钢结构建造中焊接变形原因分析及改进措施

刘永科

（海南中海石油码头有限公司，海南 澄迈 571924）

焊接技术是钢结构建造过程中的重要技术组成，焊接质量直接影响着钢结构建造的工程进度和工作安全。焊接工程对焊接工人的焊接技术有着一定的要求，另外，焊接过程很容易受到各方面因素的影响，比如，焊接工人的技术失误、焊接过程的工作环境等，从而使焊接质量得不到有效的保障，焊接变形常有发生，造成极大的安全隐患。所以，海上平台钢结构建造的变形控制应该引起足够的重视，研究焊接造成的变形形式，探讨变形产生的原因，及时针对海上平台这种特殊的施工环境找到有效的解决措施，从而提高钢结构建造过程中的焊接质量。

1 钢结构的施工内容

近年来，我国钢结构建造技术越来越成熟，形成相对稳定的技术保障，钢结构凭借其成本低、质量硬、性能好等优势被广泛应用于建筑行业的各大施工现场，其中，海上石油平台的建造更是长期依赖于钢结构。海上平台钢结构建造项目不仅涵盖基本的平台立柱、甲板、撑杆等结构，还涉及不同组成部分施工材料的选用，有用在节点处的异型、箱型梁，还有被应用于其他组成部分的焊接型钢板和角钢等。由此可见，焊接技术在钢结构建造中占据着重要的地位，并且直接影响着钢结构的施工质量。所以，为了降低问题发生的概率，保证施工人员的生命安全，按时完成施工进度，在施工过程中，要严格按照施工要求进行监督管理，认真核对结构设计参数，全方位管控焊接技术；管理人员要定时检查施工质量，及时针对出现的焊接变形情况提出相应的整改措施，从而有效保障海上平台钢结构的施工质量和施工进度。

2 钢结构建造中的变形形式

由于焊接技术容易受到周围环境的影响，所以在焊接过程中，会因为各种原因而导致焊接变形情况的发生，不同原因造成的变形形式也有所不同。目前，海上钢结构建造中经常出现的两种变形形式为温度变形和相互作用力变形。焊接过程中，各部分组件之间由于焊接温度不同导致受热不均匀、从而引发体积膨胀不均匀的局部变形。钢结构的建造必须严格按照组装步骤焊接完成，局部发生变形会导致各部分的受力不均匀，相互作用力之间相互挤压，使局部变形蔓延为整体变形。焊接变形的整体质量是由各部分部件质量所决定的，受焊接技术的差异和组装过程的影响，还可将变形形式分为弯曲变形、收缩变形以及扭曲变形。焊接变形情况在钢结构建造中频繁发生，并给施工人员增加了大量的矫正工作。因此，在钢结构建造过程中有效控制焊接变形，对保证海上平台钢结构建造的施工质量和施工进度有着重要作用。

3 钢结构焊接变形的影响因素

焊接变形是海上平台钢结构建造过程中经常出现的一种施工状况，严重影响着钢结构框架的整体质量。另外，由于焊接变形具有多种变形形式，给变形矫正工作造成了一定的困难。通过分析影响海上平台钢结构焊接变形的各方面因素，针对不同的焊接变形形式提出相应的解决措施，从而有效控制和消除海上平台钢结构建造过程中焊接变形情况的发生。造成海上平台钢结构建造过程中焊接变形的因素主要有以下三种。

（1）焊接顺序。钢结构建造过程中，不同部位构件的连接顺序有所不同，错误的焊接顺序会使各部分的受力不均匀，导致各部分构件的残余应力无法相互抵消，从而造成焊接变形。因此，在进行海上平台钢结构建造过程中，施工人员要严格按照相应的焊接顺序，逐步完成焊接组装工作，有效消除各部分构件之间的残余应力，并对局部的作用力进行合理分解。除此之外，不同的焊接顺序需要不同的焊接方法，线能量较低的焊接方法可以有效防控焊接变形。所以，要求焊接技术人员具备丰富的工作经验，了解导致变形的各种原因，熟悉不同钢结构构件的焊接顺序，采取正确的焊接方法，有效分解局部作用力，合理控制变形现象的发生，从而提高海上平台钢结构的整体焊接质量。

