摘要：钢结构由于具有优异的性能和质地，被广泛用于建筑行业。通常，在使用之前需要焊接钢结构件。因此，焊接水平直接影响钢结构件的性能。但是，在焊接工序中，由于许多因素的影响，经常发生焊接变形。钢结构件整体焊接工艺为高温加热工艺。在该工序中，最高温度点是焊接钢结构件的熔点温度，高温会使钢结构件膨胀，周围钢结构件受影响，不能自由扩大，引起塑性变形。焊接变形是焊接过程中整体结构的收缩变形，收缩变形过多会影响钢结构件的质量。而由于钢结构件的焊接操作难度非常大，难以控制焊接过程中的收缩变形。焊接时钢结构件的变形不可避免，但可以用合理的施工方法进行控制。在实际工作中，需要采用相应的防治策略，选择合适的焊接方法，提高项目质量，改善项目建设。

　　关键词：钢结构件；焊接变形；策略

　　钢结构作为主要建筑结构被广泛使用。同时，钢结构件的应用不能与焊接技术分离。由于焊接过程中环境、湿度、温度等的影响，再加上焊接后防治不充分，钢结构件发生各种变形。焊接变形会影响建设质量，会破坏整体建设结构，危及人们的生产生活。因此，了解钢结构件的焊接变形原因，研究相应的控制策略，使钢结构件的变形程度最小化，确保生产效率的提高。

　　1钢结构件焊接变形产生的原因

　　通常，钢结构件的所有焊接接头的位置导致不同的变形。在焊接组装质量差的情况下，如果钢结构本身不均匀，焊接后的变形是容易的。除了钢结构的尺寸之外，影响变形的最重要因素是钢结构的横截面形状。H型钢的焊接一般是用特殊模具进行的，因此变形主要是由于不均匀的收缩和焊接顺序。例如，角变形是焊接后的焊接部的角度位移，主要是堆焊、对接焊、T接头焊等。角变形大小与钢结构件厚度和熔深有关，钢结构件被加热，产生压缩塑性变形，冷却后，产生角变形。同时坡口角度越大，填充焊接钢结构件的量越多，横向收缩量的越小，角变形越大。焊接位置的差异主要归因于坡口角度和接头形状。由构件刚性引起的变形程度不同。在相同的应力条件下，刚性高的构件的变形度小，刚性小的构件的变形度大。因此，在焊接工序中，容易使刚性弱的钢结构件在载荷下变形，焊接施工人员通过选定具有较大刚性的钢结构件承载较大重力，选定刚性较小的钢结构件承载行较小重力，可以防止焊接时钢结构件物的变形。焊接变形的原因大概分为：

　　(1)温度控制不当导致的钢结构件焊接变形。不同钢结构件的膨胀度不同，当温度达到钢结构件熔点以上时，钢结构件自身的温度变得非常高，引起周围钢结构件的膨胀，最终产生焊接变形。此时，整个钢结构件看起来不协调，就是产生了一定的变形。随着焊接温度的增加，钢结构件的变形程度取决于体积，体积越大变形越小。

　　(2)不适当的焊接顺序导致的钢结构件焊接变形。不同的组装方法和焊接顺序导致焊接过程中钢结构件的不同变形。在焊接的组装质量差的情况下，如果钢结构本身不均匀，则容易产生焊接后的变形。除了钢结构件尺寸之外，影响变形的最重要因素是钢结构件的截面形状。H型钢的焊接一般在特殊模具中进行，因此扭曲变形主要由不均匀的收缩或不合理的焊接顺序引起。钢结构件各部分的焊接顺序不同，引起钢结构件的焊接变形。钢结构件焊缝的位置不同，承载力小的钢结构件优先焊接。在钢结构件重量比较大的情况下，必然产生焊接变形。

　　(3)钢结构件材料问题导致的钢结构件焊接变形。不同钢结构材料的膨胀度在相同温度下是不同的，因此材料问题会影响钢结构件物的焊接质量。每种材料都有其自身的熔点，由于不同的焊接材料，焊接后钢结构件的热膨胀和收缩程度也非常不同。

　　(4)焊接截面的大小导致的钢结构件焊接变形，对于相同大小的焊接构件，实际的截面尺寸大，所需的线能量大，收缩变形大。焊接截面面积大，冷却时的钢结构件的塑性变形大，在相同的焊接条件下，不同的焊接截面面积会产生不同的变形。

