摘要：钢结构作为建筑结构的主要类型之一，其应用相当普遍。同时，钢结构的应用离不开焊接技术。由于焊接过程中环境、湿度、温度等各方面的影响，以及焊接完成后的保养不到位等原因，钢结构会出现各种各样的焊接变形。轻微的焊接变形将会影响施工质量，严重的钢结构焊接变形甚至会让整个施工毁于一旦，危害人民的生命财产安全。所以，找出钢结构焊接变形的成因，研究出相应的控制策略，尽量降低钢结构焊接变形的程度，将对整个钢结构的应用产生积极的影响。
关键词：钢结构；焊接变形；成因与控制；策略
引言
对于钢结构的整个焊接过程来说，是一个高温加热的过程。在这个过程中，温度最高的点为焊缝金属熔点处的温度。熔池附近温度由熔点逐渐降低直到变为室内温度。由于熔点处的极高温度使金属膨胀，与附近金属的低温产生冲击使之无法自由膨胀，这就造成了焊接的塑性变形。焊接变形即是整体结构在焊接时产生的收缩变形。对于钢结构而言，它不仅具有质量轻强度高的优点，同时又有运输施工方便、较好的塑性等优点。所以钢结构在当代社会中的建筑行业中起到了越来越大的作用。由于结构复杂的钢结构所需要的焊接工作量极大，所以说很难控制在焊接过程中所产生的收缩变形量，如果收缩变形过多就会对钢结构的质量产生影响。如何在钢结构的焊接过程中控制好收缩变形量是一个重要的课题。
1.钢结构焊接变形的几种类型
钢结构焊接变形的形成原因不同，结果也就不同。钢结构焊接变形可分为以下几种，笔者简单阐述。
1.1 由降温收缩引起的纵横变形
这种焊接变形是指当温度降低金属收缩时，以焊缝为坐标原点，钢结构在它的纵横轴上产生的变形。
1.2 降温时因收缩量不同引起的角度变形
钢结构的构件在焊缝处由于金属的收缩量不同产生了一定角度的位移，产生角度变形。
1.3 扭曲后形成的螺旋状的变形
焊缝角因为在钢结构纵横面上不能均匀分布，产生一定程度的变形，形成焊接变形。
1.4 错边变形
当施工人员对钢结构的加热不均匀时，构件收缩程度就会不相同，从而使焊缝处的构件在长度和宽度方面也就不能完全相同，形成错边变形。
1.5 挠曲变形
两个焊缝处不能产生相同的焊接变形结果，就会给人感官上的扭曲感觉，即形成挠曲变形。
1.6 波浪式的变形
焊缝处有自己的内应力，这种内应力可以在焊接处产生一种波浪式的外在表现形式，即波浪式的变形。
2.钢结构焊接变形的种类及产生原因
2.1钢结构焊接变形的种类
焊接变形一般可以分为面内变形和面外变形。焊接变形的面内变形可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形，面外变形可分为弯曲变形、角变形、扭曲变形和失稳波浪变形。其中，纵向收缩变形和横向收缩变形是最基本的两种变形形式，而在不同焊件中，这两种变形往往会因焊缝的数量及位置分布不同，表现出其他形式的变形。
2.2 钢结构的焊接顺序和方法不当
对钢结构的不同部位进行不同顺序的焊接，可能会引起钢结构的焊接变形。因为钢结构焊缝处的承载力不同，当优先焊接承载力较小的钢结构时，较大的重量可能会使钢结构产生扭曲，形成钢结构的焊接变形。
2.3 钢结构的材料
每一种材料都有自己的熔点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相同温度下，不同的材料会有不同的膨胀程度。膨胀程度过大或者过小，都会引起钢结构焊接变形，从而影响钢结构的焊接质量。
2.2钢结构焊接变形的产生原因
