基于平台钢结构焊接变形问题的研究

基于平台钢结构焊接变形问题的研究

于皓郑纯亮王延哲朱彦明付春雷

海洋石油工程（青岛）有限公司山东青岛266520

摘要：随着社会经济的发展，钢结构在施工作业中的有效应用日渐成熟。平台钢结构在工业生产中应用非常广泛，与此同时影响结构质量的因素也有很多，其中焊接因素最为重要。操作人员、施工技术以及焊接温度都会对焊缝质量带来严重的影响，因此从实际应用中可以看出存在诸多的焊接变形问题。本文首先分析了影响平台钢结构焊接质量的因素，并提出了有针对性的预防措施。

关键词：平台钢结构；焊接变形；控制措施

序言

钢结构的稳定性、施工便捷性等优势使得其在很多的工程施工中得到了有效的应用，可以说当下的钢结构施工技术已相对成熟。海洋工程作为国家重点工程，首先认识到了试用钢结构平台的优势，一方面加大了研究力度，以此扩大钢结构的应用范围。但是我们不得不承认的是，要想提高钢结构的应用质量，我们必须解决焊缝变形的问题，也只有这样才可以更好的为海洋工程发展服务。以下就此问题进行具体分析。

1影响平台钢结构焊接变形的主要因素

1.1焊缝位置

对于操作人员而言，要想确保焊缝的质量，首先应该保证焊缝的位置科学合理，通过调查可以发现在众多的焊缝变形问题中，焊缝位置偏差是其中最重要的原因。因此在焊接的时候应让焊缝呈现对称分布的状态，从而有效预防焊缝弯曲变形的发生。通常情况下当焊接工作结束以后，焊缝会向纵向或者是横向收缩，但是收缩范围一定在合理范围内，否则应该采取预防措施。

1.2刚性大小

焊接钢材的时候材料的刚性大小也与变形息息相关，一般情况下刚性小，焊缝变形大，反之亦然。由于整体的钢结构要比部件刚性大，所以在控制变形方面相对容易些。

1.3焊接材料及其装配质量

材料准备是否充足以及装配质量是否符合要求也是影响焊缝质量的重要因素，同等情况下装配质量越差，意味着钢材之间的间隙就越大，相应的焊接完成以后钢结构出现横向收缩的能力就越强。

除此之外，当工作人员对钢结构进行焊接的时候，还需要考虑到焊件的自重，如果焊件较长或者是焊件较重，那么焊接前必须做好相应的支撑措施，智游这样才可以保证焊接的质量。避免焊接工作完成后，受到焊件自重的影响，而导致焊接位置开焊。另外一方面，做好支撑工作，才有利于焊接工作的顺利进行，从源头上避免了出现其他问题。

通过对焊缝变形的形成原因进行分析可知，往往导致变形的因素有多种，单一的因素并不多，为此施工人员必须加大预防力度，对变形的因素深入分析，掌握这些因素的形成规律，并采取科学合理的预防措施。

2平台钢结构焊接变形的表现形式

2.1平台钢结构的角变形

角变形是平台钢结构常出现的一种变形形式，它主要指的是焊后构件以焊接位置为中心，出现的一种位移现象。导致这一现象的因素是焊缝收缩变形量之间存在差异。

2.2平台钢结构的纵横向收缩变形

平台钢结构出现横向收缩和纵向收缩的定义有所不同，如果钢结构在焊缝轴向结构上产生了变形，我们就称作为纵向变形；而横向变形指的是在焊缝垂直位置产生了变形。具体而言，只要焊缝位置受热膨胀就会与周围金属出现冲击，最终出现不同程度的变形。由于焊接位置处高温无法避免，因此只有减小变形程度而无法完全消除变形。

2.3平台钢结构的螺旋形变形

导致平台钢结构出现螺旋变形的原因有两个，其中一个是工件的纵向错边存在了问题。另一个原因就是焊缝变形无法沿着长度方向均匀分布。

2.4平台钢结构的波浪变形

波浪变形常出现在薄板钢结构的焊接中，由于薄板构件焊接时在内应力的影响下会出现波浪收缩变形，因此我们称之为波浪变形。

3平台钢结构焊接变形的控制策略

3.1优化平台钢结构焊接设计

一个合理的结构形式设计，可以从根本上消除钢结构出现焊接变形。

（1）使用科学的焊接方式，实际焊接过程中我们常以坡口形状以及焊件尺寸选取焊接方式。只有采用科学的焊接方法才可以严格控制焊缝面积，进而降低焊缝的变形程度。使用刚性节点型焊接方式可以避免焊缝过度集中或者是焊缝彼此交叉。

（2）为了减少焊接变形，我们可以把焊缝的位置尽量靠近中性轴，切忌高应力集中区域设置焊缝，如果焊接处应力过于集中，那么会因为内应力过大而导致焊缝严重变形。

（3）严格控制焊缝尺寸和焊缝的数量，通常情况下焊缝数量越多出现变形的概率就越大。为此，应该在满足工程要求的基础上尽可能减少焊缝数量，并缩小焊缝尺寸。

3.2严控平台钢结构焊接顺序

合理安排焊接顺序可以提高钢结构的焊接刚性，进而降低型变量。比如钢结构中出现H型钢梁，那么一边装配一边焊接出现的弯曲变形量要远远高于装配工作完成以后进行焊接的变形量。

对称焊接指的是钢结构截面均匀，对称好，并且焊缝呈现一种均匀分布的状态，这种焊接方式也是一种常用的方式。

3.3预先设定好反变形

预先设定好反变形是控制焊接变形的主要方法之一。具体是指预先进行平台钢装配，进而使其结构产生与焊接形变量大小持恒，且方向相反的反变性，其目的是为了抵消焊后的形变量。

3.4加大焊接件的矫正力度

第一，利用压力机或者撑直机来纠正钢结构焊接变形。具体操作可为：在变形构件的左右两边放置压力机，对其凸起部分进行持续性慢压，进而达到矫正变形的目的。第二，在焊接作业完成后，通过高温火焰为焊接变形部位进行热量输送，使其受热，达到塑性状态，此时会产生一定的收缩差，相反方向会形成一定的变形，借此来实现矫正变形的目的。

4结语

综上，由于平台钢结构在焊接时的节点构造形式多且复杂，这就使得其焊接变形问题的控制难度在无形中有所加大，所以我们应该综合分析影响焊接变形的因素，并选用合理的预防措施，以此提高焊接质量。

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