　　2焊接变形的形成及将导致的后果

　　(1)焊接热过程是一个非常复杂的问题。焊接时，焊接过程的不合理选择可能导致整体不均匀加热，钢结构件内不均匀的应力分布，钢结构件的严重变形，正常使用失败。焊接工艺属于局部加热，部分区域被加热，部分区域具有热损失，产生焊接残余应力和焊接变形。同时，由于焊接工艺中金属材料的快速传热，焊接工艺中必须使用高度热源。该热源可以在非常短的时间内将大量的热量从热源转移到钢结构件上，产生钢结构件的不稳定性。

　　(2)钢结构件在没有外力作用的条件下，存在平衡于物体内部的内应力。在焊接的钢结构件中，通过冷却后被加热并收缩，钢结构件膨胀。由于该温度变化，产生钢结构件的变形。通过克服该变形，产生与钢结构件的不均匀加热，引起的钢结构件平衡的热应力。对于被焊接的钢结构件，残余应力对被焊接的钢结构件的影响是各种各样的。内应力对静载荷的影响在一般的焊接部件中，焊接部的长度方向的拉伸残余应力的峰值高，能够接近材料的屈服强度。如果内部应力均匀，且巨大内部应力的值为材料的屈服强度，则当零件具有外部承载力时，外部载荷下的刚度降低，无法完全恢复卸载后的钢结构件。在实际制造中，横向焊接和火焰矫正都可能在相当大的截面上产生较大的拉伸应力，承担额外外部负载的能力。

　　3钢结构件焊接变形的防治策略

　　3.1对于焊缝的合理选择

　　钢结构件生产中存在的焊接变形在实际生产中是不可避免的，原因非常复杂，容易变化。因此，在实际运行工序中，需要控制焊接，克服一切困难，引入尖端技术，合理选择焊接，减少焊接变形，确保钢结构件成品率。焊接过程可能出现加热和冷却的不均匀过程。冷却后不仅使焊缝变形，而且焊缝有一定的焊接应力，焊接性差的钢结构件和刚性大的结构产生变形，降低其安全系数。在刚性构件的焊接中，应力和变形的大小与焊接装置的选择直接相关。焊接应力和变形是形成各种焊接变形的重要因素，影响结构的尺寸精度和稳定性。应力不仅影响结构的形状质量，而且对结构内部质量(如强度)有重要影响，不能使下一个工艺顺利进行，严重时可使焊接事故。另外，在相同承载能力的条件下，不同焊接位置的钢结构件的焊接变形度不同。为了减少钢结构件的钢结构件收缩和一系列梁和柱构件的变形，建设人员必须选择焊接钢结构件的适当位置，减少梁或柱的变形收缩。并且，钢结构件架在样板上，焊缝层要求在1/2-1/3时进行翻转。在焊缝尺寸严格按照标准要求完成后，再次翻转，在另一侧焊接焊缝，使焊接过程完全符合标准要求。这种焊接方法抵消了焊接过程中的变形，达到了控制钢结构件侧弯的目的。另外，产生变形的焊缝通常是提前焊接的，所以对称方式可以有效地减小钢结构件的焊接变形。因此，均匀地配置焊缝，各个焊缝具有对称的一个焊缝。同时，当焊缝放置在不同位置时，钢结构件的焊接变形不同。在焊接过程中，在焊缝较长的钢结构件的情况下，可以根据抵消焊接引起的应力的质量，保证进行截面焊接。选择合理的纵向焊缝位置和合理的焊接顺序，在焊接时，焊缝自由收缩，以在焊接过程中的约束力，可以避免局部焊接的过度浓度，使收缩更加均匀，可以有效控制钢结构件的焊接变形。

　　3.2焊接方法的选择

　　合理的焊接方法可以有效地减小钢结构件的焊接变形。其中，线能水平在一定程度上决定了焊接变形的程度。当线性能量高时，钢结构件的变形程度大。为了使焊接变形最小化，优选降低焊接方法的线能量。对于钢结构件焊接，焊接施工人员应根据其结构特性来制定特定的焊接工艺。例如，手动电弧焊接可用于覆盖焊接，在焊接腹板中，H型钢翼板使用埋弧自动焊。焊接施工人员选择的焊接方法，减少焊接变形度。

