用的是焊接的方式来进行钢结构的连接，随之而来的是钢结构焊接作业中发生的焊接变形的问题。通过分析大量钢结构发生变形的例子，我们得到导致钢结构发生焊接变形的首要原因是在焊接时加热不均所致。针对影响焊接质量的问题需要我们加以重视，然后在采取相应的措施来加强对钢结构焊接变形的控制，提高钢架构的焊接水平。本文试针对以上相关问题做详细分析与说明。
1钢结构制造中焊接变形的产生机理
相比混凝土结构，钢结构具有施工灵活、强度高、质量小以及能够进行标准化生产等多方面的特点，因此它成为了建筑施工的首选。在进行钢结构生产制造时，需要借助焊接作业将标准化金属构件组合在一起，这时需要借助持续的高温加热来对金属构件标准化的焊接在一起。由于金属材料受热会发生膨胀，而焊接作业只是进行的是局部加热，因此受热部分的周围的金属因为温度不够达不到膨胀的程度，这就导致金属构件发生塑性变形，进而严重的影响到金属构件的制作质量。
2钢结构焊接变形产生的原因
2.1温度控制不当
总所周知，温度的导热性很好，随着温度的增高钢结构的内部分子之间的空隙也会随着增大，我们称之为膨胀。不同的金属的熔点不同，一旦焊接时外部的温度接近或者高于这个温度时它就会使得局部表面的金属发生不同程度的膨胀，这时候它的刚度也会随之下降，进而会发生弯曲、膨胀等变形，这就是我们经常在焊接现场见到的一种焊接变形的情况。
2.2钢结构的焊接顺序和方法不当
由于钢结构的构造比较复杂，钢结构的制作主要是将通过焊接来将钢材焊接在一起，由于焊接顺序的不同会使得有的部分因为受力过大导致变形。尤其是钢结构的焊缝处的受力程度不同，由于施工时的焊接顺序和施工方法的不规范导致接缝处的压力过大，进而接缝处就会产生裂缝、断裂或者变形。
2.3钢结构的材料
不同金属材料的物理性质不同，所以它们的熔点，因此在高温加热时钢结构发生膨胀的程度也不相同，所以我们在进行钢结构加热时因为温度的差异使得不同材料的膨胀程度不同，导致金属结构发生膨胀变形。
2.4钢结构的焊缝位置
钢结构焊接作业时会选择一个总焊缝，有时构件的重力较大，要考虑到焊缝的承压能力，因此总焊缝的选择十分的重要，这将会关系到整个构件的重力是否会对焊缝造成影响。
2.5刚性不同，变形程度不同
不同金属的刚度不同，两种不同的金属在承受相同负载的情形下它发生形变的程度也不相同，刚性大的金属材料发生形变的程度较小，反之亦然。所以在选择钢结构材料的同时要注意钢结构的刚度，如果承重较大的话需要选择刚性大的金属材料制成的钢结构，反之则选择用刚性较小的钢结构，这样就能够有效的防止了钢结构在进行焊接时不易发生变形。
3对于控制钢结构焊接变形的几点思考
3.1从设计上控制钢结构焊接的形变变形
第一，在满足焊接质量的前提上减少焊接数，并且减少焊接的尺寸大小。这样处理的目的其实很好理解，如果焊点过多或者是焊接面积过大就会使得钢结构的加热时间增长，在长时间高温的持续作用下必然会导致钢结构发生变形。
第二，焊接时要掌握方法和技巧，采用对称式焊接能够分担承重较为集中的钢结构的压力，可对焊点的位置设计接近于钢材截面的中轴，这也是一种防止焊接变形的可行方法。
第三，根据焊接时钢结构的结构特点和尺寸大小来灵活的选择合适的焊接方法，减少焊接时对钢材的加热时间。
第四，焊点的设计要尽可能的分散开来，且避免集中分布在部件的交叉点。这样设计的目的是为了分散双向或是三向交叉的受力，同时将焊点分散可以减少对某个区域的持续加热时间。
第五，焊点的选择应尽量远离钢结构中受力较大的区域。
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第六，避免进行高难度的焊点焊接，因为它对于焊接作业的要求很高，并且在工作过程中不仅难度大，危险性也很高，它对于焊工的经验和技能都有着很高的要求，所以焊点的选择应避免进行高难度焊接作业。
