摘要：当前，随着我国建筑业和工业的不断发展，钢结构焊接的应用也越来越深入。钢结构的主要连接方式有螺栓连接和焊接，其中焊接由于其连接可靠、施工简单，逐渐成为了钢结构最常用的连接方法。在钢结构焊接的过程中，容易出现变形问题。因此，必须采取有效控制策略对钢结构焊接变形进行控制，确保钢结构施工质量的安全可靠性。基于此，文章就钢结构焊接变形控制进行简要的分析，希望可以提供一个借鉴。
关键词：钢结构；焊接变形；控制措施
1.焊接施工概况
焊接也被称之为熔接，利用高温、高压等方式将金属或者其他热塑材料结合在一起。目前焊接的方式有很多种，比如熔焊、压焊、钎焊等。目前钢结构焊接的方式基本上都为熔焊，焊接的能量来源非常多，比如气体火焰、电弧、激光等。钢结构焊接过程中，焊接工件和焊接材料之间会形成一个熔融区域，区域内的液体经过冷却凝固以后实现连接。在这个过程中，如果高温熔池直接与空气相接触，会使得金属材料与氧气发生氧化反应，从而改变工件性能，因此还需要采取一系列的保护措施，比如气体保护电弧焊就是利用二氧化碳或者氩气起到隔绝空气的目的。此外，钢结构焊接过程中会给操作者带来一定危险，因此必须要采取相应的防护措施给予适当的保护。
2.焊接变形的原理
在众多的焊接方法当中，电弧焊由于设备轻便，搬运灵活，适合于钢结构的施工作业等特点，成为主要的焊接方法。电弧焊就是在钢构件连接处，借助电弧放电所产生的高温，将置于焊缝部位的焊条或焊丝金属熔化，同时将工件的表面熔化，形成焊接熔池，将两块分离的金属熔合在一起，从而获得牢固接头的焊接方法。
在施焊过程中，焊件会发生变形，这种变形是暂时性的。当焊接完毕以后，构件完全冷却，会有一部分变形残留下来，形成焊接变形。焊接变形的实质取决于两个方面，一是焊缝区的熔融焊缝金属在冷却凝固收缩时产生了变形，导致构件发生纵向、横向或者角变形；二是焊缝区以外的焊件区域，由于熔融焊缝金属会将高温传递到焊件上，在焊件上形成热影响区，焊件在被加热和随后冷却的过程中产生变形，这种变形是一种单纯的热变形，如果焊件的热变形受到本身的刚度限制，就会引起焊件的变形。
3.钢结构焊接变形控制技术要点
3.1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。
3.2选择焊接技术
（1）反变形法焊接技术。目前，焊接工件因为受热收缩变形通常都会向着焊接一侧收缩。这个时候为了避免出现变形，就可以在放置焊接工件的时候，先向外弯曲一定角度，先给出一些变形余量。比如焊接90°的工件的时候，可以先将工件摆放为92°～95°，焊接收缩以后工件就会回到90°的位置。但这种方法适合那些精度要求不高的焊接工件，并且还要在焊接完成以后适当的调整其角度。
（2）刚性固定法焊接技术。刚性固定法焊接工艺指的是将焊接工件紧紧固定，利用外力防止其变形。为了避免工件受到热应力和刚性力的破坏，在焊接的时候应该先进行点焊，点焊完成以后再进行拉焊。上述这两种方法都能够有效的解决焊接变形问题，但在焊接过程中还应该注意过程检测。即在钢结构焊接全过程中，及时的测量关键性参数，一旦发现这些参数因为焊接过程产生偏差，就应该立即进行相应的调整，避免工件焊接完成以后与预期相差过大而产生报废。
3.3选择合理的焊接顺序和焊接工艺
图1焊接工字钢
焊接复杂的结构或构件时发生的变形，往往与焊接顺序和工艺有很大的关系。例如工字钢的焊接采用不同的焊接顺序会对变形产生比较大的影响。第一种焊接顺序，先焊接腹板和一块翼缘板结合的焊缝，然后焊接腹板和另外一块翼缘板结合的焊缝，如图1中先焊接1、2点，然后焊接3、4点，此时梁会发生在腹板垂直平面内的弯曲；第二种焊接顺序，先在腹板的同一方向施焊两条焊缝，然后在腹板的另外一个方向施焊两条焊缝，如图1中先焊接1、4点，然后焊接2、3点，此时梁会发生在翼缘板平面内的弯曲。这两种焊接顺序都会导致结构的变形，所以都不是合理的焊接顺序。
