摘要：大型钢结构制作中的焊接对整个设计来说是十分关键的。焊接环节的好坏对整个工程质量安全有着重要的影响。就目前而言，随着钢结构材料在交通运输、工程建设等领域的广泛运用，越来越多的领域需要用到钢质材料。大型钢结构也不例外，在大型钢结构的设计当中，焊接技术十分重要，一旦焊接不到位将容易造成钢结构的变形。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对大型钢结构制作中焊接变形的控制分析提出了一些建议，仅供参考。
关键词：大型钢结构制作；焊接变形的控制；分析
引言
钢结构行业推广应用焊接技术是大势所趋，但焊接技术在钢结构，特别是建筑钢结构上的应用刚刚起步。提高钢结构构件的模块化、系列化、标准化设计是焊接技术在钢结构行业应用的基础。构建完善的焊接变形技术对策，提升焊接变形的质量，逐步解决钢结构焊接技术应用的难题。
1、大型钢结构焊接概述
在制作大型钢结构时，由于焊接工艺要求解决结构的自由度、热源集中度和温度散布问题以获得一定的精度，因此焊接点处的一些网格会被分割，从而能够很好地分布。网格数量的增加使计算更加困难，焊接长度也会影响焊接过程的仿真分析。在大型结构焊接中，焊接过程会随着时间的推移而变化，从而生成过于复杂的瞬态分析。此过程是动态的，因此需要从静态字段的角度查看，并且需要对时间增量进行分析，以便对单个静态字段时间组件执行瞬态分析。并且在焊接中受到一些因素的影响，应力场和温度场发生了变化。因此，为了减少分析和计算错误，需要添加特定的时间组件，过度计算也是需要解决的大问题。
2、钢结构制作中焊接变形的原因分析
2.1焊接应力的影响
钢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，在钢构件上分布不均，导致焊接过程中钢构件的焊接变形，变形程度的大小，决定了钢构件的使用寿命，影响了钢构件的生产成本。
2.2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。
2.3钢结构的设计出现问题
我国建筑企业很多，但是发展并不平衡，有的建筑企业规模比较小，人员配备也不齐全，而且企业中设计人员的技术水平并不高，有的设计人员可能是刚刚毕业的学生，虽然掌握了专业知识，但是缺乏实际的工作经验，在对钢结构建筑进行设计时，一味地照搬，忽视了对工程重点环节的审核以及检测。有的设计单位设计的图纸，构件布置较为单一，而且整个设计都是焊接节点，对节点的构造不够合理，使得钢结构在施工的过程中，存在较大的安全隐患。也有的设计人员，在设计时缺乏创新性，没有做到因地制宜，使得设计方案缺乏可行性，如果施工人员按照这样的图纸进行施工，则会存在安全隐患，降低建筑的质量以及安全性。
3、大型钢结构焊接变形主要控制策略
3.1选择科学的焊接顺序
在大型钢结构制作焊接作业中，要根据其形状、规格和型号等信息来选择合理的焊接顺序。一般在焊接大型钢结构时，会先焊接小组件，在进行整体焊接、装配。与之相反的是小型钢结构焊接中，可先进行装配和定位焊固定。在进行部件装配时，要保证采用的零配件符合相关要求，避免其在装配中产生较大变形或者应力。
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3.2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。
3.3钢结构焊缝变形预防
在焊缝的布置过程中，需要严格控制焊缝与焊缝之间的距离，避免其彼此之间距离过近。当零件尺寸与材料尺寸出现不符的情况下，尽可能的减少拼接焊缝，或者不进行拼接焊缝。与此同时，焊缝布置需要与轴线两侧保持对称，以此来减少焊接变形，或者焊接应力集中等现象。在零件与构件进行连接过程中，尽可能的规避不同截面，或者不同厚度截面进行连接。为了保证连接处截面或者厚度相同，则需要在构件与零件进行连接过程中，根据缓坡形式改变截面厚度和形状，避免因应力过大而增加其变形的几率。电焊机选择是否合理，在很大程度上有助于预防钢结构变形具有重要的意义，在电焊机的选择过程中，要保证电焊机电流电压的稳定性，或者其负荷用量。在普通钢结构的焊接过程中，焊接人员可选择交流焊机进行焊接。对于焊接要求较高的钢结构来讲，此时可选择直流焊机进行焊接操作。同时可运用埋孤自动焊对钢结构中角焊接的对角进行焊接。此外，可使用二氧化碳保护焊对要求较高的厚薄钢结构焊缝进行焊接。钢结构的组装平台、放样、以及制作等，需要具备标准的水平面。
3.4合理选择焊接材料
相比低合金钢，虽然钢在使用结构方面具有较多优势，但是却对焊接材料的使用具有更苛刻的要求。钢高效焊接技术在实际应用中，焊接材料大多使用的是ER55级、ER50级的焊接材料，而如果所用钢具有更高的强度级别，需要焊材在与强度配比相符合环境下，适当增加所选强度配比。比如焊接作业中使用的钢其屈强比不低于0.85，那么在焊接操作中为了避免出现超过800MPa抗拉强度等调质钢焊接冷裂纹，需要适当采取一定后热及预热措施，并同时选择超低氢型、低氢型焊接材料。因为焊材与钢材有着差异化的研究进程，所以如果焊接钢种的抗拉强度超过了800MPa，那么所选焊材就不能考虑低强匹配型。在钢焊接材料今后研发道路中，需要着重研究钢焊缝金属合金化，也就是通过焊接材料，将所需合金元素向焊缝金属当中过渡。
3.5焊接方法
现常用的焊接方法有焊条电弧焊，其原理是用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法；埋弧焊其原理是利用电弧在焊剂层下燃烧；二氧化碳气体保护焊其原理是利用二氧化碳作为保护气体的熔化极电弧焊方法；MIG/MAG焊其原理是采用惰性气体作为保护气，使用焊丝作为熔化电极的一种电弧焊方法；等离子弧焊其原理是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。
结束语
钢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。钢结构的优势在未来的建筑工程中会得到更多的应用和投入，所以在钢结构的设计和使用过程中，需要对其进行严格的控制和监督，这不仅影响到钢结构未来的发展前景，还时刻影响着我国建筑工程事业的发展，一旦出现问题，要不逃避、不隐瞒、指出问题、解决问题，共同攻破困难，确保钢结构在建筑工程中的重要地位。
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论文作者:胡树民
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/29
标签：钢结构论文; 过程中论文; 材料论文; 电弧论文; 应力论文; 过程论文; 钢构论文; 《基层建设》2019年第21期论文;