摘要：焊接作为钢结构制造过程中的重要连接方式，焊接工艺的优劣直接关系着大型钢结构的稳定性和安全性。为全面提高大型钢结构焊接质量，就大型钢结构制作中焊接变形的影响因素进行分析，并探讨焊接变形控制的具体方法，仅供相关人员参考。
关键词：大型钢结构；制作；焊接变形；控制
大型钢结构焊接施工对精度要求较高，其结构本身存在较大自由度，焊接过程中会因为热源集中导致温度场分散欠均匀。同时，在焊接过程中，大型钢结构的焊接工艺会受时间的影响而导致应力场和温度场发生变化，极易导致数据分析与计算出现失误，严重影响焊接质量。由此可知，大型钢结构焊接施工难度较大，加强焊接变形控制工艺的研究，对焊接质量控制具有重要意义。
1大型钢结构焊接概述
钢结构是指利用板、管、绳等形状的钢材，通过拼装铆接、焊接等工艺制作的结构。大型建筑和工程中所需要的结构规模较大，称之为大型钢结构，如大跨度桥梁、超高层建筑等，该类结构具有极强的跨越能力，能够实现多方位同时施工，因而被广泛使用。焊接是大型钢结构制作中必不可少的工艺，但由于焊接时技术、人员、材料等多方面的原因，常产生裂纹、夹渣、变形、焊接度不足等各种问题，导致钢结构存在质量隐患。目前，主要使用的焊接工艺技法有：手工电弧焊、钨极氩弧焊、螺柱电弧焊、埋弧焊等，且国家颁布了相应的技术标准，以对焊接工艺和质量检验等进行了规范，包括《钢结构焊接规范》《建筑钢结构焊接技术规程》《钢结构工程施工规范》等，也要求焊接施工人员必须具备专业的知识技能并实行了作业许可制度。
2焊接变形的原因
在焊接工艺中，部件之间会相互制约相互联系，而且部件在进行加热的过程中，受热不均匀会在各个部分产生不同程度上的热胀冷缩现象，这样就会导致部件的应力不均匀，产生不同程度的拉伸状况，最终导致结构焊接的变形和扭曲。为有效控制大型钢结构的焊接变形，对变形原因进行分析。
2.1温度控制不当
焊接温度往往会对金属产生一定影响，一旦焊接温度明显高于金属熔点，极易引发金属膨胀，此时金属自身温度较高，会对其周边金属产生强烈影响，引起周围金属膨胀，导致焊接变形问题出现，给大型钢结构焊接质量造成严重影响。在大型钢结构的焊接过程中，如果焊接温度控制不当，极易引发焊接变形问题。
2.2焊接材料选择不合理
焊接材料是大型钢结构焊接操作的重要部分，不同焊接材料的性能存在一定差异。焊接温度相同时，焊接材料的膨胀度也存在一定差异。如果焊接选用的施工材料不合理，无法有效控制焊接温度，膨胀度过大或过小都会导致焊接变形。
2.3焊接顺序或焊接方法不科学
大型钢结构焊接中，对焊接顺序及焊接方法的要求较高，不同焊接部位的承载力不同，焊接需求也存在一定差异。如果焊接顺序不合理，或者焊接方法不科学，极易造成钢结构扭曲，最终导致焊接变形。
2.4焊缝位置不恰当
焊缝位置的选择也是大型钢结构焊接中的重要内容。钢结构重力对不同承载力金属压力效果具有一致性，如果焊缝位置不恰当，极易引发不同程度的焊接变形，影响焊接质量。
2.5钢结构刚性控制不合理
刚性是影响大型钢结构焊接变形的重要因素。一般情况下，同等承载力下钢结构焊接变形受刚性大小的影响，刚性大的钢结构焊接变形相对较小，反之则焊接变形较大。如果大型钢结构焊接中钢结构刚性控制不合理，极易出现焊接变形。
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3大型钢结构制作中焊接变形的控制方法
3.1规范焊接顺序
为有效控制大型钢结构制作中焊接变形问题，应当结合大型钢结构制作标准进行分析，规范焊接操作顺序，尤其是要明确大型钢结构的形状及规格型号等，确保大型钢结构焊接操作的有序进行。小组件焊接是大型钢结构焊接的基础性环节，只有率先做好小组件焊接工作，大型钢结构整体焊接与装配才能够顺利进行，这是控制焊接变形的有效方式。