3.2在操作过程中控制钢结构焊接形变
防止钢结构发生焊接变形的可从科学合理的设计焊点和提高焊接水平这两方面来进行提升，同时对于焊点的处理要做到精细化控制。
第一，焊点应尽量对称性设计，然后按照对称法进行焊接，这样可以防止在焊接过程中发生偏移、漏焊等问题。
第二，焊点并非是对称排列，而是杂乱无章的分布排列，在进行焊接时应遵循“先两头”的原则，先从两端往中间开始焊接一段长度后，在隔一段距离焊接一段长度，继续接之前没有焊接完的部分进行焊接，防止钢材持续受热发生变形。
第三，如果可以预计到焊接处的变形角度和方向，在焊接前或是焊接后可以进行反向的加热来进行平衡。
第四，钢结构焊接过程中尽量从纵向进行焊接，如果需要横向进行的话，尽量添加强肋进行固定，防止焊接过程中出现变形。
第五，如果T形接头板厚度过大的话，则可以利用开坡口角进行处理。
第六，如果焊接之前可以预测到部件可能会出现体积收缩，最好的处理方法就是在焊接前构件进行一段长度的预留，这样可以从一定程度上补偿材料体积或长度上的不足。
4钢结构焊接变形的控制策略
通过大量的焊接变形问题我们可以知道导致钢结构发生焊接变形的类型有很多种，与此同时它的产生原因也不相同。焊接作业时钢结构是否会发生变形与温度、重力、钢结构的材料、钢结构的承载力等多方面的因素有关，这也是造成了它的变形类型存在差异的原因。钢结构的焊接变形并非是不可以控制，我们可以从控制焊接工艺以及现场焊接的方式来控制焊接变形的情况。
4.1合理控制焊接温度
前面提到了高温时导致焊接变形的主要原因，因此我们在进行焊接时温度的高低不仅影响焊接的效果，同时我们可以通过控制温度来改善焊接变形的问题。常见的做法是在进行焊接时要尽快的完成焊点的焊接，减少焊接时长；焊接结束后要迅速的进行降温，降低余温的影响。
4.2安排好钢结构的焊接顺序
焊接顺序安排不当也是使钢结构焊接产生变形的重要因素之一。例如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。
4.3根据钢结构的用途选择合适的材料
我们在进行钢结构设计时，既要考虑到钢结构的使用场景，又要重视它的材料属性，这样才能够确保钢结构的设计合理，防止在焊接作业时发生变形。
4.4焊缝位置要选择合理
焊缝的选择对于钢结构的承载力也有一定的关联，因为通过焊缝的受力情况要远不及金属材料自身，所有当构件在承受巨大的外力时焊缝处的受力会因为过于集中而发生变形、断裂等问题，由此可见焊缝选择的重要性。施工人员可以选择中性轴的对称位置或其截面位置作为焊缝的位置。
4.5钢结构焊接变形在施工过程中进行合理控制
为了提高焊接的质量，针对于焊点的选择可以选择对称式或者非对称式的方法来进行焊接设计，并且加强在焊接过程中的工艺控制，均匀合理的设计焊缝的大小、宽度，提高焊缝之间的连接。对于容易产生焊缝的位置要加强控制和后续的检查，确保焊接作业的顺利实施，进而提升钢结构的质量。
结语：
钢结构在现在生活各个领域的应用十分广泛，尤其是建筑行业。而建筑业又与人民的生命财产息息相关，施工人员稍有不慎，便可能造成严重的后果。因此，钢结构的质量在一定程度上体现了建筑工程的质量。
参考文献：
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[3]卢进起,常德志,曲锋军.浅析钢结构焊接变形及其控制方法[J].中国建筑金属结构,2013(04):3+7.
论文作者:贾正明,卢善强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
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