钢结构制作中防止焊接变形的实践分析

赵兴刚

（中车山东机车车辆有限公司，山东 济南250022）

在制造钢结构中最常用的连接形式就是焊接，焊接工艺的效果更会直接影响钢结构的安全性和稳定性。本文重点分析制造大型钢结构产品中的变形因素，从而更好地提升焊接的质量。

1 钢结构制作和连接中焊接缺陷的种类

1.1 气孔

气孔是焊接钢结构时最常见的缺陷，产生气孔的原因包括如下几点：第一，坡口的边缘清洁度较低；第二，产品内部存在一定的水分、油污和不良物品；第三，并没有直接按照焊条的规定直接进行焊接；第四，焊接时的电弧长度过长，焊接的速度过快。以上的这些不同因素都会产生新的气孔。也正是因为焊接的过程中会存在很多气孔，所以会在较短的时间内直接破坏金属。

1.2 夹渣

夹渣实际上是残留在焊缝内部的熔渣，如果夹渣的数量较多就会直接降低焊接的强度。产生夹渣的原因主要包括如下几点：第一，多数焊缝的边缘处存在不同的熔渣；第二，坡口的角度或者电流过小；第三，整体焊接的速度过快。这些不良的条件都会直接产生新的夹渣。此外，如果在焊接时让焊丝直接偏离了焊缝的中心，自然会形成新的夹渣[1]。多数专业人员需要采用如下几点重要的措施来避免产生新的夹渣：第一，选择真正合适的坡口尺寸；第二，先直接清理坡口的边缘，并在焊接时直接控制不同的电流和速度；第三，在进行高效率焊接时一定要重视坡口两侧熔化的现象，并认真清理不同的焊渣；第四，注意彻底清除存在封底的焊渣，防止焊接出现偏差。

1.3 咬边

注意将焊接边缘留下的凹陷定位为咬边。产生咬边的原因包括如下几点：第一，焊接时的电流过大；第二，运行的速度过快；第三，电弧拉得太长；第四，焊接的角度不当。以上这些原因都会诱发咬边。咬边不仅减少了母材接头的工作截面，同时也直接增强了集中应力，所以一般的重要结构中是不存在咬边的。专业人员可以采用如下几点措施来防止咬边的产生：第一，选择真正合适的手法来直接防止咬边；第二，注意在焊接时直接控制焊条的角度和电弧的长度；第三，重视全面分析焊接的参数；第四，不要让焊接的过程变得过快，并让焊接的轨道始终保持平整。

1.4 未熔合

可以将焊接时接头部位没有被熔透的现象称为未焊透，更可以将焊件和焊缝之间没有熔透的现象称为未熔合。未焊透实际上是一种非常常见的缺陷，如果在焊接期间确实存在了较大的问题，则会在第一时间就诱发裂纹。

1.5 收缩变形

收缩变形是大型焊接变形中最常见的结构，同时也是常见的不可避免的问题。因此，专业人员只有不断地采取合适的措施来更好地控制不同的问题才能够在较短的时间内解决焊接结构变形的问题。常规大型结构焊接时会从液态变成固态。虽然很多焊接缝在焊接的过程中确实一直处于液态的过程，但是在冷却之后又会直接固态[2]。在实际转化的过程中因为焊接的应力和冷却的原理而使得多数大型的构件尺寸都可以直接变小。越是简单的焊接结构，内部的焊缝越少，其焊接缝的方向也基本保持一致。

1.6 扭曲变形

扭曲变形也是大型焊接结构中最容易出现的变形现象。多数大型结构都是以框架式结构的样式分布的。这种结构不仅会使得多数焊接点存在不对称的现象，焊缝也多数会变得毫无规律，焊接构件内部的应力方向也会显得不一致，基于此，多数大型的构件在焊接之后会存在严重变形的现象。

2 影响钢结构制作中焊接变形的因素

实践中影响钢结构制作中焊接变形的因素主要包括如下几个方面的内容。

2.1 材料因素

焊接材料是制作大型钢结构建筑时非常容易诱发变形的因素。实践中，不同焊接材料的物理性能和热学性能都会对焊接的效果产生较大的影响。在制造过程中影响焊接变形的因素主要是由温度、材料传导系数和其他不同的内容组成，这两个不同的因素都呈现反比例的增长关系。随着热传导系数变得越来越小，其温度梯度则会在第一时间增大，最终自然会对材料焊接产生较大的影响。在此背景下进行焊接就会出现严重变形的现象。