在小型钢结构的焊接上，应当以组件装配和定位焊固定为基础焊接操作，在此基础上按照焊接顺序进行规范焊接，以免钢结构焊接变形。焊接过程中应当注意，部件装配环节存在较大的变形隐患，这就要求焊接技术人员做好零配件的管理，严格依照焊接要求选用零配件，最大程度上避免部件装配过程中大应力或变形情况出现，保证大型钢结构制作的规范性和可靠性。
3.2严格控制焊接工艺
大型钢结构制作中焊接变形的出现，往往与焊接工艺存在密切联系，因此在实际焊接操作中，要结合大型钢结构焊接要求，做好焊接工艺的控制工作，基于大型钢结构焊接特征选定焊接工艺，结合具体焊接要求确定焊接电流、焊接顺序及焊接速度等影响焊接质量的重要因素，通过全面的焊接控制来降低焊接变形发生几率。大型钢结构焊接施工有一定特殊性，当焊缝集中或焊缝较长情况下，若焊接工艺选用不适宜，极易出现焊接裂缝，因此针对集中焊缝应采取跳焊法对钢结构进行焊接，而焊缝较长部位则最好采取对称焊和分段退步焊相结合的焊接工艺，保证焊接质量可靠。
大型钢结构焊接中，部分焊接对象的组成比较复杂，针对此种复杂钢结构进行焊接时，要在严格控制焊接工艺的同时，遵循科学化的焊接原则，先短后长、先中间后两边是比较常见的焊接原则，若同时存在对接缝和搭接缝，应先焊对接缝，后焊搭接缝，通过多种焊接技术的有效配合，切实做好大型钢结构焊接变形的控制工作。
3.3加强焊接节点构造设计
（1）钢结构建筑是一种以设计为亮点的建筑，华丽的设计不仅能够令钢结构变得美丽，同时科学合理的钢结构设计还能从根本上对钢结构焊接产生形变的情况起到控制作用。因此在焊接节点构造设计中，要尽最大可能的减少焊接点的数量，尽量将焊接点的尺寸降低。对于钢结构建筑中受力比较大的位置，比如建筑的大梁和承重柱，对其焊接时的设计就需要特别重视焊点的对称问题，要尽量将焊点与钢材截面的中轴设计比较接近，防止重要部位的变形。与此同时，设计焊点时尽量分散焊点，并且远离部件的交叉点。
（2）焊接节点构造设计是大型钢结构制作中焊接操作的重要内容，其中焊缝数量与面积、焊缝坡口大小与尺寸等都需要引起焊接人员的高度重视，否则会引发焊接变形。因此在大型钢结构焊接中，应结合实际焊接要求对焊缝数量和面积进行合理控制，一般情况下，焊接过程中热量输入是引发焊接变形的最显著因素，为有效控制变形，应尽可能减少焊缝数量和面积。由于焊缝截面积会加剧焊接变形的风险，因此在焊缝坡口大小与尺寸上，应合理控制焊缝坡口大小与尺寸，优化焊缝截面积，从而降低焊接变形的发生几率。此外，焊接节点位置的设置也是非常重要的，高应力区焊接极易引发焊接变形，大型钢结构焊接中最好以构件界两侧作为焊接节点位置，以中性轴或近中心轴为标准，尽可能将大型钢结构中性轴靠近上述标准，从而有效控制焊接变形。
结语
大型钢结构在我国制造、交通、建筑等行业中均普遍使用，其工程质量直接影响了社会经济发展，而焊缝过大、结构变形、焊接点不牢固等各种问题普遍存在，因此需要在专业层面进行深入研究，结合实践经验提高工艺技术的适用效果，促进施工的精细化作业。
参考文献：
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［2］林焱彬．大型钢结构制作中焊接变形的控制［J］．中外企业家，2016（14）：230．
［3］江茜．大型钢结构构件焊接中质量问题及预防措施［J］．建筑技术，2003（2）：125-126．
论文作者:李新星
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/5
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