（2）焊缝位置。海上平台钢结构的焊接工作，主要是通过局部加热的方式对不同部分的构件进行衔接。由于不同焊接位置的构件焊接所需温度不同，很容易造成受热不均匀或冷却程度不一致的情况，从而导致出现焊接局部变形。但是，钢结构的建造过程是由各个构件经过一步一步组装焊接而成，如果不能对中间部分出现的变形情况进行有效的矫正与控制，则会影响钢结构的整体质量。因此，在焊接过程中，焊接位置的选择一般选在对称位置的截面上，或者使焊缝的位置更接近于中性轴，以此降低梁和柱等构件发生弯曲变形的概率，还能够相互抵消各种构件之间的相互作用力，从而有效保证海上平台钢结构建造的整体施工质量。

（3）钢结构的性能。钢结构材料的质量是保证施工质量的重要环节，不同钢材料的的性能有所不同，性能大小也有明显的区别。如果钢结构材料的性能得不到有效的保证，焊接技术再高超再先进的施工人员，管理监督再严格的施工团队，也无法有效控制焊接变形情况的发生。因此，在选取施工材料时，要注重选用钢结构的性能，性能大小影响着施工过程中残余应力的相互抵消，从而消除焊接变形现象。钢结构的性能大小除了要满足施工过程的材料需求，还要满足相关部门的规范要求。

4 钢结构建造的变形控制

（1）完善管理制度，提升焊接技术。随着现代焊接技术的不断改革创新，已经具备相对成熟的技术体系，具有独特的优势，并在钢结构建造中占据着重要地位。但由于其在施工过程中很容易出现变形现象，影响着钢结构建造的整体施工质量。因此，为了更好地控制海上平台钢结构建造的变形现象，首先，要及时完善相关的管理制度，设立焊接质量管理体系，管理工作者要时刻监督焊接技术人员在施工过程中严格按照结构设计参数进行焊接，遵循正确的焊接顺序，遵守相关的施工要求，认真检查焊接质量。另外，管理人员要对焊接技术人员进行严格把关，确保相关施工人员具备丰富的焊接工作经验和符合要求的技术水平。除此之外，要定期对焊接技术人员进行专门的技术培训，学习先进的焊接技术，配备先进的焊接设备，从而有效保障海上平台钢结构建造过程中的整体施工质量，避免因质量问题造成安全事故。

（2）科学合理设计，选用正确焊接方法。钢结构的建造是以设计师的设计图为基本标准进行施工，工程设计合理是影响海上平台钢结构建造整体质量的影响因素之一。钢结构建筑的设计不同于其他建筑设计，不仅要求设计人员要对节点构造进行规划，还需要充分了解不同钢结构材料的特性，以及不同钢结构材料之间的焊接要求，在设计图中对焊接位置的关键点进行仔细斟酌，以把控施工过程中焊接变形问题出现的概率。在设计方案中，要充分考虑合适的焊接方式，结合海上平台钢结构建造的实际要求严格控制好焊缝位置、数量与尺寸，防止因为焊缝数量过多影响钢结构的稳定；采用科学正确的焊接方法，减少出现多余的焊接缝隙，预防焊接变形情况的出现。

5 结语

综上所述，焊接变形的有效控制是进行海上平台钢结构建造过程中的重要工作环节。局部的焊接变形影响着整体的施工质量，整体焊接变形会造成巨大的安全隐患。由于焊接变形受多方面因素的影响，并有多种变形形式，因此，要综合考虑多种原因，结合平台钢结构建设的实际特点，分析焊接变形产生的原因，有针对性地提出解决措施，从而有效地把控变形现象的发生，保证钢结构建造的整体质量。在完善焊接质量管理体系的同时，要加强对钢材料的选用，严格按照质量要求检查焊接情况，并定期对焊接技术人员进行技术培训和技术探讨，在实践中总结经验，不断改进控制措施，推动钢结构焊接质量的不断提升，降低焊接变形给海上平台钢结构建造的整体质量造成的影响。