　　(1)在制定焊接过程之前，需要确定焊接工艺参数，按照合理的焊接顺序实施。首先，在焊接焊接接头时，需要在焊接前整体组装。例如，焊接前的组装工序可用于工字梁或H形钢。组装工字梁或H形钢后，其刚性强，焊缝纵向收缩在焊接后固定，需要在焊接前尽可能地组装部件，减少整体钢结构的弹性变形。其次，对称的截面采用对称焊接，而不同截面的钢结构件的焊接中，为了降低焊接变形和焊接线能量，在小截面焊缝的背面使用CO2焊接，在盖面使用手动电弧焊接。钢结构件的焊接面积不同时，必须正确选择焊接工序。第三，对于非对称截面，由于焊接点少的一侧首先进行操作，由反侧的焊接产生的应力能够抵消由前面的焊接产生的应力。另外，非对称截面在焊接中可以使用热平衡法。在使用热平衡法的情况下，可以先焊弯曲度比较小的位置。具体的动作是保证加热的方向方向是焊缝的相反侧。该加热的方向对焊接施工人员素质要求很高。因此，它必须依赖于计算机的精确计算。在焊接工艺中，需要消除焊接引起的弯曲变形，确保加热均匀性，减少收缩变形。

　　(2)正确选择装焊工艺。焊接结构的变形与其自身的刚性成反比。在组装或焊接工序中，焊接结构的刚性逐渐增加。整个结构的刚度总是大于零件的刚度，容易使结构变形。因此，有几种有效控制焊接过程中变形的方法。第一，反变形法。为了正确推定焊接前的焊接结构的尺寸及位置，确保焊接后的构件的质量要求，焊接时，焊接方向与组装方向相反，因此所产生的应力被抵消，在实际的组装工序中对焊缝应用反变形。第二，固定法。在不能用反变形法的情况下，在焊接中可以使用固定法。由于不同的焊接收缩，容易发生角变形。通常，施加“马”以控制焊接后的变形。该方法还可以处理钢结构之间的对接焊缝的错位。第三，焊接前焊接钢结构件之间的一些楔形，以防止整个焊接过度变形。对未焊接的相邻长边焊接点以控制变形。第四，焊接工艺是否适当与焊接质量密切相关，包括焊接电流的大小和电极模型的选择，以及合理的焊接顺序，焊接方法和焊接线能量。这些减少了约束应力并降低了变形概率。同时，焊接工艺的原理是使用焊接材料的快速温升。钢的不均匀应力是由于不均匀的温度传递，控制焊接过程中的热扩散也很重要。焊接周围的热量迅速分散，大大降低了焊接变形的概率。

　　3.3避免焊后开裂，进行焊后矫正

　　钢结构焊接结构的质量主要取决于设计，工艺，材料，焊接，热处理，检查和非破坏性测试。钢结构焊接中的焊后裂纹问题非常致命。为了提高焊接质量，首先需要加强钢结构焊缝的质量检查，首次修复焊接后有裂纹的钢结构。其次，许多钢结构件焊后开裂是因为焊接施工人员不按照已建立的工艺进行工作，大多焊接不规范。因此，管理人员要做好工作，给予相应的指导，监督焊接人员的工作，让他们按照流程要求工作。例如，焊接大型钢结构件时，不要只使用大电流进行拉焊，还需要利用小电流来补偿，以避免焊后开裂。第三，如果在焊接过程中发现有区域未完全焊接，则补救工作应尽快实施。同时，补救时要避免钢结构件变形和弯曲。第四，钢结构件的焊接必须按照相应的焊接顺序，进行温度控制。在焊接过程中，通过控制焊接温度，可以有效地减少焊接变形。焊前适当预热和焊接层之间温度，预热带位于焊缝两侧，中间温度在焊接时严格控制。同时可使焊缝均匀加热、冷却，避免不均匀温度引起塑性变形。为了使其伸长，加热钢结构件的适当部位。冷却时，快速冷却以避免钢结构件残留温度对周围的影响，可以减少焊接区域的压力，防止变形。焊接施工完成后，确保钢结构件焊接工艺的科学合理性。钢结构件的变形可以通过焊接后的矫正来控制，提高焊接本身的稳定性。

　　(1)加热矫正。加热矫正法可分为点状加热、线状加热、三角形加热，可以消除许多不能通过施力矫正的变形。在焊接完成后，可通过焊后加热矫正法进行变形控制。一般来说，为了提高矫正效果，可以进行外力矫正，通过手动矫正或压力机来实现。如果钢结构件的变形大，则要求高温状态的矫正。利用高温加热用于矫正，加热是在一个焊缝和另一个焊缝之间实施的，当在焊接变形位置输入热量并加热到塑性状态时，产生一定的收缩差，进行变形矫正。同时为了处理变形的目的，可以在加热处理中进行喷水。通过使用喷水矫正法，可以实现钢结构件矫正的收效快，矫正量比自然冷却大。另外，通过加热得到的结构的反变形，也可以补偿本来的焊接变形，主要依靠加热位置和加热温度。通常加热温度为650~800℃，一般不超过900℃。