因为工字钢腹板和翼缘属于T型接头，工字钢的横截面沿着腹板轴线对称，且腹板和翼缘焊缝的长度较大，所以焊接处理方法为：工字钢延长度方向设置横向加劲肋，且焊接时将腹板和翼缘板固定，在工件放置条件允许或易于翻转的情况下，采用分段、双面同时施焊的方法。
常用的焊接顺序确定方法，还包括：先焊接收缩量较大的接头，后焊接收缩量较小的接头；对于较大收缩的接头，应预留焊接收缩余量；对于不对称的异性截面，可采用调整填充焊缝熔敷量和补偿加热的方法减少焊接变形。对于网架结构，可以考虑中心向两端焊接，或者先腹杆后弦杆等焊接顺序。总之，按照正确的焊接顺序和工艺来进行操作，是防止焊接变形最为实用的方法。
3.4优化焊接过程
在焊接施工过程中，应该尽可能的避免两个焊接工件出现厚度差异过大的现象，焊接材料尽可能的选择一致，给钢结构焊接过程提供优良的初始条件。在钢结构焊接之前，不仅要进行必要的预热，还应该进行焊接预实验，即调整好电流电压以后，现在闲置材料上进行预实验工作，确保无误以后在进行焊件焊接，避免初始电流过大直接穿透材料。如果钢结构焊接过程出现了裂缝，那么焊接员工应该立刻停止焊接过程，并检查焊接点的位置有没有出现偏差。经过必要调整以后，继续进行焊接工作，并补全之前的裂缝。
3.5采用有效地焊接变形控制措施
（1）反变形法反变形法就是在焊接操作前，在钢结构的装配过程中，根据焊缝的方向，将钢结构拼装成与焊接方向相反的方向，并按预测的焊机变形装配。这样做可以使焊接后产生的焊接变形因为装配的原因得以抵消，起到较少焊接变形的作用。
（2）刚性固定法刚性固定法就是通过对构件外加刚性的方法以达到在焊接过程中减少焊接形变的方法。
（3）热平衡法对于分布不均与对称的钢结构构件在焊接的工程中产生的法向应力，可以通过热平衡法较小弯曲变形。具体做法就是在钢结构焊接的过程中，在与焊缝相对的位置和方向上使用气体火焰对钢结构一起加热，这种方法对加热参数的选取要求较高，不利于人工操作，适合于计算机自动化操作。
3.6采用控制建筑钢结构焊接变形的管理措施
在建筑钢结构建筑工程的施工过程中，对于施工人员的有效管理也是控制建筑钢结构焊接变形的行之有效的手段之一。
（1）焊接人员必须持证上岗，并经过专业培训结构培训合格，且具
有相当时间的工程实践基础；
（2）建筑钢结构焊接人员应该具备强烈责任心和时代感，能够严格按照设计要求和焊接工艺手段进行焊接施工；
（3）建筑钢结构工程在工程施工的过程中应严格按照国家工程质量监督标准进行焊接施工，确保工程质量。
综上所述，钢结构焊接的质量对于工件最终的品质有着非常大的影响，所以要结合实际情况，依据现场条件、钢结构的受力情况、焊接工艺的选择等具体参数，结合有效的焊接措施见效焊接变形以及残余应力的影响，保证钢结构的整体结构稳定性。
参考文献：
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[3]林焱彬.大型钢结构制作中焊接变形的控制[J].江西建材，2016，20：75.
论文作者:王培祥
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/21
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