钢结构焊接变形的起因及其控制方法初探项新建

钢结构焊接变形的起因及其控制方法初探项新建

项新建张运起

项新建张运起

上海振华重工长兴分公司上海201913

摘要：通常情况下，在对钢结构进行焊接施工的时候，都会遇到焊接变形的现象，如果出现焊接变形后，没有予以妥善处理，那么不仅会对钢结构焊接质量带来影响，还会导致钢结构的安全性及稳定性大幅下降，给工程施工带来极大的安全隐患。本文就对钢结构焊接过程中的焊接变形因素进行分析，并对钢结构焊接变形问题的控制措施进行详细探讨，希望能够为钢结构焊接施工提供一些参考建议。

关键词：钢结构；焊接变形；起因；控制方法

引言：在对钢结构进行焊接的时候，会出现残余变形现象，很可能会对钢结构整体焊接质量带来严重影响，严重的还会影响整个钢结构工程的施工质量及施工人员的安全，导致钢结构的承重量大幅下降。因此，在进行钢结构焊接施工前，必须要对导致钢结构焊接变形的原因进行深入研究，并制定相应的控制措施，确保钢结构焊接施工能够高质量、高效率进行，防止钢结构焊接过程中出现焊接变形的情况。

1变形的种类

1.1线性变形

（1）纵向变形：是焊缝纵向收缩引起的；

（2）横向变形：是焊缝横向收缩引起的。

1.2角变形

贴角焊缝上层焊量大，收缩量也大，因此角变形主要是焊缝在其高度方向横向收缩不均匀引起的。

1.3弯曲变形

对T字型截面，焊缝收缩对重心有偏心距，因而使截面向上弯曲，所以弯曲变形是偏心焊缝的纵向收缩引起的。

1.4扭转变形

在进行钢结构焊接的时候，一些较为特殊的构件可能会出现扭转变形的情况，而扭转变形的成因则比较复杂。

2钢结构焊接变形的起因分析

（1）在进行钢结构焊接的时候，焊缝的位置具有很大的分散性，而焊接位置不同，其变形的形态及变形严重程度也会各不相同，不同的焊缝，会产生不同程度、不同形态的变形情况，出现这一情况的主要原因就是钢结构的形态、破口角度以及接头形式不同。

（2）钢结构的刚性程度小也会导致焊接变形现象出现，在受力相同的情况下，如果结构的刚性比较强，那么其变形的程度就不大，如果结构的刚性比较弱，那么其变形程度就会特别大。比如，在对薄型钢材进行焊接的时候容易出现变形，而对厚型钢材进行焊接则不容易出现变形。

（3）在进行钢结构焊接的时候，施工单位没有对焊接工序进行合理安排，对钢结构的焊接方式也没有进行合理规划，导致钢结构焊接施工质量下降，从而出现变形情况。

（4）在进行焊接材料采购的时候，施工单位没有加强质量检测，导致焊接材料质量不合格，或者焊接材料管理不妥善，导致材料出现严重的质量问题。而采用存在质量问题的焊接材料进行钢结构焊接的话，则会对焊接质量产生极大的影响，从而导致变形情况的出现。

（5）在对焊接方式进行选择的时候，没有根据工程的实际情况来选择，在钢结构焊接施工中，很容易会出现焊件过热的情况，而一旦出现受热，那么其焊接变形几率也就大幅提高。

（6）焊接工艺。在对钢结构进行焊接的时候，焊接电流输入量过大、焊条型号过大以及焊接速度较慢都会导致钢结构出现变形几率大幅提高；在进行薄型钢板焊接的时候，自动焊接方式的变形几率较小，而如果是厚型钢板，那么其焊接变形几率就会变大。此外，焊接步骤安排不合理，主体部位焊接之前没有将分体构件焊接上，这些都会导致焊接变形现象的发生。

3预防和减少焊接变形的方法

3.1设计过程中钢结构焊接变形的控制方法分析

（1）焊接量及其焊脚尺寸应尽可能减小；焊脚尺寸的大小是直接由焊缝数量决定的，焊缝少即焊脚尺寸小，焊缝多即焊脚尺寸大。因此，在对钢结构整体进行设计的时候，必须要加强对焊接缝数量设计的重视，尽可能的减少焊缝数量。

