钢结构构件变形控制

1、钢结构构件变形控制钢结构构件变形控制任生龙(河南九冶钢构有限公司 郑州 450041)摘要：在钢结构的制作中，我们往往会遇到各种变形，引起变形的条件有多种：有母材自身的影响，有组装顺序不合理引起的变形、有焊接不合理后出现的变形等，本文将上述几种因素引起的变形进行了一系列的工艺措施方面的改进，减少了构件的变形。关键字：焊接变形；组装变形；刚性固定；火焰调质STEEL STRUCTURE DEFORMATION CONTROL RenShenglong Henan 9mcc Steel Structures Co., LtdABSTRACT：Production of steel structur

2、es，We often encounter a varirty of deformation，Caused by the deformation conditios：The influence of parent material、Deformation caused by the assembly sequence unreasonable Unreasonable after welding deformation，In this paper，sevsral factors caused by the deformation of a series of process measures

3、improve，Reduce the deformation of the component。KEYWORDS: welding deformation; Assembly deformation; Rigid fixed; Flame quenching and tempering 引言随着社会的快速发展，人口数量的急剧增长，各种资源的迅速枯竭，耕地面积的减少，因此全社会全球都在提倡环保节约，2011 年世界环境日中国主题为“共建生态文明，共享绿色未来”。对于建筑行业来说，工业垃圾量的日趋增多，目前，我国建筑废弃物的数量已占城市垃圾总量的 30%40%，大多采用露天堆放或填埋处理，不仅耗用

4、大量土地和垃圾清运费，而且加重了环境污染。这就要求我们必须走一个环保的路线。钢结构正是在中国这个时代起步，近几年得到了飞速的发展，这主要是归功与它独特的结构特点;混凝土结构材料在 50 年后就会成为建筑垃圾，钢结构却可以被回收利用，再加上重量比合理，抗震性能好（汶川地震中绵阳九洲钢结构体育馆在大小震中都经受住了考验，还有许多建筑结构1） 、可焊性好、可密闭等优点，钢结构就是在推动绿色环保建筑，低碳经济的初衷。发展钢结构是必由之路，也是最符合当前的国家绿色环保之路的途径。一、分析影响钢结构构件变形的因素（一）母材的影响目前的钢结构中使用的钢材是通过连铸连轧出来的，但是在轧过程中，可能在轧型调整的

5、不正确，原始的轧型不合适；板形控制系统出现故障或使用不当；冷轧毛料原始的板形差或是断面中凸度过大；压下率、张力、速度等工艺参数选择的不当；各种类型的矫直机调整得不好，矫直辊辊间隙不一致，使板片薄的一边产生波浪；对拉矫直机和拉弯矫直机，伸长率选择不当。长度方向上出现的高低起伏的波浪形状弯曲，破坏了钢板的平直性，有单侧、双侧和中间波浪三种状态2。钢板的这些波浪弯在我们单位实际的生产中是常常遇到的一些问题，尤其是这些前期的问题，对于我们在后期构件的变形中常常埋下一些质量的隐患。（二）装配工序的影响钢结构构件是有一些小小的零件组装起来，但是在组装过程中有些小零件的规格尺寸不符合要求、构件组装平台不平整

6、、对于开坡口的构件没有进行刚性的固定、板材的平整度不够都会对构件在后期制作中的变形产生不利的影响。因此在实际的生产中我们对于这些问题应该是及早的解决。（三）焊接的不合理的影响焊接对于构件的变形是最大的一个要因，主要体现在以下几个方面：1.焊接电源：焊接时采用的线能量更为集中的热源，这样相对热输入减小，比如熔化极焊接优于手工电弧焊，热丝 TIG 焊优于常规熔化极焊接，激光、等离子、电子束焊接都是采用能量集中的热源实现小变形的焊接方法。2 焊接顺序：采用合适的焊接顺序，如对称焊等都可以减小焊接变形。3 焊接反变形：在焊接前预计焊后会发生何种变形，焊前再起相反方向余量一定变形，来消弱焊接变形。4 焊

