浅谈建筑钢结构焊接变形的控制措施

浅谈建筑 钢结构焊接变形 的控制措施黄朝勇广西送变电建设公司 广西 530031【摘 要】 本论 文通过分 析建筑 钢结构焊 接变形 的原因， 提出了 建筑钢结 构焊接 变形相关 控制措施。 钢铁工业 的发展 ，使建筑 钢结构 得到了广 泛应用 ，对焊接 设备和 焊接方法 提出了 更高的要 求，如何 提升现有 的焊接 技术成了 一个重 要的课题 。因此 ，分析焊 接变形 的各方面 因素， 采取适当 措施控制焊接 变形，对于保证 建筑钢结构工程 质量、提高生产 效率具有重要意 义。【关键 词】建筑钢结构 焊接变 形 控制措 施中图分 类号： TU391 文献标 识码： A 文章编 号：一、建 筑钢结构焊接变 形的形式及变形 因素 1.焊接残余 变形按其对整个 结构影响程度不 同 ， 可分为整 体变形和局部变 形 ;按其特征 可分为 :收缩 变形、角 变形、 弯曲变形 、波浪 变形、扭 曲变形 和错边变 形等。 在这些焊 接残余 变形中， 角变形和 波浪变形 属于结 构局部变 形，其 它的属于 结构整 体变形。 而建筑 钢结构最 多发生 的是结构 整体焊接变形 。 2.在建 筑钢结构 焊接生 产中，只 有全面 分析影响 焊接变 形的各种 因素， 掌握其影 响规律 ，才能采取合理 的措施来控制建 筑钢结构焊接变 形 。 影响建筑 钢结构焊接变形 的因素 : 钢结构组 成的基本构件 应完全达 到该构 件的技术 要求和 形位公差 ，但有 些构件制 造就没 有达到要 求，形 成钢结构 各构件组 装焊接后 先天性 的超差。 钢结 构各构件 整体组 装研配控 制不严 ，如间隙 过大， 焊接时易 引起较大 的变形。 焊缝 若沿构件 截面分 布不对称 ，则会 引起该构 件焊接 时产生弯 曲变形 。 组装 焊接施工 中，焊缝 坡口形 式，焊接 次序， 焊接方法 ，焊接 规范，焊 缝的位 置、尺寸 及数量 等选择不 当，钢结构的 热物理性能、自 重、形状及尺寸 等不同，都会引 起钢结构焊接变 形。二、建 筑钢结构焊接变 形的控制措施 1.在建筑钢 结构焊接节点构 造设计时 ， 应注意以 下几点 : 焊缝位置 应避开高应力区 :焊缝区的应力越大 ， 则钢结构 越容易产生焊接 变形及焊缝裂纹 。 焊缝位置 应对称于构件截 面的中性轴 :焊缝位置 尽可能对 称于构 件截面的 中性轴 ，或者尽 量靠近 中性轴， 这对减 少梁、柱 等一类 钢结构的 挠曲变形 有良好的 效果。 尽量 减少焊缝 的数量 、尺寸 :钢结 构中焊缝 数量越 多、尺寸 越大， 焊接热源对结 构的热输 入就越 大，产生 的焊接 变形也就 越大。 因此在设 计钢结 构节点构 造时， 应力求减 少焊缝数 量和尺寸 。 采用 刚性较小 的节点 形式，避 免焊缝 集中和双 向、三 向相交 :这样 可减小焊 缝交叉点处或 焊缝集中处的热 量及应力 ， 从而减小 焊接变形 。 便于焊接 操作 ， 避免在仰 焊位置施焊 :在建筑 钢结构加 工制作 时，应尽 量避免 将焊缝置 于仰焊 位置施焊 ，以利 于操作和 保证焊 接质量。 无法避免 时，应要 求焊工 掌握全位 置焊接 的操作技 能。 不同 的建筑钢 结构节 点形式， 对焊缝 设置 :应有不同 的要求。例如， 焊接组合箱形梁 、柱的纵向角焊 缝，宜采用全焊 透 (应采用 垫板单面焊 )或部分焊透 的对接与角接组 合焊缝 ;箱形梁与 隔板的焊接，应 采用全焊透焊缝 。2.不同的节 点构造及焊缝形 式，采取适当的 焊接工艺措施。2.1采用合理 的装配焊接顺 序 : 应将钢结 构尽可能先装配 成整体再焊接 。 