钢构件的焊接可以通过哪些措施控制焊接变形

Question

如题所述

Answer 1

焊接变形的控制措施

    1）构件焊接工厂化

    因工厂的焊接环境、设备及器具等条件比现场好，在满足运输限制的条件下，最大限度地在工厂完成焊接工作。

    2）焊接施工方法上的控制

3） 设计方面
（1）选择合理的焊接尺寸和形式。焊接工作中，焊接尺寸是关键，它直接决定了焊接变形的大小和焊接工作量。焊缝尺寸越大，焊接量就越大，导致的焊接变形也越大。因此，我们应该尽量减少焊缝的尺寸和数量。设计时，在保证钢结构件的承载能力时，尽量采用小的焊缝截面积和坡口尺寸，对于板缝比较大的对接接头应选择“X”型破口[3]。
（2）减少焊缝数量。所谓的焊缝面积指的是熔合线范围以内的金属的面积。一般，坡口尺寸越大，焊缝截面积就越大，钢结构件冷却收缩时会引起很大的塑形变量，导致的收缩变形越大。因此，在设计过程中，尽量选择冲压件、型钢等代替焊件，以避免过多焊缝。为避免不必要的焊缝，还可以合理的安排肋板的位置和形状，优化肋板数量等[4]。
（3）合理设计结构形式和焊缝位置。我们在设计钢结构件时，应首先考虑焊接的实际工作量，应使工作量和部件总装时的焊接变形量均最小。选择薄板时，对板的厚度有严格要求，减少焊角尺寸和骨架间距。另外尽量不要设计曲线形或者弯曲的结构。在安排焊缝的位置时，应按照对称位置或者平行的方向安排焊缝，这样可以减少梁、柱等结构的扭曲变形。
4）控制措施
（1）合理控制焊接温度。钢结构的焊接变形有一部分是因为温度的控制不当引起的。在焊接过程中，控制好焊接温度能够有效地减少甚至避免焊接变形的产生。例如在对一个焊缝处的金属进行焊接时，要尽量避免影响周围的金属。焊接完成之后要进行迅速地降温，以免金属的余温对周围的金属产生影响。
（2）安排好钢结构的焊接顺序。焊接顺序安排不当也是使钢结构焊接产生变形的重要因素之一。例如，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）根据钢结构的用途选择合适的材料。钢结构的用途不同，其所承载的重力也就不相同。施工人员应该根据钢结构的用途选择合适的材料，同时，也应该根据焊缝的位置选择不同熔点的金属，从而控制钢结构在焊接过程中由于承载力和熔点的不同产生的变形[5]。
（4）钢结构焊接要选择合适的方法。焊接方法不同，钢结构焊接变形的程度也就不相同。焊接时线能量的高低在一定程度上决定焊接变形程度的大小。线能量高，则钢结构变形程度大，线能量低，则钢结构变形程度就小。例如埋弧焊可以有效地降低钢翼板焊接时的变形程度。另外，对腹板进行焊接时，施工人员也可以适当地选择埋弧焊。再比如，手弧焊可以应用在盖面焊接上。当钢结构焊接的截面积不相同时，施工人员选择的焊接方法也要做相应的改变，以降低焊接变形的程度。
5）矫正措施
钢构件焊接完成后，若出现残余变形，就必须得通过矫正措施来减小或者消除存在的残余变形。焊后的矫正措施主要有加热矫正和机械矫正，而加热矫正又包括整体加热和局部加热。
（1）加热矫正。当焊接的形状偏差较大时，可以采用整体加热矫正，也就是将钢构件整体加热到锻造温度以上，然后再进行矫正。但是此方法的缺陷是焊后整体加热容易产生冶金方面的副作用。因此，整体加热的应用受到一定的限制。局部加热矫正就是采用火焰对焊接钢结构件进行局部加热，由于热胀冷缩，在高温的地方，材料的热膨胀受到钢结构件刚性的制约，产生局部压缩变形，冷却后收缩，与焊后的伸长变形相互抵消。局部加热法无需专门的设备，操作简便灵活，应用广泛[6]。
（2）机械矫正法。机械矫正法主要是指借用外力促使构件形成与焊接变形相反方向的变形，达到与焊接变形相抵消的目的，进而实现变形矫正。机械矫正法效率高、成本低，通常情况下，工业上进行批量矫正时多采用大吨位压力机或者翼缘矫直机。如果只是简单的机械矫正也可以直接使用锤击，这主要是针对焊缝收缩引起的形变，用锤子击打焊缝，焊缝产生的延展会和焊缝由于收缩而产生的形变互相抵消，进而达到矫正的目的。

Answer 2

焊接变形产生的原因是焊接过程中产生的残余应力在焊接之后得到释放导致的工件变形，想要解决变形问题就要消除焊接残余应力，建议题主在焊接后用华云振动时效设备或者豪克能焊缝应力消除设备消除残余应力，杜绝工件变形