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【摘 要】钢结构主要指代钢板、钢管和型钢等基本构件组合形成的一种结构，但在具体的焊接环节不可避免地会出现焊接变形问题，基于这一问题若不采取可行的措施，则将会带来一系列麻烦。为控制钢结构隐患的出现，我们应做好变形控制，本文笔者将依照现有经验对此展开详细探讨，希望可在某一层面上控制或者降低焊接变形问题。
【关键词】钢结构；焊接；变形；控制手段
【中图分类号】TG40 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）10-0179-02
钢结构焊接实际上是高温加热过程，其中温度最高点是焊缝金属熔点部位的温度。因熔点部位的过高温度可能会让金属发生膨胀，和周边低温金属发生冲击，进而不能自由膨胀，出现塑性变形问题。而焊接变形主要指整体结构于焊接过程出现的收缩变形。钢结构具有质量轻、强度高和塑性优良等特性。基于这一特点，钢结构的作用愈发突显，且焊接变形控制问题也成为了主要议题。
1.钢结构焊接变形主要种类
在钢结构中，其焊接变形依据变形外观能够划分成纵向、螺旋形、错边、挠曲和波浪等不同变形，而上述变形主要因为焊接方法和焊接位置等所引发的，其中纵向变形最为常见，下面本文将简要介绍变形的种类。
1.1 纵横向变形
对钢结构进行焊接处理后，如果收缩变形表现在焊缝轴向层面，称之为纵向变形。如果收缩变形表现在焊缝垂直方向，称之为横向变形。其中横纵向变形主要是因焊接熔点部位的受热膨胀和附近低温金属冲击而引发的。
1.2 螺旋形变形
焊件结构发生扭曲变形，产生这一问题的根本原因是焊缝角变形顺着长度表现出分布不均匀与工件纵向错边产生的。
1.3 错边变形
如果两件钢结构在实际焊接过程，因受热不均匀导致两个焊件出现错位，我们将这称作错边变形。
1.4 挠曲变形
待焊接后，近似的焊缝出现差异性收缩变形或某条焊缝出现变形使得另一侧随之变形，使得焊缝外形表现出挠曲，我们便将这称作挠曲变形。
1.5 角变形
焊后构件平面依托焊缝形成的角位移，出现这一问题的根本原因是顺着板厚方向表现出的差异化收缩变形量所引发的。
1.6 波浪变形
薄板钢结构在实际焊接过程中，因焊缝内应力作用出现呈波浪式的收缩变形，我们便将此称作波浪变形。
2.焊接变形的根本引发原因
为全面控制焊接变形问题，近几年，施工与技术人员围绕焊接变形因素展开了系统调查。经由研究发现存在众多影响因素，有时还存在交叉影响，主要表现在下述层面：
其一，钢材焊缝截面关乎着焊接变形情况，焊接截面尺寸和焊接变形呈现正相关；
其二，在焊接过程中，随着热输入量的增加，受热区域将逐步扩大，使得焊接部位的体积与角度出现显著变化；
其三，在焊接前，需对部件进行预热处理，然而，若预热温度偏高，直接上升到焊接温度，则将引发热输入量过度，最终出现焊接变形问题；
其四，因焊接方法不同，还可能会出现差异化变形，其中埋弧焊接所引发的变形程度最大；
其五，焊接手法和所用钢材料同样会影响焊接变形。因焊接过程的测量偏差可能会引发焊接位置不协调等问题，最终出现变形。另外，钢材性质也较为关键，钢材的外形和截面大小等均关乎着钢材的刚性，其中刚性优良的钢材发生形变程度会较小。
其六，部件装配与焊接顺序也会影响钢结构变形。为降低变形程度，装配、焊接前需仔细分析，选择合理的装配及焊接顺序。
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另外，焊接材料自身的膨胀系数也会影响最终的焊接效果，由于热胀冷缩的作用，先高温受热焊接，然后降温，则体积将出现一定的变化，因此，膨胀越显著材料，出现变形的几率和症状越明显。上述影响因素仅仅是单一因素，但在不同条件与情形中，不同的因素也会进行交叉作用，最终引发变形。综合来说，为有效控制上述因素，一定要采取可行的措施防范单一因素的出现。只有这样，方可从整体层面改善钢结构的变形。
