钢结构焊接变形防治方法

 

　　作为钢结构制作和连接的主要技术，焊接已经被广泛应用于钢结构的制作和安装工
艺之中。然而，焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，如果严重的
话甚至会导致焊件报废，给企业造成直接经济损失。特别是在大型钢结构件的焊接作业中，
这一问题表现得尤其突出。有鉴于此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并
采取有力措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量，降低企业
生产成本。

    　　1 焊接变形的基本类型分析和原因分析

    　　焊接变形的基本类型。所谓焊接变形是指钢结构在焊接过程中，由于施焊电弧高温
引起的变形，以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。在这两类变形中，焊接残余变形
是影响焊接质量的主要因素，也是破坏性最强的变形类型。焊接残余变形对结构的不同层
次的影响分为整体变形和局部变形；根据变形的不同特点则可分为：角变形、弯曲变形、
收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。在这些变形类型中，角变形和波浪变形属于局
部变形，而其他类型的变形属于整体变形。钢结构发生较多的变形类型是整体变形。

    　　②焊接变形产生的原因分析。钢结构刚度：刚度是指结构体对拉伸方向和弯曲变形
的抵抗能力。钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。例如，工字钢截面和
纵向桁架变形量，主要取决于其横截面面积的弦杆截面大小的部分。再如，工字型、丁字
型或其他形状的型钢的弯曲变形量主要取决于截面的抗弯刚度。焊接连接缝位置和数量：
当钢结构刚度不足时，在设计焊接连接缝位置和数量时，应在结构体对称安排，且焊接
顺序是合理的，构件只能产生线性变形;当焊缝为不对称的安排，产生的多为弯曲变形。
焊接工艺：焊接电流偏大、焊条直径较粗，使得焊接速度缓慢，可能导致焊接变形大;厚
钢板焊接时，手工焊接方法比自动焊接方法引起的变形量较小；采用多层焊接工艺时，
首层的焊缝收缩变形最大，第二和第三层焊接变形量分别是首层的 20％和 5％?10％。也
就是说，多层焊接的层数越多，焊接变形越明显；断续式焊缝与连续焊缝相比收缩变形
量小；对接式焊缝的横向收缩变形量比纵向收缩变形量大 2 至 4 倍;焊接顺序不当或在没
有焊接妥当分部构件时就进行整体组装焊接，很容易产生焊接变形。因此，为了防治焊接
变形，在焊接施工过程中必须制订合理的工艺措施。

    　　2 钢结构焊接变形防治

    　　2.1 焊接节点构造设计

    　　①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和
大小，尽可能减少焊接变形。②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。③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。④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