大型钢结构制作中焊接变形的控制分析

大型钢结构制作中焊接变形的控制分析

张希雷

海洋石油工程（青岛）有限公司 青岛 266000

摘要：大型钢结构在海洋工程模块建造中应用广泛，它自身有着钢板厚，结构跨度大等多种特点。有关人员要深入的了解钢结构件焊接的主要内容，因为在焊接过程中会产生钢结构件焊接的变形情况，而且矫正是非常困难的，所以有关人员需要在焊接之前对大型钢结构进行相应的计算，选择合适的焊接技术和工艺，从而有效的控制焊接变形的结果。有关人员需要充分的认识到大型钢制作变形控制的主要措施，提高焊接变形质量。本文将主要针对焊接变形的控制措施进行分析。

关键词：大型钢结构；制作；焊接变形；控制措施

引言

钢结构件焊接变形主要的原因是受热不均匀，焊接受热的情况对于大型钢结构来说，主要是表现在焊接之后，钢结构件尺寸收缩、角变形等多种形式。在焊接过程中，有关人员可能缺乏全方面的认识，对于焊接变形的考虑并不周到，从而导致了钢结构件自身的尺寸不合理，使得后续的矫正工作量比较大。有关人员要对钢结构件有着全方面的认识，钢结构件严重变形的话，可能会导致其报废，焊接变形会影响大型钢结构的长久使用，所以要加强对焊接变形技术的选择^[1]。

1大型钢结构焊接分析

钢结构主要是板，管之类的钢材通过焊接拼装等形式而产生的结构。在大型工程中，所使用的钢结构规模是比较大的，将它称为大型钢结构。大型钢结构在海洋工程模块建造中应用广泛，焊接是钢结构制作中必不可少的环节，焊接过程中会受到很多种因素的影响，从而存在着焊接变形情况的出现，从而使得大型钢结构存在一定的质量隐患。目前，进行大型钢结构焊接的方法是有很多的，主要包括了埋弧焊、气体保护焊、手工电弧焊等多种方法，有关人员需要结合相应的技术方法，对焊接工艺进行相应的质量检测，从而更好的保障了焊接自身的质量，同时焊接人员也需要具备一定的知识和技能。

2焊接变形的主要影响因素分析

2.1材料因素分析

在钢结构制作的过程中，原材料是引发焊接变形的最重要的因素。焊材和母材是焊接过程中最常用的材料，原材料自身的物理性能和热学力性能都会对焊接效果产生一定影响。在大型钢材料制造的过程中，焊接变形的影响因素，包括了材料热传导系数等多种内容，有关人员要牢牢把握住原材料自身的物理性能，保障材料焊接的稳定性。热力学性能对于大型钢结构材料的变形影响是非常显著的，它要大于材料自身的物理性能，热力学性能的主要表现就是膨胀系数，随着膨胀系数的不断变大，焊接变形程度也会越来越大。大型钢结构焊接过程中会面对一些高温环境，有关人员要对焊接变形的周围因素有进一步的把握，避免大型钢材料焊接的严重变形情况。

2.2焊接工艺的影响分析

对于大型钢结构制作的过程中，会经历很多的环节，在焊接的过程中要选择合理的工艺方法，从而能够避免焊接变形情况的出现。通过实践证明，我们要对焊接的方法要进行相应的控制，选择科学合适的方法，可以有效的避免焊接变形的情况。在对焊接缝的认识方面，有关人员可以利用相应的收缩变形量，从而避免钢结构出现焊接变形的情况，在多层焊接方法来看，要牢牢的把握住焊接层数和变形之间的紧密关系，避免焊接变形程度的不断加大，有效的控制整体焊接层数。

2.3焊缝位置分析

从大型钢结构焊接的实际情况出发，如果没有把握好焊缝自身的位置的话，对整体结构的稳定性也会产生一定的影响，具体来讲，如果焊缝出现在大型钢结构受力的部分的话，那在之后的正常使用的过程中会影响到钢结构自身的质量，而且也会使得焊接变形问题的进一步扩大，甚至还会影响钢结构使用功能的进一步发挥，为未来的工程建设工作埋下安全隐患。