7、接时的强力拘束。5 焊接过程采用随焊锤击，或薄板预置拉应力都可以有效控制焊接变形。6 焊后可以采用应力退火，消除或减少焊接变形（一般来说焊接变形是无法完全消除的，只是相对而言）。焊接的变形多种多样，如下图 1 所示:图 1 焊接变形的基本形式综上所述，我们可以看出每种因素都可能是构件变形的影响条件，就这些影响因素我们可以通过以下的法案给予相应的预防措施。二、造成的结果目前我们主要是承接国内三大锅炉厂家的工程，这些项目主要是以火电厂建设为主，尺寸精度要求都比较高，比如柱的长度不可以有负公差，高度可以有2mm。但是在实际制作中，可能会存在一些因素，对于构建的各种精度要求都是比较大。尤其是焊接变形，

8、常常存在一定的内部应力焊接应力，焊接应力纯属于线应力的情况很少，存在较多的是平面和体积应力，这样会使焊接接头的强度及冲击值显著地下降，容易产生裂纹。一旦出现焊接裂纹，那么结构在使用过程中就会在裂纹顶端产生更大的应力集中，最后由于裂纹的快速扩展而导致结构的破坏，由于裂纹有如此大的破坏力，以往对焊缝中的裂纹时绝对不允许存在的。这些情况都会影响构件变形甚至是报废情况的出现，如果变形比较严重，将会使得下一道工序无法正常进行。因此如果不对焊接变形有所控制，甚至会使整个焊件无法校正，造成很严重的结果。三、解决响钢结构构件变形的措施针对上述影响构件后期变形的因素，我们对于每种因素都制定了相应的工艺措施。（一

9、）下料前我们对于钢板存在波浪弯比较大的现在调直机上进行调节，对于薄板尤其要我们还得注意在数控切割机上切割时，注意火焰的温度，调节好各种参数，防止切割对于引起的变形，对于较厚的板我们采用火焰调直，在调直时注意采用三角形火焰调制，采用板材的热胀冷缩原理使其保证平直度。（二）在组装时，我们先将构件放在蚂蚁平台上进行组装，对于在后期焊接中会出现变形的提前焊接加强筋，以进行刚性固定，防止其在焊接后出现较大的变形，使构件不符合标准的规定。（三）焊接节点构造设计控制焊缝的数量和大小。钢结构焊缝数量多、尺寸大，焊接时的热输入量也越多，造成的焊接变形也更大。因此，在钢结构焊接节点构造设计时，应设法控制焊缝的数量

10、和大小，尽可能减少焊接变形。根据焊接工艺选择适合的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应能够确保钢结构整体的承载能力充分。适当的坡口形状和大小，可以通过减少截面积，进一步减少结构的焊接变形量。焊接节点的位置应处于构件截面的对称处。结构中性轴焊接节点的位置应尽可能在构件截面的中性轴对称位置，或尽量接近中性轴，同时应避免在高应力区。对于节点形式的选择，应选用的刚性小的节点形式。节点应避免在双向、三向交叉处，这样避免由于焊缝集中而导致的高温和焊缝应力集中，从而减少焊接变形。 组装和焊接顺序。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。该平台应确保所受的自重压力的程度足够大，不会出

11、现钢构件失稳和下沉的现象，以满足构件组装的基本要求。在焊接小型构件时可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合适的焊接顺序组装完毕。而大型钢结构组装与焊接需要先将小件组焊接完毕，然后再进行最后的组装和焊接。在进行部件组装时，为了防止组装过程中产生过度的应力和变形，应该使不同型号的零配件符合构件规定的规格、形状大小和样板的要求，并且组装时不能有较大外力强制拼装，以防止零部件过度焊接应力和较大约束力带来的变形。此外，组装与焊接过程中应使焊接接头热量均匀，消除应力并减少变形；焊缝应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和 T 形贴角的尺寸无误，且形式、大小应与构件的设计和焊接规范一致。反变形。由于在冷却过程焊

12、缝会产生收缩反应，结果使得减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题，为了弥补热胀冷缩带来的变形，在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形，使变形方向和焊接变形方向相反、变形量大小基本相等。例如，为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形，可以在焊前用油压机或折边机在相反方向预先压弯盖板。焊件夹具。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下，要想使其位置固定是比较困难的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，还需要用到焊件夹具有效地夹紧，以便防止工件发生变形。 四、结语通过上述几种工艺措施，我们对于构件的变形取得了良好的结果，构件在出厂前先进行自检