钢结构焊接变形控制策略探讨.doc

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1、钢结构焊接变形控制策略探讨　　【摘要】：近年来，我国的钢结构已经普遍的应用在各种工程中。在钢结构施工过程中，焊接是十分重要的施工工艺，其应用原理是对焊件局部区域进行加热，然后冷却凝固。本文将以内蒙古冰上运动训练中心为研究对象，对焊接施工变形影响因素以及焊接变形控制技术要点进行详细探究，以期保证钢结构施工质量。　　【关键词】：：钢结构焊接施工变形控制　　引言　　借助高温加热是钢结构焊接中的基本操作。该过程会达到最高温度，即焊缝处的金属熔点，室温是焊接温度必定会降回的温度，降温过程也就是焊接钢结构的过程。所有事

2、物均一样，金属同样存在膨胀和冷缩，焊缝位置金属到达熔点会达到最大的膨胀度。此时焊缝周围金属温度较低，与填充焊接金属相互融合，融合位置的焊缝金属是不能充分膨胀的，造成焊接变形。钢结构存在质量和施工的多种优点，但焊接变形导致不能全部诠释其运用效果。本文就钢结构变形的种类及原因，针对钢结构变形的有效控制策略进行分析。　　1、焊接应力和焊接变形的定义　　在钢结构焊接过程中，由于焊接时产生的热源以及焊接热循环的影响，使焊件不均匀受热，在焊件上形成了不均匀的温度区域，致使焊件根据钢结构的特性不均匀的收缩及膨胀，使焊件内

3、部形成焊接应力引起形变。焊接应力根据焊件材质、焊接时施工方法、焊接工艺及固定时的拘束程度等，造成不同的焊接应力大小及分布，按照焊接应力作用方向可将其分为三大类，分别为单向力、双向应力及三向应力。薄板的对接焊划归为双向应力；大厚度焊件、丁字焊缝划归为三向应力，其具有纵向应力、横向应力及厚度方向产生的应力。三向应力会使钢结构的脆性断裂更易发生，降低材料的塑性，是一种存在安全隐患的应力状态。焊接残余应力和变形，对钢结构的承载能力以及构件的加工精度有着很大的影响，施工中应该从源头抓起，强化设计方案，增强焊接工艺、焊

4、接方法的精确度，降低焊接应力和残余变形对钢结构造成的影响。　　2、钢结构焊接变形的主要类型　　钢结构焊接变形的原因有很多，不同原因出现的结果也不同。钢结构焊接变形的主要类型有：①降温收缩纵横变形。该类变形是焊接温度降低金属收缩的过程中，以焊缝为原点，钢结构在纵横轴方向出现的变形。②降温过程中收缩量的不同导致角度发生变形。钢结构在焊缝位置主要是因为金属收缩量的差异导致角度位移，呈现出角度变形。③焊缝角螺旋状变形。焊缝角钢结构纵横面无法实现均匀分布，导致变形，进而出现焊接变形。④错边变形。加热钢结构若发生不均匀

5、情况，构件的收缩度也会不同，进而导致焊缝位置的构件在长和宽上无法相同，导致错边变形。⑤两焊缝位置不可能会出现同一焊接变形结果，带给人一种感官扭曲变形，也就是挠区变形。⑥波浪形变形。焊缝位置有着自身的内应力，能够在焊接位置出现波浪式表现，即波浪式变形。　　3、钢结构焊接应力控制的策略分析　　3.1振动时效法　　采用振动时效法实践的焊接经验可知，在降低焊接残余应力方面振动时效法有着显著作用，振动时效法其优势在于其作用下不受钢结构尺寸、形状、重量等因素的制约。同时施工周期短、效率高并且没有污染。因此可以选择结合钢

6、结构的外形特点及应力情况，合理选择有效的振型，对钢结构残余应力部位施加适度振动，消除构件内部的残余应力，保证钢结构的稳定性。特别是对于环状钢结构，振动时效法对稳定构件的行为尺寸效果显著。　　3.2采取合理的焊接顺序　　在焊接过程中应遵循先焊中间，后焊四周的施工顺序，这样可以做到焊缝按照中间向四周的方向依次收缩，减小其相互作用力。在构件表面有交叉焊缝的情况下，着重注意交叉处的焊接工艺。在靠近纵向焊缝的横向焊缝处，多会有未焊透的情况，且同时此部分未焊透的情况多有出现，此时焊接缝正好在纵焊缝的拉伸应力场中，三向应

7、力就会产生，造成脆性形变。　　3.3加强焊接温度控制　　在钢结构焊接施工过程中，严格控制焊接温度，能有效避免产生焊接变形，比如，在对一个焊缝处的金属进行焊接时，应该尽量避免对周边金属造成影响。焊接施工完成后，应该及时采取有效措施进行降温，避免金属余温对周边金属造成不良影响。除此以外，如果焊接施工顺序安排不当，也会造成焊接变形，因此还需要结合工程实际需要合理安排焊接顺序，比如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。　　3.4合理选择焊接缝位置　　基于相同的承载力，若是焊缝位置不同也会导

8、致钢结构出现不同程度的焊接变形。施工人员要尽量降低钢结构金属收缩量，采用合适的焊缝位置，充分降低梁和柱构件变形，取中性轴对称或截面作为焊缝位置较好。　　3.5对构件进行分解施工　　常态下体积越大的钢结构，焊接起来更加复杂。在施工时可以把大型钢结构进行分解焊接，待校正完成后再进行总体焊接安装，提高施工效率的同时降低了焊接应力，同时提高了钢结构的整体精准度。　　3.6消除残余变形　　在钢结构焊接施工过程中，造成结构发