浅谈构件焊接中变形的原因及预防措施

浅谈构件焊接中变形的原因及预防措施

孙广鹏 魏栓

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266111

摘要：介绍了焊接中的局部变形、构件侧弯、构件扭曲、构件下挠等产生的原因，有针对性的提出了若干预防措施。

关键词：焊接；构件；变形；措施

在钢结构件焊接制造过程中，由于有些构件的外形尺寸较大，形状多样，焊缝多，焊接位置不对称，或操作不当等因素，常出现各种焊接问题，影响钢结构件的拼装质量和降低钢结构件的使用寿命。本文就钢结构构件制作焊接中存在的变形问题及产生的原因进行分析，并提出相应的预防措施和处理方法。

一、焊接中的局部变形和角变形

（一）产生的原因。（1）制作构件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变形不一致。（2）制作构件本身焊缝布置不均、导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大，变形也大。（3）焊接操作人员操作不当，未进行对称分层、分段和间断施焊，焊接电流、速度和方向不一致，造成构件变形不符合要求。（4）焊接时“咬肉”过大，引起焊接应力集中和过量变形。（5）焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。

（二）预防措施。（1）设计时，尽量使构件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝，减少交叉和密集焊缝。（2）制定合理的焊接顺序，以减小变形。（3）对尺寸大和焊缝多的构件，采用分段、分层和间断施焊，并控制电流、速度和方向一致。（4）手工焊接较长焊缝时，应采用分段进行间断焊接法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置，避免由于热量集中引起变形。（5）形状不对称的大型构件，应将小部件组焊矫正完变形后，再进行总组装配焊接，以减少整体变形。（6）构件焊接应经常翻动，使变形互相抵消。（7）对焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理。（8）对外焊加同件，用增大构件刚性来限制焊接变形，加固件的位置应设在收缩应力的反面。

（三）处理方法。对已变形的构件，如变形不大，可人工用卡具矫正：如变形较大的，可用火焰矫正；对局部变形可用火烤变形部位矫正；角变形采用边烤边用千斤顶施压的方法予以矫正。

二、构件侧弯变形

（一）产生原因。（1）构件组未搭设平台，基准面出现侧弯，焊接后产生弯曲。（2）构件组装间隙不均，焊接后收缩向间隙大的一侧弯曲。（3）组装与焊接工艺顺序不当，强行组装，焊接后还存在较大残余应力，焊后放置不平，支点太少或支点位置不正确而产生弯曲。（4）运输、堆放、起吊点不当，导致构件一侧弯曲变形。

（二）预防措施。（1）构件组装应在找平的钢平台上进行，焊接前挂通线检查。（2）构件节点间隙应保持均匀一致，按工艺设计的焊接顺序进行焊接，避免不对称焊接。（3）构件运输、堆放和起吊点应保持受力一致，避免其侧向出现大应力而造成侧弯。

（三）处理方法。采用火焰法，在侧弯的一侧用三角加热法矫正，或用千斤顶矫正。

三、构件扭曲变形

（一）产生原因。（1）组装拼接不严密，间隙不均或节点尺寸不符合要求，焊接后收缩不一致。（2）组装工艺与焊接顺序不当，未对称分层、分段或间断施焊，而是将一个节点或一个面一次焊完，从而引起扭曲变形。（3）构件拼装在地面上进行，基准面高低不平，造成构件焊接后尺寸不准和扭曲不平。（4）对刚度差的构件，翻身时未进行加固，翻身后未检查找平就进行焊接。（5）焊接时，未设胎具和夹具等将构件夹紧的工装。

（二）预防措施。（1）下料前需对焊件节点放样，按放样尺寸下料。（2）拼装节点的连接角钢与母材之间用夹紧器或卡口卡紧，点焊同定，再进行拼装。（3）构件在拼台上拼装，尺寸大者可设马凳找平，作为主装基准面，构件全长应拉通线或用水平仪找平。（4）焊接时，操作者要对称分散分布，使收缩应力分散，以借自身的刚性抵消部分变形。（5）组对焊接位置要垫平，支点选择正确，以避免焊接应力释放时产生变形。（6）隔板加工时，应控制对角线误差在1～2mm范围。（7）焊件吊运或翻身时，应防止猛烈冲击，对侧向刚度差的物件翻身前要加固，翻身后要找平。（8）拼装节点焊接应有反变形措施。

（三）处理方法。一般扭曲变形，可采用千斤顶顶压和火焰烘烤加热相结合的方式进行矫正。视扭曲变形情况，用火焰打开翘曲处的主焊缝，将腹板或翼板分别用火焰矫正后再焊。

四、构件下挠变形

（一）产生原因。（1）制作时未按设计和规范要求拱度起拱。（2）制作角度不准确或构件尺寸不符合设计要求。（3）放线时，未考虑起拱数值。（4）连接处未用卡具卡紧。（5）屋架立拼装，中间支(顶)点下沉或变曲。

（二）预防措施。（1）构件放线拼装时，要按设计规范规定的拱度值起拱。（2）严格按钢结构构件制作允许偏差进行检验。（3）在小拼过程中，严格控制累计偏差。（4）屋架立拼装时，支承点和支架应有足够的强度和刚度，支点处须夯实。

（三）处理方法。已下挠的构件采取割开中间节点焊缝，按要求起拱后，重新焊接处理。