钢结构焊接变形的控制措施探讨

钢结构焊接变形的控制措施探讨

傅伟忠赵炉钏

傅伟忠赵炉钏

诸暨市中核交通设施有限公司浙江诸暨311800

摘要：近期钢结构的焊接工程在社会上的关注度逐渐上升，专业人士逐渐加深对此课题的研究探讨，充分意识到焊接施工中存在的种种问题，并结合钢的具体结构跟实际科技状况，重点把握焊接技术原理，全面细致的研究解决问题的提高策略。

关键词：钢结构；焊接工艺；技术探讨

建筑钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、外形丰富、维护方便等优点，其应用范围广泛。焊接技术是钢结构工程建设中非常重要的技术，焊接技术的好坏不仅仅决定着钢结构工程的质量，从跟高的角度来看，是焊接技术赋予了钢结构以生命。目前我国的建筑钢材存在很大不足，在品种、规格和质量水平上和发达国家还有较大差距。在高层钢框架结构施工领域，技术水平高、管理能力强的建筑企业很少，钢结构施工成套技术尚处于完善阶段。

一、钢结构现场焊接工艺

1、焊接准备

准备好手工电弧焊及CO2气保焊、特制的钢梁焊接的吊篮子、钢管搭建的操作平台等所需材料。采用的焊接材料和焊接设备技术条件必须符合国家标准，性能优良。清渣、气刨、焊条烘干保温等装置应齐全有效。焊接前先进行检查和预热。检查坡口角度、钝边、间隙及错口量，坡口内和两侧的锈斑、油污、氧化铁皮等应清除干净。焊前用气焊或特制烤枪对坡口及其两侧各100mm范围内的母材均匀加热。用表面测温计测量预热温度，防止温度不符合要求或表面局部氧化。再次检查预热温度，如果温度不够应重新加热，使之符合要求。

2、进行焊接

进行焊接时应装焊垫板及引弧板，引弧板与母材焊接应牢固，其表面清洁程度要求与坡口表面相同，垫板与母材应贴紧。根据平面和立面形状，结构形式等，就实际地理位置进行分区组织施工。焊接时，第一层的焊道应封住坡口内母材与垫板的连接处。然后逐道逐层累焊至填满坡口。每道焊缝焊完后，都必须清除焊渣及飞溅物，出现焊接缺陷应及时磨去并修补。如不得已而中途停焊时，应进行保温缓冷处理。再焊前，应重新按规定加热。一个接口必须连续焊完。当对某一景观工程进行施工时，要注重焊接顺序，当钢结构安装完成三个及以上单元的校正和高强螺栓的终拧后，从平面中心选择四面都有焊接梁的柱子作为基准柱，并以此作为垂偏测量基准，并首先安排其四侧都有抗弯焊接的梁、然后向四周扩展施焊。随安装滞后跟进。采取结构对称、节点对称和全方位对称焊接的原则。柱一柱节点焊接时，箱形柱的对称两面应由两名焊工相对依次逆时针焊接。梁的焊接应先焊下翼缘，后焊上翼缘，以减少角变形。为应对变形问题，焊接时，操作者要对称分散分布，使收缩应力分散，以借自身的刚性抵消部分变形。

组对焊接位置要垫平，支点选择正确，以避免焊接应力释放时产生变形。焊接时必须注重顺序，应先焊构件的主焊缝，后焊次要焊缝；先焊对称部位的焊缝，后焊非对称焊缝；先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量小的焊缝；先焊对接焊缝，后焊角焊缝。手工焊接较长焊缝时，应采用分段进行间断焊接的方法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置，避免由于热量集中引起变形。形状不对称的大型构件，应将小部件组焊矫正完变形后，再进行总组装配焊接，以减少整体变形。构件焊接应经常翻动，使变形互相抵消。对尺寸大和焊缝多的构件，应采用分段、分层和间断施焊的方法，并控制电流、速度和方向一致。对焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理。

3、注意事项

遇雨、雪天时应停焊，构件焊口周围及上方应有挡风、雨棚；风速大于5m/s时应停焊；环境温度低于零度时，应按规定采取预热和后热措施施工；碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度，低合金结构钢应在完成24h以后，进行焊缝探伤检验；焊条应在高温烘干箱中烘干，焊条烘干次数不得超过两次；焊丝包装应完好，如有破损而导致焊丝污染或弯折、紊乱时应部分弃之；焊机电压应正常，地线压紧牢固，接触可靠，电缆及焊钳无破损，送丝机应能均匀送丝，气管应无漏气或堵塞。同一根梁的两端不得同时施焊作业。

