钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施

本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，按多年来的工程实践经验主要阐述十种实用焊

接变形的控制措施和方法；焊接残余应力的控制措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范
围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等。
1、 概述
钢结构焊接时，焊接热源对结构不均匀加热引起的结构形状和尺寸的变化，称为焊接变形。在变
形的同时，结构内部还产生应力、应变，因为这时结构并未承受外载时，就存在这些应力，所以
这些应力居于内应力范畴，称为焊接残余力。属于不均匀分布的自平衡内应力。
焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以避免的。它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的
强度，轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理，严重的会使构件报废。此外，焊接变形和应力对
焊接结构以后使用是的承载能力也产生不可低估的影响。焊接残余应力和焊接变形是能量存在同
一构件的不同形式，服从于能量存在同一构件的不同形式，服从于能量守恒定律；它们相辅相成，
并互相转化。减少一方必须增大一方：
设：焊缝的总能量为

E

总，

E

总

=E

有

+E

损

+ρ

残

+ε=1   （1）

（

1） 式中，E

有

—冶金反应时的有用能；E

损

---无用能，损耗能；ρ

残

--焊接残余应力；ε-焊接变

形，当焊接完成后，构件中只存在两种能量形式；

E

残

+ε=c<1    （2）

c---常量
于是（

2）式有了工程应用的价值，这就是我们在工程实际中控制焊接残余应力和焊接变形的基

本观点。我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必须了解和掌握焊接变形及应力产生的原因及
其基本规律、影响因素，以便在制作安装过程中能够控制焊接变形和应力。
2、  焊接应变与变形的控制
2.1

焊接变形的控制

（

1）

尽量减少焊缝的截面积，施焊量以满足连接需要即可，俗话说：

“不过焊”，（对一般

的角焊缝）是按照有效焊角尺寸来决定其焊缝强度的，所以对于凸出很高的焊缝，多出的焊缝金
属，按规范作用并不能提高其许可强度，反而增大了应力集中系数，消弱了坡口的综合性能。对
厚板，对接焊缝，可采用

U 型刨边形成 U 型坡口，可进一步减少焊缝金属量。

（

2） 焊缝的数量愈少愈好，每条焊缝尽量采用多层多道焊，厚板焊接特别要注意。

（

3）

焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小），因此减少

变形。
（

4）

环绕中和轴的焊缝要平衡：应用对称施焊的原则，时一个收缩力对另一个收缩力相互平

衡的办法，也同样可以在设计和焊接工序中，有效的控制变形；
（

5） 采用逆向回焊法施焊

此法：当焊接总进程从左到右时，则每一焊的施焊却应从右到左，也就是分段侧焊法。因为每道
施焊后，沿焊缝板内侧的热量将导致该处膨胀，而使两块板暂时向外分开；但当热量在板内侧向
外扩散后沿板外缘的膨胀又会使板合拢。
（

6） 将收缩力引至有用的方法，即采用反变形法

施焊前采用焊件有意偏置的办法有可能较好地利用收缩力，如某些组合在焊接前先装偏一些，使
其预偏量恰好可使收缩后的半间回到所需求对准位置上来。将焊接前的部件进行弯曲或预拱，就
是用机械方法产生反向力来抵消收缩力的简单例子。
（

7） 用反向力来平衡收缩力

其反向力可以是：

1

其他的收缩力；

2

夹具等产生的约束力

3

各构件装配成组合件时的约束力