摘要：水电站钢结构质量的好坏和焊接施工密切相关，然而焊接变形却影响了水电站整体工程的质量，因此一定要做好焊接变形的质量控制。本文介绍了水电站钢结构焊接变形的种类及其影响因素，从焊前控制、焊接中施工技术、焊后热处理三方面提出了控制焊接变形的措施。
关键词：水电站；钢结构；焊接变形；质量控制
一、焊接变形及其种类
焊接变形是指在焊接应力作用下，如果焊件的约束较小，则焊件会产生相应的尺寸变化或弯曲或翘曲变形。
焊接变形的种类很多，与构件形状和尺寸，焊接方法和顺序，约束情况等很多因素有关。常见焊接变形主要分为：
结构整体焊接变形：①横向收缩变形：②纵向收缩变形：③弯曲变形：④扭曲变形：
结构局部变形：①角变形：②波浪变形
二、影响钢结构焊接变形的因素
（一）材料的热物理性能
不同的材料，导热系数、比热和膨胀系数等均不同，产生的热变形也不同，焊接变形也不相同。
（二）结构刚性
焊后焊缝一般都产生纵向和横向收缩，这种收缩受到整个结构的限制而产生“收缩力”。对于刚性大的焊接结构在这种力的作用下产生的变形比较小；而刚性小的焊接结构在这种力的作用下就产生较大的变形。
（三）装配和焊接顺序
结构的整体刚性总是比它的部件的刚性大，抗变形能力也大。有了合理的装配顺序还需要有合理的焊接顺序配合，以控制变形。
（四）焊接工艺方法
不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。一般来说，自动焊比手动焊热集中，受热区窄，变形较小。CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。
（五）焊接参数。即焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量愈大，焊接变形愈大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。在3个参数中，电弧电压的作用明显，因此低电压、高速、大电流密度的自动焊变形较小。
（六）焊缝数量和断面大小
焊缝数量愈多，断面尺寸愈大，焊接变形愈大。焊缝若沿构件截面分布不对称，则会引起该构件焊接时产生弯曲变形。
在水电站结构焊接生产中，不同种类的焊接变形往往并不是单独出现的，而是同时出现，互相影响的。只有全面分析影响焊接变形的各种因素，掌握其影响规律，才能采取合理的措施来控制焊接变形。
三、水电站钢结构焊接变形的质量控制
（一）焊接工作的事前控制
1、上道工序的落实
它是保证焊接质量的先决条件。所谓的上道工序，是指包括清理对口、工器具准备、焊机、焊接材料准备以及环境因素的改善等等，它将直接影响到下道焊接质量的好坏。如果焊口不打磨、焊接材料不按相关规定烘焙、没有防雨挡风设施等等，要保证焊接的质量，无疑就是无稽之谈。
2、焊接材料的检查
业主与监理人员联合对焊接材料进行外观检查，并审核质保证书，合格的材料才允许使用。检查时注意焊接材料必须和工艺评定所选用的材料一样，同时，重点检查施工单位的焊接材料管理制度和实施情况，做到焊料的领用、烘焙和回收有条不紊，符合工艺的要求。用于一、二类焊缝的焊条，重复烘焙次数不宜超过两次，过期和劣质的焊料绝对禁止。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆业主方始终坚信要保证合格的焊接质量，首先要抓好焊接材料的质量关，坚持不定期对焊接现场的焊条进行抽检，发现不符合要求的焊条立即予以清除，对在使用的不合格焊条对施工单位进行严格考核
3、焊接设备的检查
业主与监理人员联合通过进场设备的报审对将用于现场的焊条烘烤设备、保温设备和焊接设备进行检查，确保焊条能在规定的温度内烘烤，领用后有合格的保温设备，同时检查焊接设备性能，电流电压的稳定性。
4、焊工必须持证上岗