3.焊接变形控制手段
焊接变形控制一般能够采取下述方法：选择适宜的焊接位置、科学的焊接方式与合理的焊接顺序，选取反变形焊接，实施刚性固定焊接。上述焊接手段能够有效控制焊接变形问题，切实提升钢结构质量。
3.1 焊缝的科学选择
为达到控制挠性变形收缩问题的目的，需尽可能把焊缝放置在截面中性轴上。在挑选焊接方法时应注意下述内容：为控制焊接变形，尽可能挑选线能量偏低的焊接方法；焊接H型钢翼板和腹板时，需选用埋弧自动焊；待基于不同截面积构件进行焊接处理时，为控制焊接变形的出现，降低焊接线能量，应面向小截面焊缝实施二氧化碳焊打底处理，基于盖面实施手弧焊；将H型钢气割为T型钢时不允许出现间断，并让气割过程拥有一样的热膨胀量。
在具体的焊接过程，上下对角焊接能够让构件始终保持平直，与焊缝产生的挠曲变形进行抗衡，使得受热均匀，以此来控制收缩变形量。近似相同的焊接顺序还能够应用在筋板等不同构件中。
3.2 合理运用反变形法
此法较为常见，其基本步骤为：正式着手焊接操作前科学预测焊缝结构大小和位置，在具体的装配过程赋予焊缝呈相反方向的变形，以此来抗衡焊接变形收缩形成的应力，让构件满足焊接质量标准。
3.3 从设计层面有效控制焊接变形
钢结构建筑较为强调设计工作，合理的设计除能够增加钢结构的美观性，也能够在某种程度上控制焊接变形。
其一，在满足强度的要求下，我们应最大限度地减小焊缝数量，把焊缝的尺寸减小到最低程度。这是因为焊缝过多，则要求反复加热钢材，其中焊接尺寸越大，则加热时间便越长，这必然会使得钢结构焊接出现严重的变形；
其二，钢结构建筑承载较大部位，例如，建筑大梁与承重柱，在其设计过程应明确关注焊缝对称问题，让焊缝和钢材截面中轴尽可能贴近，以免重要部分发生变形；
其三，在钢材焊接时，参考截面尺寸与形状科学挑选焊接材料与方法，以此来减小焊接面积，缩短钢材受热时间，增强钢结构的综合承载能力；
其四，设计焊缝时尽可能把焊缝分散，同时，和部件交叉点保持适宜的距离。若过多的焊缝积聚于双向交叉点，则将会加大该点变形，大大降低刚性，分散焊缝也可能分隔钢材自身的受热区域，以免钢材因来不及散热便进行二次加热处理而引发变形；
其五，在钢结构建筑中，受力显著的部位应尽可能不要进行焊接处理，及时焊接未出现变形，且存在焊缝的钢材自身的应力能力也将有所降低。为保障施工质量，建议控制应力点焊接；
其六，尽可能减小难度系数较大的焊接，其根本原因是高难度焊接不便于操作，若焊工技术不满足标准，则最终的焊接质量便也不符合要求。若上述高难度焊接无法避免，则应尽可能选择技术更加熟练的焊工操作。
3.4 从操作层面有效控制焊接变形
我们不单纯要在设计过程留心钢结构焊接内容，还应在整个施工活动中全面提升焊接技术，使得各个焊接点处理均较为精细和理想。一方面，若焊接中有对称，则务必要采取对称式焊接，这是因为相同的钢材，先进行焊接的部位极有可能出现变形，但对称焊法能够防范这一问题。若焊接不对称，且排列相对杂乱，建议从两端着手进行焊接。另一方面，钢结构焊接建议从纵向实施焊接，若要求横向焊接，则应设置强肋予以固定，以免焊接过程发生变形。若焊接前能够提前预测部件存在体积收缩的危险，则应在焊接前构件时合理预留特定长度，以此来填补材料体积的缺陷。
4.结语
为控制焊接变形问题，应从多个方面展开检查。引发钢结构出现焊接变形问题的原因较为多样，既可能是自身存在问题，也可能由于操作环境与技工操作水平引发变形。因此，应认真检查，明确变形成因后，需基于成因研究特点，确定根本问题，有效控制，改进焊接技术，最终全面提升焊接质量的稳定性。
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论文作者:李红亮
论文发表刊物:《建筑知识》2017年10期
论文发表时间:2017/7/11
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