中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000
摘要：钢结构在铁路桥梁及车站工程中广泛应用，而钢结构的应用需要焊接技术的支撑。焊接会受到焊接过程中的环境、温度和湿度等多方面的影响，导致钢结构产生各种各样的变形。轻微的焊接变形会对施工质量造成严重的影响，甚至毁掉整个工程，危害人民的生命财产安全。论文对钢结构焊接变形产生的原因进行了剖析，对相应的控制策略展开研究，结合工程实例阐述有效措施以，充分降低钢结构焊接的变形程度。
关键词：钢结构；焊接变形；原因；控制策略
中图分类号：TG441文献标志码:A
引言
焊接是种热加工加工过程中就会存在焊接应力和焊接变形焊接变形的产生不仅影响了钢结构的外观,降低装配质量,增加制造成本还会降低焊接接头的性能和降低结构的承载能力加果严重的话会导致焊件报废,还可能在使用过程中造成人身财产 安全隐患。因此 焊接施工前必须对焊接变形不 同类 型和产生 原因进行全面分析。
1钢结构焊接变形的主要类型
钢结构焊接变形的原因有很多，不同原因出现的结果也不同。钢结构焊接变形的主要类型有：①降温收缩纵横变形。该类变形是焊接温度降低金属收缩的过程中，以焊缝为原点，钢结构在纵横轴方向出现的变形[2]。②降温过程中收缩量的不同导致角度发生变形。钢结构在焊缝位置主要是因为金属收缩量的差异导致角度位移，呈现出角度变形。③焊缝角螺旋状变形。焊缝角钢结构纵横面无法实现均匀分布，导致变形，进而出现焊接变形[3]。④错边变形。加热钢结构若发生不均匀情况，构件的收缩度也会不同，进而导致焊缝位置的构件在长和宽上无法相同，导致错边变形。⑤两焊缝位置不可能会出现同一焊接变形结果，带给人一种感官扭曲变形，也就是挠区变形。⑥波浪形变形。焊缝位置有着自身的内应力，能够在焊接位置出现波浪式表现，即波浪式变形。
2钢结构焊接变形的主要原因
造成钢结构焊接变形的原因很多，主要有以下几点。
2.1温度控制不当
温度控制不当是钢结构焊接变形的重要原因之一，温度达到金属熔点或是更高的情况下，不同金属膨胀程度会不同。此时，整个钢结构看起来就很不协调，也就是发生了变形。此外，一种金属达到熔点并膨胀后，金属本身温度会很高，引起周围金属的膨胀，最终造成焊接变形。
2.2焊接顺序不合理和不恰当的焊接方法
钢结构各个部位焊接顺序都是不同的，由此也会造成钢结构发生焊接变形。钢结构焊缝的不同位置有着不同的承载力，应优先焊接承载力较小钢结构部位，若是构件重量比较大，降回必然造成钢结构扭曲，导致钢结构出现焊接变形。
2.3材料因素
不同的材料有着不同的熔点。相同温度下不同材料自身膨胀度不同。膨胀度过大或过小都会造成钢结构焊接变形，从而影响钢结构焊接质量。
2.4焊缝位置选择不当
钢结构内必然存在焊缝，安排焊缝在不同位置，钢结构焊接变形程度不一。焊接过程中，钢结构重力针对不同承载力金属压力效果相同。选择合理纵焊缝位置，能够十分有效地控制钢结构焊接变形的发生。
2.5钢性及焊接变形程度的差异
在同样的承载力下。刚性大的钢结构变形较小，刚性小的钢结构变形较大。因此，钢结构刚性在焊接变形中是最大的影响因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆施工人员选取刚性大的钢结构来承载较大重力，选择刚性小的钢结构来承载较小重力，很好地防止了钢结构焊接中出现变形。
3钢结构焊接变形的产生
钢结构焊接值得是对构件局部进行高温加热，在焊接施工过程中，焊缝池金属熔点位置的温度最高，而熔池周围温度也会受到金属气温熔点的影响而发生变化，最终与室温融合。在加热焊接施工过程中，在高温因素影响下，金属发生膨胀，而周边金属会严重制约其膨胀过程，而这就会产生一定量的塑性变形。与此同时，随着焊接金属的逐渐冷却，其也会对周边金属造成一定的影响，制约其自由塑性收缩，使得整个金属构件都会出现收缩现象，并且产生焊接变形及焊接应力。焊接变形及焊接应力不仅会对构件焊接的强度、刚度、尺寸、稳定等结构性能造成一定的影响，而且还会增加焊接工艺制造难度，导致施工成本增加。
