摘要：实现焊接应力与焊接变形的有效控制，对提升焊接质量，促进焊接工艺优化发展具有重要现实意义。对此，在实际焊接操作过程中，相关工作人员需明确认知焊接应力与焊接变形影响因素，根据现场条件与焊接要求、焊接结构采用行之有效的焊接方法与控制措施，实现焊接应力与焊接变形的有效控制，提升焊接科学性、准确性、精准性。
关键词：建筑工程；钢结构；焊接变形；控制措施
引言
钢结构在焊接过程中的焊接变形会影响其焊接质量，针对这些本文提出了控制焊接质量和改进焊接工艺的措施。同时在钢结构工程中，钢构件尺寸大小，结构形状，焊缝类型千差万别，针对每一个具体工程和具体构件，需要采取灵活有针对性的措施才能有比较理想效果。这些都对提高焊接质量，改进焊接工艺，同时进一步提高钢结构工程质量合格率有着很大的帮助。
1建筑钢结构焊接施工工艺的特点和难点
1.1钢结构特点
建筑结构造造型的变化，促使钢结构类型也变得多种多样，例如，当前存在大量的由较为复杂的大跨度组成的结构，逐渐以管状结构为基础，并逐渐成为一种趋势。现阶段的钢结构自身的结构逐渐复杂，并加大其钢板自身的厚度，促使其全面发展，在优化过程中，从传统的低碳钢等发展为新型的材料。
1.2焊接施工难点
除了上述的钢结构以外，焊接施工中还存有以下几个难点：（1）成品返修困难、工作量大；（2）施工环境危险系数大；（3）施工中天气因素影响大；（4）施工中辅助工作任务量较大；（5）焊接过程中工件容易发生变形；（6）施工空间限制施工进行；（7）在实际的焊接过程中，可能出现焊接撕裂情况，并引发更严的情况。
2影响焊接应力与焊接变形的因素
由焊接应力与焊接变形内涵分析可知，在焊接过程中导致被焊工件产生内应力形成焊接应力与焊接变形的根本原因在于焊接的不均匀受热，以及不均匀受热引导构件的组织与性能的变化。而导致焊接过程中导致不均匀受热现象产生的因素，主要表现在以下几个方面：
2.1焊缝横截面积
焊缝横截面积主要是对焊件在焊接过程中，其熔合线范围内金属面积的统称。通常情况下，焊缝面积越大其所形成的焊接残余应力也就越大，主要原因在于焊缝金属在受热后由固态变为液体，在冷却后由液态转化为固态时，体积进行收缩，加之焊缝金属与母材之间存在密切关联性，对此将导致焊缝残余应力与变形问题的产生。由于焊缝横截面积对纵向变形、横向变形、角变形存在的影响相同，因此在板厚相同的条件下，收缩变形与板坡口尺寸存在密切关联性。
2.2焊接方法
通常情况下，所选用的焊接方法不同，在焊接过程中所需要的焊接热量也不同，对此基于不均匀温度变化的作用，所形成的焊接变形也不同。
2.3焊接热量输入情况
在焊接过程中，当输入的热量过大时，其加热高温区范围也就越大，所需要冷却的时间也就越大，产生焊接应力与变形的机率也就越大，焊接头的塑性变形区域可能就越大。
2.4焊接层数
通常情况下，多层多道焊接产生的焊接头变形要小于单层焊接。主要原因在于：多层多道焊接的单层热输入量要小于一次单层焊接的热输入量，所需加热的范围要小，因此冷却速度相对较快，所产生的收缩变形相应要小，且上一层的焊道会对下一层带来一定的约束作用，进一步减小焊缝变形。
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2.5焊缝接头形式
在焊接过程中，当焊缝截面积、热量输入情况等相同一致时，不同的接头形式对焊缝变形的影响也不同。就表面堆焊而言，堆焊过程中焊缝金属的横向变形相对较小。原因在于：加热仅存在于焊缝金属表面，焊缝横向收缩过程中会受到板厚、母材等的约束，从而所产生的横向变形相对要小；就对接接头而言，在单焊过程中，由于坡口角度相对较大，在焊接过程中上层收缩量与下层收缩量也存在差异性，对此其所产生的横向收缩变形要大于比堆焊所产生的横向收缩变形。
3焊接质量控制措施
3.1焊接过程中的控制措施
3.1.1减小焊接应力的控制措施
