鋼結(jié)構(gòu)焊接變形是施工中的關(guān)鍵問題，直接影響構(gòu)件安裝與性能，其變形原因多樣，包括焊縫截面積大、焊接工藝不當?shù)?，會導致?gòu)件拼接困難、產(chǎn)生附加應力及降低剛度穩(wěn)定性，控制措施涵蓋多個環(huán)節(jié)，預制件設(shè)計要合理規(guī)劃尺寸與結(jié)構(gòu)；焊接工藝優(yōu)化可減小焊縫截面積、采用多層焊和間斷焊接并注意預熱條件；還可采用預留變形法進行補償控制，矯正方法方面，機械矯正適用于塑性變形，火焰矯正通過加熱冷卻產(chǎn)生新變形來抵消原變形，需精確控制加熱區(qū)與溫度。

一、焊接變形的種類

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形主要有以下幾種類型：

• 縱向收縮變形：構(gòu)件焊后在焊縫方向發(fā)生收縮。
• 橫向收縮變形：構(gòu)件焊后在垂直焊縫方向發(fā)生收縮。
• 彎曲變形：構(gòu)件焊后發(fā)生撓曲，可由焊縫縱向收縮和橫向收縮引起。
• 角變形：焊后構(gòu)件的平面圍繞焊縫產(chǎn)生角位移。
• 波浪變形：焊后構(gòu)件呈波浪形。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中，這些變形往往不是單獨出現(xiàn)，而是同時出現(xiàn)且互相影響的。這些變形不但影響結(jié)構(gòu)尺寸準確和外形美觀，還有可能降低結(jié)構(gòu)承載能力。

二、焊接變形產(chǎn)生的原因

• 焊縫位置：不同的焊縫位置在焊接完成后會產(chǎn)生不同形態(tài)的變形，這主要是由坡口角度、接頭形式等結(jié)構(gòu)形態(tài)不同而引起的重力性變形。
• 結(jié)構(gòu)剛性：在受力相同的情況下，剛性較大的結(jié)構(gòu)變形小，剛性弱則變形大。例如較薄的鋼結(jié)構(gòu)與小而重的結(jié)構(gòu)進行焊接時，剛性小的薄片結(jié)構(gòu)就容易變形。
• 焊接順序和裝配：同樣的焊接結(jié)構(gòu)采用不同的裝配方法和焊接順序都會對其變形產(chǎn)生一定影響。剛性較弱的結(jié)構(gòu)如果在安裝和焊接順序上增加了載荷就容易變形。
• 焊接材料：焊接后由于熱脹冷縮的原因材料會產(chǎn)生變形，焊接材料的線膨脹系數(shù)較大則對焊接變形影響較大。例如不銹鋼和鋁材焊接后變形的幾率大于碳鋼材料。
• 焊接方法：在焊接過程中，焊件受熱溫度升高，金屬材料的導熱性會使整個材料變熱，焊件體積越大受熱變形的幾率和變形程度也就越大。例如氣焊比手弧焊的變形大，手弧焊比氣保護焊接的變形嚴重。
• 焊接規(guī)范執(zhí)行：對焊機規(guī)范的執(zhí)行情況也會影響焊接變形，如變形隨著焊接電流的增加而增加，焊條直徑越大變形也增大。

三、焊接變形的控制方法

• 撓度變形控制：對于不對稱構(gòu)件，焊接后構(gòu)件的撓度變形控制極為關(guān)鍵。在制定焊接工藝前，應精確計算構(gòu)件的中性軸位置，并根據(jù)焊縫相對于中性軸的位置及構(gòu)件的尺寸，合理分布焊縫的截面積并制定焊接順序，確保焊接撓度變形控制在公差范圍內(nèi)，減少矯正工作量。構(gòu)件焊接后引起撓度變形數(shù)值大?。éぃ┡c構(gòu)件的長度（L）、構(gòu)件慣性矩大?。é?、焊縫截面積（?。┐笮〖昂缚p相對于中性軸的距離（DU）有關(guān)，計算公式為：Δ = 0.005XΑXDUXL2/Ι。
• 角變形的控制：在焊接結(jié)構(gòu)中，T形接頭無論是角焊縫、部分熔透坡口焊縫和熔透坡口焊縫，焊接后均不可避免引起翼板的角變形。對于一般的H形構(gòu)件的變形可以采用翼緣矯正機進行機械矯正，這是一種較好的角變形矯正方法。T形接頭焊接后引起翼板角變形數(shù)值大小（Δ）與構(gòu)件的寬度（B）、翼板厚度（T）、焊縫尺寸（S）有關(guān)，計算公式為：Δ = 0.2XBXS1.3/T2mm。可根據(jù)公式指定出T行接頭焊接后翼板伸出段的角變形數(shù)值，再根據(jù)數(shù)值采取不同的方法進行工藝控制，以減少矯正次數(shù)和矯正工作量。
• 橫向收縮變形的控制：焊接收縮變形對鋼結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為焊縫沿長度方向的收縮和沿焊縫橫向收縮，造成構(gòu)件縮短和構(gòu)件截面尺寸減少。構(gòu)件的長度尺寸一般通過在下料時加放一定的加工余量后再進行構(gòu)件最后尺寸定長的辦法來解決，而構(gòu)件截面尺寸的保證必須在零件下料之前通過對構(gòu)件焊縫橫向收縮量的估算進行確定，構(gòu)件裝配時預制的橫向收縮值的大小直接決定焊接后構(gòu)件的截面尺寸。全熔透對接或T行接頭橫向收縮變形計算公式為：Δ = 0.1XA/tmm。

四、焊接變形的矯正方法

• 機械矯正：例如對于一般的H形構(gòu)件的角變形可以采用翼緣矯正機進行機械矯正，方便快捷。
• 火焰矯正：
  • 線狀加熱法：這是火焰矯正方法中的一種，在生產(chǎn)過程中可根據(jù)實際情況應用。
  • 點狀加熱法：也是火焰矯正方法之一。
  • 三角形加熱法：同樣可用于焊接變形的火焰矯正，這種方法在生產(chǎn)上被廣泛應用于焊接變形的矯正，因為火焰矯正方法簡便，比較機動。
• 綜合矯正：綜合運用機械矯正和火焰矯正等方法，以達到更好的矯正效果。

鋼結(jié)構(gòu)焊接變形控制新技術(shù)

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焊接變形矯正方法對比分析