2.2 钢结构刚度

钢结构刚度指的就是多数大型钢结构在弯曲和拉伸的情况下所表现出的抵抗力和承受力。在焊接大型钢结构的过程中，钢结构的截面和形状都会对刚度产生重要的影响，在实际焊接时也不能够科学地控制有关的因素，最终更容易产生变形。一般而言，钢结构内部的截面尺寸和截面面积会对桁架产生重要的影响，而且钢结构的抗弯强度和截面形状更会直接影响大型钢结构的质量。

2.3 焊接缝的位置

从焊接大型钢结构的过程看，不同焊缝的位置都会对整个结构带来不同的影响。如果焊缝直接发生在了钢结构受力的位置，则会在第一时间对焊缝产生影响，最终也会诱发焊缝变形。此外，焊缝的位置也会对大型钢结构的使用性能带来很大的影响，如果处理不好也会对整个工程建筑埋下巨大的隐患。

2.4 焊接工艺

焊接作为制作大型钢结构中的重要环节，其内部的焊接工艺更会直接决定焊接变形的情况。从多数焊接的情况看，不同的焊接方式都会直接影响焊接的过程。如果直接使用了不合适的焊接工艺都会使得横向收缩变形的过程会大于竖向收缩变形的情况，最终诱发更加严重的焊接变形[3]。在实际焊接时，正因为焊接技术的成熟度也会和自身的变形情况有着直接的关系，层级之间收缩量的不同更会引发新的焊接变形现象。

3 控制大型钢结构制作中变形的方法

可以采用如下几点措施来更好地控制大型钢结构制作中产生的变形。

3.1 规范焊接的顺序

应该结合大型钢结构制作的标准来更好地解决在制作大型钢结构中存在的变形问题。注意规范整个焊接操作的过程，重点是要有效地确定不同大型钢结构内部的形状和型号，最终才能够保证钢结构焊接过程可以有序进行。其中小组焊接为焊接大型钢结构中最基础的环节，只有顺利地完成整个焊接工作才能够让装配的过程顺利地进行。

在处理小型钢结构焊接问题时，应该以组件装配和定位焊接为基础来提升焊接的效率，并注意最终要更好地按照相关的焊接顺序进行操作。此外，注意在焊接时让专业人员强化管理零件的要求，以便更好地防止在焊接过程中出现变形的现象，最终整个钢结构都可以变得更加规范和可靠。

3.2 强化焊接节点构造

钢结构是设计中最为亮眼的一类建筑。如果采用华丽的设计方法不仅可以让整个钢结构变得更加漂亮，更可以从本质上来直接控制钢结构焊接的现象。因此，在设计焊接节点时一定要采用各类措施尽量地减少焊接节点的数量，最终才能够更好地降低焊接节点的尺寸。

例如，在设计时一定要重视建筑大梁和承重柱之间的对称问题，并尽可能地让焊接点直接接近截面中的轴设计，最终才能够避免其在关键的部位发生变形的现象。此外，焊接节点的构造设计一般都在制造钢结构中发挥非常重要的作用，广大焊接人员也应该充分重视焊接数量、焊接面积和焊接的尺寸，否则就会诱发新的焊接变形。因此，在实际焊接时专业人员一定要合理控制实际焊接的数量和面积。

3.3 严格控制焊接工艺

焊接变形的情况经常会出现在大型钢结构制作中，实际也和焊接工艺有着直接的关系。因此，在实际焊接时专业人员需要先分析大型钢结构焊接的规范，一方面要做好控制焊接工艺的工作，另外一方面则需要选择合适的焊接工艺，重点是要重视包括焊接顺序、焊接电流和焊接速度等会影响焊接质量的不同因素，并借助全面焊接的工艺来减少变形发生的概率。多数大型的钢结构在焊接时都会表现出一定的特殊性，如果焊接缝隙较长，也没有选择合适的焊接工艺，则容易在焊接时出现不同的裂缝。因此，在集中焊接时应该采用较为合适的钢结构焊接技术，最终才能够更好地提升焊接的质量。

在焊接大型钢结构时，确实有一部分的焊接物内部的成分较为复杂。因此，专业人员在焊接这样一部分物体时一定要严格地控制不同的焊接工艺，再根据科学的焊接原则来提升焊接的质量。如果同时存在对接缝和搭接缝时，应该先焊接对接缝，之后再焊接搭接缝，只有采用不同类型的焊接方法才能够在第一时间控制焊接变形的工作。

