大型钢结构焊接变形控制技术分析

大型钢结构焊接变形控制技术分析

牟晋超卢军魏代斌

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摘要：大型钢结构的焊接施工要求精度高，结构具有较大的自由度。焊接过程中热源集中，温度场不均匀。同时，在焊接过程中，大型钢结构的焊接过程会受到时间的影响，从而导致应力场和温度场的变化。在数据分析和计算中容易产生误差，严重影响焊接质量。基于此，本文对大型钢结构焊接变形控制技术进行了简要的探讨，希望可以为相关人员提供一定的参考。

关键词：大型钢结构；焊接变形；控制技术

引言

本文主要从大型钢结构焊接变形原因进行了简要的分析，并在此基础上提出了有效的解决策略，以供参考。

1大型钢结构焊接工艺

钢结构材料有其自身的特殊性，单从性能上看，必须符合强度、塑性、冷脆破坏性和可焊性的要求，这是钢材料最为基本的特性要求，只有符合这种要求，才视为合格的材料，否则不能进入施工现场，更不能进行施工建设。钢结构材料性能的认定非常复杂，为了更加有效地认定钢材料质量，需要综合性考虑到所有的指标，不能以单一单项指标代表全部特征，单一性能的突出也并不代表整体性能稳定，只有全面做好综合性性能试验，对钢结构材料进行性能检测，用有力的科学数据证明，才能对性能质量进行有效评定，因此钢结构材料性能分析非常重要。在进行焊接方法的选择工作时，首先考虑等强原则，另一方面考虑高空焊接时风速大、工作量大，要求焊接时有抗风性能同时也需要保证焊接方法的高效性。通常情况下，在进行主要焊缝的焊接工作时，可以选择的焊接方法包括焊条电弧焊、CO2气体保护自动焊以及埋弧焊等焊接方式;同时为提高焊接效率，保证焊缝外观成形，制作桥面板对接焊缝采用手工焊填充、埋弧焊焊接及盖面。一般的焊接工艺有仰焊、立焊、平焊。

2大型钢结构焊接变形原因分析

（1）由于制作的构件存在刚性较小、密度不均匀等的问题，导致焊接后出现收缩变形不一致的问题，使钢结构出现局部变形；（2）对构件进行焊缝布置时，构件本身即存在焊缝不均的问题，导致焊接施工后焊接较多的部位出现收缩较大，变形不一致的问题；（3）在焊接施工时，材料放置不平，导致钢结构出现局部变形问题。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。

3大型钢结构焊接变形控制技术

为了有效提升钢结构变形控制效能，技术人员在开展相关施工作业的过程之中，有必要从焊接温度控制、焊接顺序优化以及钢材种类选择等几个层面出发，形成系统高效的钢结构焊接变形控制机制。在具体操作的过程之中，技术人员需要保证钢材在焊接过程中，各个组成部分温度保持一致，将钢结构膨胀程度保持基本一致，通过这种方式，降低钢结构变形发生机率，进而达到控制变形的目的。从钢结构变形的成因来看，角变形的出现原因与焊接顺序不合理有着极为密切的关系，为了有效应对这一情况，实现钢结构变形的科学控制，技术人员需要在厘清钢结构焊接标准的基础上，理顺整个焊接过程，确保焊接技术符合实际的钢结构施工需求，使得角变形控制在合理的范围内。技术人员在科学性原则与实用性原则的引导下，完成对焊接顺序的调整以及角变形控制的合理控制，在整个焊接过程中，合理控制钢结构焊接变形程度。在不同的环境条件下，对于钢结构的强度、塑性、韧性以及抗变形能力有着不同的要求，这种情况的出现，无疑增加了焊接作业操作难度。因此在钢结构材料选择的过程之中，技术人员需要着眼于钢材使用环境以及功能需求，综合考虑焊接缝的位置，以及焊接缝的数量，综合各类数据信息，实现对钢材类型的科学选择，从材料层面出发，提升钢结构的抗变形能力。在对钢结构咬边病害处理的过程之中，技术人员要分析现阶段咬边病害发生的主要诱因，在此基础上，吸收过往有益经验，逐步优化焊接操作方法，提升焊接工艺水平，对焊接过程中电流的大小进行调节，避免焊接电流过大带来的咬边病害发生机率。同时在这一过程中控制运条运行速度以及电弧长度，有效防治咬边病害。

在钢材组对的坡口角度和根部间隙处都有相应的标准和规范。如果实际的数据和所规定的要小，全熔透焊接在强度和要求上就无法得到满足，极易出现变形的情况。为此，进行焊前组对的环节，要对坡口角度，组队间隙的测量采取提前规划，在后续的结构焊接变形问题上要制定出相应的措施。

焊接的变形起到抑制作用的就是焊接前的支撑工作，在焊接的过程中避免结构件没有一定的约束导致的变形，然而在焊前支撑，因为钢结构关键阶段有很多不同的形式，一些特殊的节点在大量增加支撑的过程中，就会出现不良的现象，影响效果。针对材料的厚度，厚度大，尺寸小，然而强度很高的钢材，在进行后续热调直步骤时要采取调直的工作。板材的宽度是50mm，上下板材的厚度则是32mm，因为会受到板材整体强度和尺寸的影响，此时局部的支撑结构就起到了避免板材变形的作用，根据具体的情况进行分析，如果母材的强度很低，厚度小，尺寸小就会出现变形；如果进行焊接的过程中，针对结构的位置要加大支撑，就会导致焊接后板材将会出现波浪形，后续调整阶段也无法改变。

4焊接缺陷修复

当采用埋弧自动焊以及半自动焊对焊缝进行返修工作时，需要首先将清除部位的焊缝进行处理，之后才能进行接下来的焊接操作。需要注意的是，在对板厚不小于25mm的Q345qE钢板焊缝进行返修处理时，还需要进行事先的预热处理。返修操作完成后应该对焊缝进行打磨处理，并进行严格的质量检测，确保返修的焊缝能够达到焊接质量要求。通常情况下，返修焊的次数不应该低于二次。1)缺陷修补方法基本采用原焊接方法，对于焊接内部缺陷修补主要确定预热温度，施焊参数等。2)焊缝出现夹渣、气孔、未焊透等缺陷，用碳弧气刨清除缺陷，用手工焊返修，预热温度50℃～100℃，焊后磨顺。3)因焊接而产生变形的构件，应采用机械方法(千斤顶)进行矫正。4)清除缺陷的刨槽斜面角应大于10°的坡口，并修整表面、磨除气刨渗碳层。5)补焊时接头应错开，长度应不小于100mm，当焊缝长度超过500mm时，应采用分段施焊。6)焊缝修复时的预热温度应比相同条件下焊接的预热温度稍高。7)横向对接焊缝必须去除余高，并顺应力方向磨平。

结束语

大型钢结构焊接有其自身的特殊性。由于温度控制、焊机操作不当、焊接材料等因素的影响，容易产生焊接变形，影响焊接性能。因此，在大型钢结构焊接中，应综合分析焊接工件的特点，选择合适的焊接工艺，加强焊接工艺的管理和控制，科学控制焊接变形，提高焊接效果。满足大型钢结构工程施工的要求。

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