　　(2)机械矫正。使用压力机、撑直机、千斤顶、螺旋加力器来矫正钢结构件的焊接变形，这样的方法效率高、成本低。例如，在变形构件两边放置压力机，用凸出部位慢压，焊缝延展与焊缝收缩相互抵消，达到矫正的目的。

　　3.4钢结构件焊接变形在施工过程中进行合理控制

　　在焊接过程中钢结构变形较大对整体成品有很大的影响，对热感应敏感的钢结构件，通常根据钢结构件的大小来决定。对于预应力敏感的钢结构件，通常需要使用反变形来预热，根据材料特性事先计算预热前的反变形，以抵消作为防止焊接变形。而较小点的钢结构件应采用刚性固定法。在焊接施工过程中，考虑预热的时间、焊接材料的温度，实现均匀的应力传递。为了使焊接结构的危险因素最小化，除了适当选择材料和焊接工序之外，还应该在施工过程中进行合理控制，实施严格的质量管理体系。首先，编制各种焊接质量管理体系，如提前进行焊接人员培训，评定焊接工艺的实施细则。焊接人员包括焊接管理人员和焊接施工人员。焊接管理人员对钢结构件的质量完全负责。焊接施工人员负责焊缝的外观检查、无损探伤，直接影响钢结构件质量。因此，要慎重组织焊接施工人员的培训，不断改进焊接水平。其次，考虑到建筑机械产品中使用的板块通常具有不同程度的凹陷。主要是具有厂家生产不同批次的质量不同。因此，为了基本提高产品的外观质量，企业需要供应商的等级报告或证书，

　　质检人员应仔细检查，避免工程机械外观质量的不当选择，确认板块的外观质量。钢结构件表面的扭曲、波浪变形、局部凹凸，必须进行矫正。当钢结构件的接头节点结构或焊接形态不同时，选择合适的焊接变形控制方法，由焊接施工人员可以选择适当的焊接工艺。例如，钢结构件的侧弯主要是由于焊接过程中变形引起扭曲。目前，控制钢结构件侧弯的主要措施是分层施焊工艺与多次翻转对称施焊。第三，加强焊接工艺的施工监督管理。在钢结构件焊接变形在施工过程中，需要监督和管理施工区域。施工小组必须严密调查钢结构件施工工程，详细了解影响钢结构件的不利因素，及时排除潜在的安全隐患。由于钢结构件的焊接质量受技术的影响，用先进的焊接技术，对焊接的全过程进行监督管理，有效避免人为因素造成的损失。在钢结构件焊接的整个过程中，对焊接变形进行详细的管理，以便为钢结构件的质量提供可靠的保证。施工的安全性在中国的每一步生活中都有不同的规范。在钢结构件焊接中，对施工人员安全教育不应落后，必须为所有施工人员组织定期的训练，强调施工安全的隐含危险性，施工人员必须牢记发现隐含危险后的紧急对策。此外，在施工过程中，应该受到进一步监督，以有效地保证施工质量。施工质量得到保证，施工安全得到有效控制。第四，由于电焊机可以准确地显示电流，所以电流在焊接质量中起着非常重要的作用。因此，需要在焊接工序中分析控制点。为了避免外观损伤，改善成品的成形规格，通过模具的组合方法尽量切断板材。根据焊接操作规范，还需要选择合适的防溅剂，以防止切削面焊接飞溅。在施工过程中，需要进行各种检查。焊接前要准确测量钢结构件的中心线、长度和标高，焊接过程中需要采用合理的焊接方法和顺序，随时观察焊接质量。如果发现焊接质量问题，补救措施应在时间内采取。焊接作业完成后，必须对钢结构件进行测量，并再次进行确认，以确保焊接作业的质量。

　　4结语

　　钢结构件广泛用于各个领域，特别是在建筑行业。因此，钢结构件的质量在一定程度上反映了建筑物的质量。随着社会的发展，钢结构件的焊接技术不断进步。但是，由于环境、温度、湿度等的影响，钢结构件可能会变形。焊接变形对建筑物整体结构有重大影响。为了避免这种情况，有必要改善整个焊接项目的制造工序，采取方法和预防措施，使焊接切实符合国家规则。在实际工作中，为了减少钢结构件构建焊接变形，焊接施工人员可以采取有效的对策，针对变形问题采用了不同的作业方式，使钢结构件的焊接变形最小化，更好地管理焊接变形问题，确保施工质量。