（2）对于钢结构钢材的截面而言，焊缝的位置必须要与截面相对称，只有这样，才能够有效避免钢结构出现焊接变形现象，尤其是梁、柱部位钢结构，焊接变形控制更加有效。

（3）对于钢结构整体结构而言，在对钢结构焊接方式进行选择的时候，必须要充分考虑焊缝坡口形状及尺寸，在确保钢结构稳定性及可靠性的前提下，尽可能的减少焊缝截面面积，从而达到减少焊接变形现象的目的。

（4）在对钢结构整体进行设计的时候，设计人员需要全面考虑问题，尽可能的采用小刚性节点形式，焊缝不能过于密集，保持一定的间距，避免其应力及热量的集中，从而减少或避免钢结构焊接变形情况的出现。

（5）在对焊缝进行设计的时候，尽可能的减少高应力区域的焊缝数量，避免因应力过高而导致焊接部位出现变形。

（6）为了使钢结构焊接施工能够高质量、高效率进行，尽可能不要采用仰焊焊接方式，避免焊接部位出现变形情况，提高焊接施工效率。

3.2施工过程中钢结构焊接变形的控制方法分析

在对钢结构进行焊接施工的时候，必须要对结构的节点以及焊缝位置进行充分考虑，选择最科学、最合理的焊接施工工艺，从而达到对焊接变形情况的有效控制。

（1）如果是对称焊缝的话，在选择焊接方法的时候，也应当选择对称焊接方式，只有这样才能够有效避免焊接部位出现变形现象。通常情况下，如果钢结构的刚度不强，那么先焊成的焊缝容易出现变形现象。因此，在对钢结构焊接施工进行设计的时候，必须要确保焊缝的均匀性及合理性，防止焊接变形现象发生。

（2）如果是不对称的焊缝，在选择焊接方法的时候也应当选择单侧焊接，先对焊缝少的一侧进行焊接，焊接完成后再对另一侧进行焊接。

（3）在钢结构焊接之前，需要采用反变形方式来防止钢结构焊接完成后出现角变形现象。

（4）在对钢结构进行焊接施工的时候，尽可能的采用横向或纵向加强肋来进行焊接，防止钢结构出现焊接变形现象。

（5）如果钢结构接头部位钢板厚度较厚的话，需要采用开坡口角方式来进行焊接，这样能够有效避免焊接变形现象出现。

（6）可通过对构件进行预留长度的方法，来对焊缝的纵向收缩以及变形情况进行补偿。

3.3焊接工艺措施

在进行钢结构焊接施工的时候，必须要根据钢结构及焊接材料设备的实际情况来选择最合理的焊接输入电流、焊接速度以及焊接方向，从而避免焊接变形现象的发生。在对金属构件进行焊接的时候，需要采用先焊短、后焊长、先焊立、后焊平的焊接方式，确保钢结构的焊接质量，避免因焊接工艺不合理而导致焊接部位出现变形。

3.4反变形法

在对钢结构进行焊接之前，需要进行焊接工艺试验，确保焊接工艺的合理性及可靠性。在进行拼装的时候，施工人员必须要根据焊接工艺试验结果及以往的施工经验来对构件进行拼装，对焊接过程中可能会出现的变形情况进行预判，并根据预判结果来对构件进行适当的反方向调整，以达到控制焊接变形的目的。

3.5刚性固定法

焊接时先在平台上或在重叠的构件上设置夹具固定构件，再进行焊接，这样焊接中的加热和冷却的收缩变形，被固定夹具等外力所限制，但这种方法不适应中碳钢和可焊性更差的钢材。

结束语：导致钢结构焊接出现变形现象的原因有很多，其中主要包括施工环境因素、构件材质因素以及焊接工艺因素。为了使钢结构焊接变形现象能够得到有效的控制，提高钢结构焊接质量，焊接操作人员必须要在实践操作中不断总结经验，提升自身的焊接技术水平及焊接变形控制能力。

参考文献：

[1]朱克林.钢结构焊接变形控制策略探讨[J].中国金属通报,2016(06):59-60.

[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]宋广豪.钢结构焊接变形的起因及其控制方法探讨[J].门窗,2012(10):190+192.