这样可增 大钢结构焊接 时的刚性 ，以减 少变形。 以工字 梁为例， 先整体 装配再焊 接，其 焊后的上 拱弯曲 变形，要 比边装边 焊顺序所 产生的 弯曲变形 小得多 。 对称 焊缝应采 用对称 焊接法。 一般先 焊的焊缝 由于结 构刚度较 小易使结 构产生 变形。所 以，对 截面形状 、焊缝 布置均匀 对称的 钢结构件 ，应采 用对称焊 接施工。 不对 称焊缝应 先焊缝 少的一侧 。对于 不对称焊 缝的钢 结构，应 先焊焊 缝少的一 侧，后 焊焊缝多的 一侧。这 样可使 后焊的变 形足以 抵消先焊 一侧的 变形，以 减少结 构总体变 形。 采用 不同的焊接顺 序控制焊 接变形 。对于钢 结构中 的长焊缝 ，在可 能的情况 下将连 续焊改成 分段焊 ，并适当 地改变 焊接 方 向 ，可 使 局部 焊 缝 造成 的 变形 适 当 减少 或相互抵消 ，以减少结构总 体变形。2.2反 变 形 :焊 前 将建 筑 钢结 构 装 配成 具 有与焊 接变 形 方 向相 反 、大 小 相 等的 预 先反 变 形 ，以 抵消 结构 焊 后 形成 的 变形 。 例 如， 为 了防 止 工 字梁 上下 盖板 焊 后 产生 角 变形 ， 可 在焊 前 使用 油 压 机或 折边机将其 盖板预先反向压 弯 (如右图所 示 )。2.3刚 性 固定 :是 焊 接时 在 没有 反 变 形的 情 况下 ，利 用 外 加刚 度 约束 来 固 定构 件 ，限 制 其 焊接 变形的方法 。例如，可采用 装焊胎卡具等增 加钢结构在焊接 时的刚度，以减 小变形。2.4热平 衡法 :对于 某些焊缝 不对称 布置的建 筑钢结 构，焊后 往往会 产生弯曲 变形。 如果在结构上 与焊缝对 称的位 置上采用 气体火 焰与焊缝 同步加 热，只要 加热的 工艺参数 选择适 当，就可 以减少或防止 结构弯曲变形。 2.5合理地选 择焊接方法和焊 接工艺参数选用 热量集中 、 热影响区 较窄的 CO2气体保护 焊 、 MAG焊、 等离子弧 焊等焊 接方法代 替气焊 、焊条电 弧焊， 可减小建 筑钢结 构焊接变 形 ;选用 较小的焊 接热输入及 合适的焊接工艺 参数，可减小钢 结构受热范围， 从而减小焊接变 形。2.6提高 建筑钢结 构板材 平整度和 构件组 装精度 :对于 较长建筑 钢结构 的扭曲， 主要靠 提高钢结构 板材平整 度和构 件组装精 度，来 使坡口角 度和间 隙准确， 电弧的 指向对中 准确， 以使焊缝 角变形和翼板 及腹板纵向变形 值与钢结构长度 方向一致，以减 小钢结构的扭曲 变形。 3.控制 建筑钢结 构焊接 变形的焊 接施工 管理措施 。要控 制建筑钢 结构焊 接变形， 还必须 采取以下焊接施 工管理措施 : 焊接人员 ， 必须经过 专门技术培训 ， 取得相应 资格证书 ， 并应具有 一定焊接实践 经验和技 术水平 ，方能持 证上岗 。 建筑 钢结构焊 接人员 应加强责 任心， 根据设计 图样和 焊接工艺 评定指导 书中的 规定精心 组织和 施焊。 建筑 钢结构工 程焊接 制作与安 装单位 应具有国 家认可的企 业资质、 焊接质 量管理体 系、符 合要求的 焊接方 法、设备 、人员 等条件， 以最佳 的焊接质 量为建筑钢结 构的建造做出贡 献。 三、结 束语由于 影响建筑 钢结构 焊接变形 的因素 较多，钢 结构有 时出现焊 接变形 是难以避 免的。 因此在建筑钢结 构制造与安装中 ，焊后对钢结构 焊接变形的矫正 (机械矫 正或火焰矫正 )也是一 种必不可少的工 艺措施。 综上所 述，在施 工过程 中