3.4 借助固定夹具增强整体刚性

不同类型的钢结构焊接节点不但很多，而且实际也非常复杂，所以焊接的形态也显得较为特殊。在大多数情况下，不仅连接焊缝的难度较大，而且焊接钢结构的量也较大。在此背景下，专业人员需要分析如何在大型的焊接中控制焊接的变形量。因此，在实际焊接时，专业人员可以直接在不同的焊接平台上设定固定的夹具，并在固定夹具的基础上降低温度对钢结构产生的影响，最终可以更好地控制焊接的变形情况。

3.5 有效运用反变形法

如果将反变形法有效地融入大型钢结构焊接中就可以直接控制焊接结构变形的情况。其控制的原理如下：第一，先以焊接变形方向的反方向为基础来进行变形；第二，注意在焊接的基础上直接弥补预先变形和转接变形，这样才能够更好地提升焊接的质量；第三，焊接技术人员可以在分析大型钢结构要求的基础上选择合适的焊接材料，再直接选择合适的焊接材料的规格。只有做好以上三点才能够更好地提升焊接的质量。

此外，注意在测量的过程中可以严格地把握材料变形的情况，并借助不同的测量结果来确定合适的反变形参数，注意借助压板机来控制变形的量，最终才能够使得翼板直接上翘[4]。注意以合适的测量结果作为依据，最终才能够更好地确定压制反压制的变形参数。实践中也可以借助压板机来直接控制钢结构内部的变形量，最终可以更好地控制大型钢结构焊接变形的量。

3.6 控制焊接的整个过程

专业人员只有直接控制整个焊接的过程才能够更好地提升大型钢结构的制作质量。整个焊接的过程主要是由标高测量、长度测量、焊接工艺等不同类型的工艺出发来进行处理，以便更好地观察焊接的质量。如果确实在焊接中出现了不同的问题，专业人员则应该采用较为科学的手段来直接补救处理。等到完成整个焊接过程之后再直接确认构件的结构，这样不仅能够保证大型钢结构的质量，更可以直接降低焊接结构出现变形的概率。

3.7 控制焊缝的数量和大小

多数钢结构内部的焊缝数量较多，尺寸较大，在焊接时也会直接输入较多的热量，最终会引发较大的焊接变形。因此，在设计钢结构焊接节点时专业人员一定要全面地控制焊接缝的数量和大小，最终才能够减轻焊接变形的情况。第一，一定要在具体分析不同焊接工艺的基础上选择较为合适的焊缝坡口的尺寸；第二，注意让焊接的节点位于与构件截面对称之处，并让中性轴的焊接节点的位置都位于截面中性对称轴的位置；第三，注意选择合适的节点形式，注意不要使用双向和三向交叉处的节点，这样才能够避免因为集中焊缝而引发的焊接变形。

3.8 强化大型钢板拼接梁的制作和焊接

在选择合适的材料时，相关部门都会选择那些刚度和质地较好的材料。此外，如果要在下料时避免出现扭曲变形的现象，多数工作人员都要将不同的材料放在平台之下，并在经过一段时间的预热处理之后再直接进行切割，这样不仅能够在较短的时间内减少温差，更能够直接避免出现弯曲和变形的现象。此外，在完成下料切割的工作之后，后续会进入组对环节[5]。此时专业的技术人员一定要在分析具体作业要求的基础上直接调节不同电焊机内部的电压和电流，在完成上述操作之后再直接清理杂物。在完成所有施工环节之后就会进入到工字梁焊接的阶段，不同的技术人员都会从较长的焊接件入手来继续进行焊接，但是这一环节的焊接工作显得较为复杂，只有采用合适的策略来解决不同的异常情况才能够保证整个焊接的过程都能够变得更加健康。

4 结束语

钢结构已经成为了现在我国市场经济发展中非常重要的组成部分。我党和政府部门已经在制作钢结构时投入了大量的人力、物力和财力，并取得了较好的效果。随着不同焊接技术的不断成熟，焊接的环境也会变得越来越好，但是多数人都不能够直接考虑现阶段焊接牢固的问题。专业人员只有严格地按照一定的顺序和方向提升焊接的效率才能够降低构件变形的发生率。