解析鋼結(jié)構(gòu)件制作焊接變形的控制

楊志剛

摘 要：在鋼結(jié)構(gòu)的制作過程中，焊接屬于是一種主要的連接方法，但是在具體應(yīng)用的過程中，由于焊接所產(chǎn)生的變形問題，對(duì)于結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也產(chǎn)生了一定程度的影響，如何根據(jù)焊接變形的規(guī)律性內(nèi)容防止不良的制作問題，是工作人員面臨的重要內(nèi)容。本文通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件制作焊接變形的控制方法進(jìn)行探究，希望能夠起到參考的作用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)件；焊接變形；控制分析

焊接變形往往會(huì)降低焊接的整體質(zhì)量，甚至是影響下一道的施工工序，在對(duì)變形問題進(jìn)行校正和消除的過程中，可能會(huì)耗費(fèi)較多的物資和實(shí)踐，并且面臨一些難以補(bǔ)救的情況，甚至不得不對(duì)材料進(jìn)行報(bào)廢。所以，針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)制作工作，相關(guān)人員需要根據(jù)實(shí)際的理論內(nèi)容，并利用相關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，與焊工之間展開密切的配合，這樣才能進(jìn)一步防范焊接變形問題，將其控制在合理的范圍之內(nèi)。

1.焊接變形的影響因素分析

1.1結(jié)構(gòu)因素的影響

在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行制作的過程中，焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于焊接變形問題有著極為關(guān)鍵的影響，同時(shí)也是一項(xiàng)最為復(fù)雜的因素。在工作原則上，是隨著拘束度的增加，焊接參與應(yīng)力也會(huì)隨之增加，這樣整個(gè)焊接變形的內(nèi)容就會(huì)隨之降低。如果拘束度出現(xiàn)較大的變化，那么鋼結(jié)構(gòu)件焊接變形的分析控制工作，就會(huì)產(chǎn)生較大的難度。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該針對(duì)構(gòu)件板的實(shí)際厚度，以及加強(qiáng)板、筋板的數(shù)量、位置等內(nèi)容做出必要的優(yōu)化，這樣才能有效控制焊接變形的問題。

1.2材料因素的影響

對(duì)于焊接變形的控制問題，材料所帶來的影響不僅僅來自于焊接材料本身，同時(shí)和母材也有一定的關(guān)系。材料自身的力學(xué)性能、熱物理性能，都會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)件的焊接帶來一定的變形影響。力學(xué)性能所帶來的變形影響比較復(fù)雜，其中熱膨脹系數(shù)的內(nèi)容較為明顯，隨著熱膨脹系數(shù)的增加，焊接的變形量也會(huì)隨之增加；而熱物理性能參數(shù)的影響主要體現(xiàn)在熱傳導(dǎo)系數(shù)上，熱傳導(dǎo)的系數(shù)越低、溫度梯度越大，那么焊接變形的情況也就會(huì)越明顯。同一種材料，在高溫區(qū)的屈服極限、彈性模量會(huì)隨著溫度的變化而變化，這一點(diǎn)也需要在焊接工作中給高度的重視。

1.3工藝因素的影響

針對(duì)焊接變形問題，其中焊接工藝內(nèi)容所帶來的影響也不容小覷，在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接的時(shí)候，在焊接方法、焊接熱輸入量、構(gòu)件的固定、焊接的順序，以及相關(guān)夾具的使用等內(nèi)容，都可能會(huì)導(dǎo)致鋼構(gòu)件出現(xiàn)不同的形變問題。在各類工藝因素中，焊接順序的設(shè)定，對(duì)焊接變形問題造成的影響最為顯著。在一般的工作情況下，對(duì)焊接順序進(jìn)行改變，可以對(duì)殘余應(yīng)力的分布情況進(jìn)行改善，優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)，盡量降低焊接形變問題。

2.焊接變形的控制方法

2.1大型鋼板拼接梁的制作

在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大型鋼板的拼接梁，大都是拼焊成工字梁型的結(jié)構(gòu)，形狀一般比較長(zhǎng)，所以在工作中，應(yīng)該對(duì)其長(zhǎng)度方向上出現(xiàn)的扭曲變形問題給予足夠的重視，如果這類鋼結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)變形問題，那么所帶來的負(fù)面影響比較大，為了確保工作質(zhì)量，相關(guān)人員在制作工序上，要進(jìn)行較為嚴(yán)格的把關(guān)。