3具体的工艺控制措施分析

3.1钢结构刚度分析

钢结构刚度主要是钢结构在弯曲和拉伸过程中所具有的抵抗力能力，在大型钢结构焊接的过程中，要了解钢结构的截面尺寸和形状，避免钢结构自身的刚度，在焊接过程中，如果不能进行科学化控制的话，特别容易引发变形的情况。通常而言，钢结构截面面积和尺寸会影响到钢结构自身的变形，钢结构截面自身的情况也会受到工字形钢和字钢的弯曲变形量的影响。

3.2施工控制措施

为了有效的避免变形情况的出现，要减少焊接时材料所受到的外力。在焊接的过程中，尽量采用二氧化碳气体进行保护或者是平焊技术，这样能够避免变形问题的出现。在焊接的过程中有关人员需要将焊工安排在筋板的两侧，有关人员可以采用敲击振动技术来消除焊接内部的应力，施工完成之后，可以结合实际的情况选择无损检测方案并做好检测记录工作。

3.3焊接结构件设计方面

首先在设计上要尽量避免焊缝的数量，减少焊缝的数量有利于减少整体焊接的变形，可以提高焊接结构件的整体强度。减少焊缝数量，焊接过程中的热输入也会相应减少，既可以提高焊接施工效率，又可以节省人力投入和焊材。

其次是设计合理的焊接坡口形式。焊接坡口尺寸越大，里面填充的焊接材料就越多，在焊接时的热输入量也就越大，从而更容易导致焊接变形。所以应该选择合适的坡口形式，比如板块较大而且厚的要考虑用X型坡口。对于超大板块要采用U型焊接或者双U型焊接，减少整体结构件的焊接变形。

应该合理的选择焊缝的位置和结构形状。合理的焊缝位置可以减少结构件焊接的变形，焊缝减少也可以减少热量的输入。在焊缝整体对称和截面中心轴的位置，要尽可能的减少焊接量^[2]。

3.4选择合理的焊接顺序

焊接顺序对钢结构焊接变形的影响主要体现在其在残余应力分布和应力状态方面的影响，不同的焊接顺序，应力状态和残余应力分布也会有较大的不同。在焊接过程中，通常优先焊接可能产生较大变形的焊缝，如果焊缝较长，则可以采取分段焊接的方式。焊接顺序也并非一成不变，特别是在焊接大型的钢结构过程中，可能会打破传统的焊接顺序，焊接顺序的选择应当充分考虑焊接变形问题。

3.5事后控制措施

有关人员需要结合无损检测信息来有效的判断相应的问题，并且分析这些问题产生的主要原因，通过有关人员对此进行相应的讨论之后，编制相应的返修方案。正式开展返修之前，有关人员需要检查好母性材料性能，并且对需要返修的区域进行清理，清理完成之后进行预热处理。其次，对于焊接位置可能出现气孔的问题，在打磨之后要结合设计自身的要求来进行。二次焊接处理时，焊接完成之后要手工进行打磨。如果说返修过程中施工长度是比较长的，需要进行气刨处理之后再进行焊接施工。最后有关人员需要及时的做好返修的记录，充分的确定返修焊接的主要位置，没有问题之后需要进行二次无损检测^[3]。

3.6施工现场管理

在对钢结构焊接的过程中，合理减少外界不必要的因素对钢结构焊接的影响，其中最重要的一点就是对焊工进行相关的培训，这里面主要包括有是否具有上岗的技能培训，焊接工艺宣贯等；其次，对进行钢结构焊接的员工进行工作态度的考核，主要包括有钢结构焊接人员的心理素质、专业度等进行综合的分析，来确保钢结构焊接的质量得到保证；要按照行业以及国家的标准来规范化钢结构焊接过程中的流程，使其标准化，实现质量的保证。

4结束语

总而言之，在大型钢结构制作的过程中，焊接是非常重要的内容，焊接过程中特别容易出现变形的情况，如果出现该问题的话，会影响整体工程的质量。有关人员牢牢的把握大型钢结构焊接变形的主要影响因素，采用各种措施来保障焊接变形的情况，从而更好地保障整体的施工质量，推进大型钢结构预制的顺利进行。

参考文献：

[1]李宁.大型钢结构制作中焊接变形的控制分析[J].居舍,2019(18):164.

[2]袁鑫.大型钢结构制作中焊接变形的控制分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(35):159.

[3]林建新,罗田.大型钢结构制作中焊接变形的控制分析[J].设备管理与维修,2018(02):35-36.