一般情况下，钢结构的总焊缝位置不同，导致了不同的变形程度和形状，焊缝位置的差异主要是由坡口角度和接头形状引起的。角变形是指焊缝在焊接后的角位移，这是由于沿板厚方向不均匀的收缩引起的。构件刚度引起的变形程度不同。在相同的应力条件下，刚度较高的构件变形程度较小，刚度较小的构件变形程度较大。例如，两种薄壁钢结构焊接时，高刚度的薄板不易变形。不同的装配方式和焊接顺序会导致钢结构在焊接过程中产生不同的变形。在焊接过程中，对刚性较弱的构件施加载荷是很容易变形的。由于焊接材料的不同，钢结构焊接后的热膨胀和收缩程度也有很大差异。一般情况下，焊接材料的线膨胀系数较大，会引起较大的变形。例如，铝的线膨胀系数大于碳钢的线膨胀系数，因此铝的变形概率高于碳钢。随着焊接件加热温度的升高，钢结构的变形程度取决于其自身体积的大小，且体积越大，变形越小。焊接截面的大小也会影响焊接变形的程度.例如，对于尺寸相同的焊接构件，实际截面尺寸越大，所需线能越大，收缩变形越大，焊缝截面面积越大，钢结构在冷却过程中的塑性变形越大。在相同的焊接条件下，不同的焊接方法会产生不同的变形。按CO2气体保护焊、手工电弧焊和埋弧焊的顺序，不同焊接方法产生的变形程度从小到大依次为CO2气体保护焊、手工电弧焊和埋弧焊。合理的焊接方法可以有效地降低钢结构的焊接变形。
3.钢结构焊接变形的控制策略
钢结构的焊接变形类型不同，原因也不同。从以上几个因素可以看出，影响钢结构变形的因素包括温度、钢结构的重力材料、钢结构的承载能力等。在焊接过程中，可以有效地减少甚至避免钢结构的焊接变形，在施工过程中可以控制某些变形。根据钢结构焊接变形结果的不同，可以为提高钢结构质量提供不同的控制策略。
3.1合理控制焊接温度
钢结构焊接变形的部分原因是温度控制不当。在焊接过程中，控制焊接温度可以有效地减少甚至避免焊接变形。例如，焊接金属时，尽量避免影响周围的金属。焊接后应迅速冷却，以避免金属残余温度对周围金属的影响。
3.2焊缝位置要选择合理
在承载能力相同的情况下，不同焊接部位钢结构的焊接变形程度不同。为了减小钢结构的金属收缩，减少一系列梁柱构件的变形，施工人员必须选择合适的焊接位置来焊接钢结构。工人可以选择中性轴的对称位置或其截面位置作为焊缝位置。
3.3钢结构焊接要选择合适的方法
不同焊接方法下钢结构的焊接变形程度不同。线能水平在一定程度上决定了焊接变形的程度。当线性能量较高时，钢结构的变形程度较大，钢结构的变形程度较小。例如，埋弧焊可以有效地降低钢法兰焊接的变形程度。此外，在焊接腹板时，构造者可以选择合适的埋弧焊。例如，手工电弧焊可用于覆盖焊接。当钢结构的焊接面积不同时，应相应地改变施工人员选择的焊接方法，以减小焊接变形的程度。
3.4钢结构焊接变形在施工过程中进行合理控制
当钢结构的节点结构不同或焊接形式不同时，构造者应选择合适的焊接变形控制方法。例如，可以选择合适的焊接工艺。焊接可由施工人员对称焊接。产生变形的焊缝通常是提前焊接的，因此对称方式可以有效地降低钢结构的焊接变形程度。因此，焊缝可以被均匀地排列，使每一个焊缝可以有其对称的另一个焊缝。
4.结语
钢结构广泛应用于生活的各个领域，尤其是建筑业。建筑业与人的生命财产有着密切的关系。因此，钢结构的质量在一定程度上反映了建筑的质量。随着社会的发展，钢结构焊接技术不断进步。然而，由于环境、温度、湿度等因素的影响，钢结构将不可避免地发生变形。幸运的是，施工人员可以采取有效措施减少钢结构焊接过程和施工过程中的焊接变形。为了提高钢结构的质量，作者认为科技社会的发展将使钢结构的焊接变形程度降到最低。
参考文献：
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[3]庄利军 .浅析钢结构焊接变形产生及防治 [J].科学之友，2010（4）.
论文作者:廖佳琪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
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