首先，在下料階段，大型鋼板梁的拼板，多數(shù)利用數(shù)控火焰進(jìn)行切割下料，在操作過程中，割線的溫度高達(dá)1500℃，而割線以外的溫度為室溫狀態(tài)，所以就產(chǎn)生了較大的溫差，在這種情況下，比較容易出現(xiàn)彎曲的問題，。所以工作人員在下料的過程中，不妨將板料放置在下料的平臺(tái)上，然后尋找出板材的正確位置，對(duì)其執(zhí)行預(yù)熱工作，此舉可以防止切割過程中板材發(fā)生不同程度的變形問題。與此同時(shí)，還應(yīng)該在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行共邊切割等操作，這樣的操作也可以減少變形。

其次，在組裝的過程中，應(yīng)該先對(duì)電焊機(jī)的電流、電壓參數(shù)進(jìn)行調(diào)校，并及時(shí)清理焊接平臺(tái)上的熔渣和飛濺物。點(diǎn)焊完成之后，可以利用寬座角尺來對(duì)工件的垂直度進(jìn)行測(cè)量，如果發(fā)現(xiàn)不垂直的問題，那么可以利用榔頭進(jìn)行校正，并進(jìn)行相應(yīng)的加固處理。緊接著，需要按照?qǐng)D紙內(nèi)容對(duì)工件進(jìn)行組焊的操作，為了確保兩個(gè)不同型號(hào)的工件可以具有盡可能理想的垂直狀態(tài)，在組焊之前，可以利用直角尺在兩個(gè)型號(hào)不同的工件上繪制互相垂直的兩條直線，后期按照對(duì)齊直線的方法進(jìn)行電焊操作，并利用榔頭進(jìn)行校正和加固。

在大型鋼板的拼接梁制作過程中，工字梁焊接工作至關(guān)重要，在執(zhí)行中，工作人員應(yīng)該對(duì)焊縫的位置展開有效的區(qū)分，按照三視圖的標(biāo)準(zhǔn)，在其主視圖上標(biāo)字母，并按照正確的順序進(jìn)行焊接。焊接的時(shí)候，要以相同的方法來焊接焊縫，這樣各處焊接形變都能夠保持在允許的范圍之內(nèi)。

2.2不帶加強(qiáng)筋工字梁焊接變形分析

在對(duì)工字梁進(jìn)行制作的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)局部變形、彎曲變形等方面的問題，工作人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，展開具有針對(duì)性的預(yù)防工作。

局部變形的內(nèi)容主要表現(xiàn)在翼板上的角變形，其原因就是在焊縫的處理工作上存在著不當(dāng)行為，且不同的焊縫接頭，其角變形的特點(diǎn)也存在不同之處。在處理過程中，應(yīng)該采取剛性固定的方法，對(duì)焊接板的剛度進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于那些具有特殊要求的工字梁焊接工作，可以利用反變形的手段，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)留出足夠的反變形量。像借助液壓千斤頂進(jìn)行反變形操作的時(shí)候，可以按照數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的處理，適當(dāng)?shù)姆醋冃?，可以有效防止角變形問題的出現(xiàn)。彎曲變形主要是在完成焊接后，鋼結(jié)構(gòu)件實(shí)際中心線與設(shè)計(jì)中心線發(fā)生了偏離，并產(chǎn)生了一定程度的撓度。彎曲變形有焊縫橫向收縮和縱向收縮這兩種，所以在焊接的過程中，應(yīng)該對(duì)鋼結(jié)構(gòu)件的剛度進(jìn)行增強(qiáng)，并引入規(guī)范性較高的焊接手段，確定出一套完善的裝配順序，這樣既能夠增加焊接的剛性，同時(shí)也可以減輕鋼結(jié)構(gòu)件的彎曲變形問題。

當(dāng)然，有一點(diǎn)是不能忽視的，在完成焊接工作之后，必須要進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)工作。檢驗(yàn)的內(nèi)容可以從兩方面入手：一是根據(jù)檢驗(yàn)項(xiàng)的內(nèi)容入手，對(duì)焊縫的外觀，以及其內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查；二是按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊縫外觀進(jìn)行全面化的分析。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，防止焊接變形的方法較為多樣，從工藝方面入手，既能夠達(dá)到理想化的焊接變形控制目的，同時(shí)還可以有效降低投入成本。隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)人員務(wù)必要按照工藝內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格化的施工，控制變形問題的產(chǎn)生。

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