4钢结构焊接变形控制技术要点
4.1选择焊接材料
焊接车间在选购材料的时候就应该充分的对钢材性能进行充分的调研和分析，结合焊接工件成品最终的性能要求来选择合适的材料，而不应该为了节省施工成本而选择那些劣质和廉价的材料。
4.2依据用途选择材料
钢结构用途不同，承载重力也会不同。因此，施工人员要按照钢结构用途选择最佳的材料，并且要按照焊缝位置选择不同熔点金属，缩小钢结构由于焊接导致承载力与熔点的差异出现较大的变形。
4.3合理选择焊接缝位置
基于相同的承载力，若是焊缝位置不同也会导致钢结构出现不同程度的焊接变形。施工人员要尽量降低钢结构金属收缩量，采用合适的焊缝位置，充分降低梁和柱构件变形，取中性轴对称或截面作为焊缝位置较好。
4.4保证钢结构焊接方法的合理性
焊接中线的能量高低在某种程度上能够决定焊接变形程度。线能量越高变形越大，线能量越低变形越小。埋弧焊可降低钢翼板焊接变形程度。手工电弧焊能够被运用于盖面焊接中，不同的焊接方法导致出现不同的变形。
4.5加强焊接温度控制
在钢结构焊接施工过程中，严格控制焊接温度，能有效避免产生焊接变形，比如，在对一个焊缝处的金属进行焊接时，应该尽量避免对周边金属造成影响。焊接施工完成后，应该及时采取有效措施进行降温，避免金属余温对周边金属造成不良影响。除此以外，如果焊接施工顺序安排不当，也会造成焊接变形，因此还需要结合工程实际需要合理安排焊接顺序，比如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。
4.6间断焊接法
间断焊接法的原理是使焊接区附件的构件长期处于冷却状态，降低钢结构受到的热源影响，降低焊接应力。根据钢结构的实际情况，间断性的进行焊接，然而在时间上会用到更多工期。例如在电弧冷焊时，先进行很短的焊缝焊接，再进行其他的焊接工作。
4.7减小焊缝尺寸设计要求
在设计优化阶段，利用应力计算合理考虑局部加热循环，避免其引起的二次焊接应力。同时端正观念，消除焊缝越大越安全的错误想法。施焊过程中控制好焊缝的尺寸，控制好焊缝的坡口角度，尽量采用双面焊接坡口。
4.8减小焊接拘束度
焊接时构件受到的约束力越大，产生的焊接应力就越强，对钢结构的稳定性影响就越大。因此在焊接时，避免焊缝处受到的约束力过大。比如在长构件的焊接时，采用拼接板条，再进行自由状态下的施焊，严禁在组装时焊接。同时要按照施工工艺进行拼接步骤，避免钢结构的各个部位无法自行收缩，增大了其内部的约束力，造成残余应力的增加。
4.9对构件进行分解施工
常态下体积越大的钢结构，焊接起来更加复杂。在施工时可以把大型钢结构进行分解焊接，待校正完成后再进行总体焊接安装，提高施工效率的同时降低了焊接应力，同时提高了钢结构的整体精准度。
结束语
通过采取适当的焊接节点构造设计措施和焊接工艺技术措施河以有效地控制钢结构的焊接变形,达到确保工程质量和进度的目的。并在实践中不断总结和积累焊接经验,以提高控制焊接应力和焊接变形的技术水平,确保钢结构工程质量,并提高工程施工效率为人身财产安全提供可靠的保障。
参考文献
[1]卢进起,常德志,曲锋军.浅析钢结构焊接变形及其控制方法[J].中国建筑金属结构,2013,04:3+7.
[2]高传孝,李灵芝.浅析钢结构焊接变形的成因与控制策略[J].中国建筑金属结构,2013,10:6-7.
[3]闫亚东.钢结构焊接变形的基本形式及控制矫正探讨[J].河南科技,2013,14:70.
[4]赵宇,王悦.超厚钢结构焊接变形控制[J].石油化工建设,2013,05:82-84.
[5]彭伟文.桁架式整体节点钢结构焊接及加工变形控制措施[J].物流工程与管理,2013,12:194-195.
论文作者:梁凯强,倪义胜,牟世超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/14
标签：钢结构论文; 金属论文; 应力论文; 位置论文; 构件论文; 熔点论文; 过程中论文; 《防护工程》2017年第13期论文;