二、控制钢结构焊接变形的控制措施

焊接变形是指在焊接钢结构的过程中，由于施焊电弧的高温引起的构件的变形，以及焊接完成后存在的残余变形现象。在这两类变形中，影响焊接质量的主要方面是焊接残余变形，它也是破坏性最强的变形类型。根据它对建筑结构不同层次的影响分为局部变形和整体变形。根据变形的不同特点则可分为：角变形、收缩变形、弯曲变形、扭曲变形、错边变形和波浪变形。在这些变形类型中，波浪变形和角变形属于局部变形，其他种类的变形则属于整体变形，整体变形是高层建筑中钢结构发生较多的变形类型。因此，在施工时要制定合理的控制和预防变形的控制措施。

1、控制焊接变形

应对焊接中钢结构的局部变形和角变形的问题时，采用对称设置焊缝的方法，保持构件各部分刚度和焊缝布置均匀，以减少交叉和密集焊缝。制定合理的焊接顺序，以便减小变形。面对构件扭曲问题时，应该提前预防。下料前需对焊件节点放样，按放样尺寸下料。拼装节点的连接角钢与母材之间用夹紧器或卡口卡紧，点焊同定，再进行拼装。构件在拼台上拼装，尺寸大者可设马凳找平，作为主装基准面，构件全长应拉通线或用水平仪找平。确认符合设计尺寸后，将始点定位点焊同定，再焊接。隔板加工时，应控制对角线误差在1mm～2mm范围。焊件吊运或翻身时，应防止猛烈冲击，对侧向刚度差的物件翻身前要加固，翻身后要找平。拼装节点焊接应有反变形措施。

对于一般扭曲变形，可采用千斤顶顶压和火焰烘烤加热相结合的方式进行矫正。视扭曲变形情况，用火焰打开翘曲处的主焊缝，将腹板或翼板分别用火焰矫正后再焊接。

2、残余应力控制

钢结构焊接施工中残余应力的出现会大大降低钢结构材料的刚性性能，导致构件承受能力的急剧下降，为后期更严重问题的出现埋下定时炸弹。保证好钢结构的焊接质量需要建立在提升实践探究的基础之上，加强对焊接技术事项的管理控制研究，力求焊接过程在人为、设备、材料等方面规划设计的同时能够有效合理的持续进行。

3、突发性断裂处理

针对钢结构焊接施工中的突发性断裂问题，应当在材料选择的过程中就进行分析，其次在设计工作中也要考虑好各种应力，焊接过程中杜绝气孔、夹渣等问题。在研究探讨焊接质量时，焊接设备要注意保养跟更新，钢结构材料要确保质量跟良好性能，焊接技术领域要加强创新跟研究。焊接人员的焊接基础知识、技术强度、对焊接细节以及质量的重视力度等等这些都是人为因素需要进行实践研究的内容。

对于焊接的开裂，在施工中是难以避免的。对于此类问题，具体的预防措施有：焊件的材质，必须严格的控制在其磷、硫含量允许范围内；合理设置定位点焊接的数量；改进焊件设计构造，避免缺口；对于已焊构件在运输、堆放和吊装过程中，应严防强烈碰撞和震动；适当提高焊缝形状系数；采用对称、分段、多道、多层、间断焊法，消除焊缝应力，提高焊缝强度；裂缝部位焊缝，应用气弧刨将裂缝消除，重新接焊；根据焊件的实际结构情况，正确的选定焊接顺序及方向；在低温下焊接厚焊件，应将母材进行预热，焊后保温，缓慢冷却。

钢结构在当代社会中的建筑行业中起到了越来越大的作用。由于结构复杂的钢结构所需要的焊接工作量极大，所以说很难控制在焊接过程中所产生的收缩变形量，如果收缩变形过多就会对钢结构的质量产生影响。

参考文献：

[1]黄杰.钢结构焊接技术探讨[J].山西建筑.2010（30）：133-134.

[2]蔡学彬.阐述高层钢结构焊接现场施工工艺[J].四川建材.2010（02）：66.

[3]刘金泉.桥式起重机主梁制造焊接变形及控制[J].河南科技.2010（14）：203-204