钢结构在进行焊接作业后，其带来的残余变形和残余应力是无法消除的，只能通过各种措施尽量减小其形变量和应力。如果在钢结构的固定中增加其刚性，会使得焊接后的残余应力增加。特别是钢结构处于低温环境中或者承受了一定的动载荷后，其残余应力对钢结构的破坏将会更大，因此必须尽量减少焊接应力的数值，其体的方法有五种：一是减少焊接拘束度。为了减小焊接拘束度，避免使用刚性固定的方式防止钢结构的形变，在焊接时选择更小的拘束度环境进行；二是尽可能减少焊缝尺寸和及数量，选择合适的焊脚高度和尺寸；三是使用锤击法减少焊接残余应力；四是减小焊接处的构件刚度；五是选择合适的焊接方向及顺序。
3.1.2减小焊接变形的控制措施
焊接变形对于焊接的外观和尺寸都有着较大影响，常见的焊接件的变形有初始偏心、扭转以及弯曲等，给钢结构在使用过程中带来变形、扭矩以及弯矩的现象，减少了钢构件的承载能力和整体强度。为了减小焊接变形，应采取以下措施：一是应防止焊缝过度集中，也不能让多个方向的焊缝交汇在一点上，这些都是应该避免的。可以采取主要焊缝连续通过，同时次要焊缝断续通过的方式避免多向焊缝相交的情况；二是焊接应均匀对称，接头应光滑；三是在搭接连接中不应设置一条正面角焊缝传力，搭接的长度要达到焊接标准，即≥5t或25mm；四是尽可能减少焊缝尺寸和数量，选取合适的焊脚高度和尺寸；五是焊缝布局要适当，尽量消除仰焊的发生；六是减少在母材厚度方向的收缩应力。
3.2选择合理的焊接工艺
合理的焊接工艺可以大大减小焊接变形的发生，从而进一步提高焊缝的焊接质量，提升钢结构的强度。一是选择膨胀率大的焊缝先焊接，后焊膨胀率小的焊缝；二是选择合适的焊接顺序及方向。如果是在钢结构对称的情况下，应使用对称焊接的方法。三是使用反变形方法提高焊接质量。在进行焊接前留出同焊接变形相反的预变形量，可以有效地避免大变形量的发生。四是要保证受力较大的焊缝在受热后具有一些伸缩量，必须选择受力大的焊缝先焊接，然后焊接受力小的焊缝。五是使用高温回火的方法减少变形，也被称作高温退火。六是在焊接前进行预热。具体方法是把焊接件的局部进行加热（温度应保持在100~300℃之间），另外还要让焊接件在焊接后保持这个温度相应的时间，这样做可以大大减少因温度变化太大而引起的焊接裂纹。
3.3焊接工艺的质量检验
3.3.1焊缝外观成型检查
对于当前的焊缝来说，受其自身的性质影响，应保证其具有良好的致密性与均匀性，进而满足实际的需求，避免出现影响质量的气孔、裂纹、咬边、未焊满以及弧坑等情况。在焊缝的检查过程中，应以当前我国出台的《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）与《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）为基础，保证其符合当前的标准规定，同时工作人员应明确，其进行无损探伤的检查应保证其检测时间合理，需要在外观检测合格后的24h之内进行。
3.3.2焊缝质量无损检测
现阶段，焊缝无算探伤的种类较多，例如，主要包括射线探伤、超声波探伤、渗入探伤以及磁粉探伤等，并在实际的检测过程中，以当前的检查标准为基础，如，一级的焊缝查验为百分之百，二级的焊缝查验为抽查20%，三级焊缝以及全焊透不可进行无损检测，满足实际的需求。
结束语
焊接作为钢结构施工中的一道控制性工序，是影响工程整体质量、安全及施工进度的关键因素，必须不断改进焊接工艺方法，提高工人操作技术水平，加强成品质量检验和跟踪，达到控制和提高焊接质量的效果。
参考文献
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[3]史慧.钢结构焊接变形和焊接应力控制分析[J].四川水泥，2017（12）：321+330.
论文作者:王术青
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/8
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