焊接人员必须经过专门技术培训，取得相应资格证书，具有较高、技术攻技术水平关能力强，有丰富的经验。
（二）钢结构焊接中的质量控制
1、预热。预热可降低焊接接头的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢逸出，避免氢致裂纹，提高焊接接头抗裂性，从而避免焊接裂纹。焊接前进行预热，除小区域或定位焊可用火焰预热外，其余部位均采用红外线加热器（板）预热。从焊接开始到热处理开始保证不低于预热温度，温度控制在80－150℃，层间温度不超过206℃。预热范围应至少覆盖从焊缝坡口中心起100mm的范围，测温点设在加热部位的背面。
2、反变形法。所谓反变形法就是在构件施焊前，确定其焊接变形的大小和方向，焊后使构件达到设计要求。如采用夹具施加与焊接变形相反的作用力 的方法，与焊接变形相抵消，以达到防止 变形的目的。
3、刚性固定法。所谓刚性固定法，就是在没有采取反变形的情况下，将构件固定增加焊件刚度，限制焊接变形。按变形相反方向，用夹具或点焊方式将 焊件固定，从而限制焊接变形。
4、合理地选择焊接方法和规范。从影响焊接变形的因素的叙述中可以知道，选用焊接线能量较低的焊接方法和规范参数，可以有效地防止焊接变形，如采用co2焊代替手工电弧焊，采用多层焊的方式降低焊接参数来降低线能量。
5、选择合理的装配焊接顺序。这种方式就是使物件在焊接过程中，通过合理的装配焊接顺序，使焊接变形能够互相抵消，从而达到降低变形的目的。如对于工字梁的焊接，可采用先拼焊再按左下—右下—左上—右上的顺序施焊，能够大大降低焊接变形。
（三）焊后热处理
焊后热处理能够起到改善焊接部位的材质，缓和残余应力，排出引起焊接区延迟裂纹的有害元素—氢的效果。还可以达到以下目的：材料的温度上升，屈服应力下降；保持高温与材料蠕变后应力弛缓；由于高温金属内应力恢复，可产生再结晶。
1、应力缓和后热处理方法
此法原则上把构件整体放入大型炉内，周围保温，内部则利用电热或热风加热，根据构件蠕变状况，进行整体或局部加热，消除应力。如果整体放不开，可夯商次进行，但分段加热部夯必须在1.5米以上，为防止炉外部门温度骤降，要采取保温措施。出炉温度必须保持300℃左右，冷却速度要按钢板厚度徐徐下降。假设钢板厚25mm，开始在一小时内降200℃左右，以后温降100℃/小时；厚度25~40的钢板，可由50~100℃之内降温。构件炉内加温要均匀，允许温差在50℃范围之内。如果应力缓和后热处理在600℃以上，仍达不到应力缓和时，可延长保温时间以提高缓和效果。一般地说，对于低、中合金钢只要在300℃下保温2~4小时，即可达到去氢目的。
2、局部加热应力缓和后热处理
某水电站大型钢管φ6700mm、φ7500mm不能整体放入炉内，于是局部加热进行焊后热处理，加热宽度在焊缝两侧250~400的范围，也可以是钢板厚度的12倍以上。但加热在钢管焊道宽3倍以上的周围，加热温度，保持时间、冷却速度均与炉内后热处理方法相同，但加热温度必须均匀。局部加热的热源可用乙炔、柴油、煤油等。
结束语
水电站焊接施工过程中由于各种原因易产生焊接应力和焊接变形，从而直接影响安装精度和框架结构安全稳定性。因此在水电站钢结构焊接过程中应制定合理有效控制焊接应力和焊接变形措施，把焊接应力和焊接变形程度降到最低，从而实现水电站整体工程质量，保证工程使用安全。
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[4]陈杏醉，施岳良.焊工实用手册[M].浙江：浙江科学技术出版社.2006.
论文作者:唐金柱
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：应力论文; 水电站论文; 材料论文; 构件论文; 焊条论文; 钢结构论文; 温度论文; 《基层建设》2017年第16期论文;