關于大型鋼結構焊接變形控制工藝的若干探討

姜龍雄

摘 要：大型鋼結構焊接技術是一種非常復雜的操作，其中包括很多復雜的操作和計算工作，這些工作的處理中需要有極強的技巧性，所以本文針對這一問題進行探討和分析，首先對大型鋼機構焊接的難點進行剖析，然后找到致使工藝變形的因素，提出一些有效的解決方法。

關鍵詞：大型鋼結構；焊接；工藝變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.044

0 引言

焊接這種工藝技術是一個非常復雜的變化過程，有關于建模和數值求解存在著很多的問題，而且大型鋼結構焊接工藝往往具有相當高的難度，下面我們對此進行具體分析。

1 大型鋼機構焊接的難點分析

大型鋼結構焊接中結構自由度一般很大，焊接的熱源會比較集中，但是溫度場分散不均，要想進一步達到一定精度的工藝要求就需要在焊接處劃分一定細密的網格。但是劃分網格的同時就會產生新的難題，網格一旦增加就會給計算工作帶來巨大的困難。而大型鋼結構焊接的模擬分析也會由于焊接長度過長而受到一定影響。

大型鋼結構焊接中瞬態分析的工作過于復雜。由于焊接工藝會隨時間的變化而產生相應的變化。這個過程是一個動態的過程，所以需要將一個個動態場人工看成靜態場來分析時間的增量，然后在對每一個靜態場的時間分量進行瞬態地分析。而且在焊接的過程中會受到一定的因素影響造成應力場和溫度場不斷發生變化，不得不增加一定的時間分量去描述這個現象，進而減少數據的分析和計算失誤，但是這樣做的后果就是計算量過于龐大[1]。

2 影響大型鋼結構焊接工藝的主要因素

在焊接工藝中，部件之間會相互制約相互聯系，而且部件在進行加熱的過程中，受熱不均勻會在各個部分產生不同程度上的熱脹冷縮現象，這樣就會導致部件的應力不均勻，產生不同程度上的拉伸狀況，最后導致結構焊接的變形和扭曲，所以以下內容本文主要對影響大型鋼結構焊接工藝的多種因素進行探討：

在對大型鋼進行結構焊接時不要忽略掉焊接接縫的均勻問題，否則多數情況下在焊縫密疏處會造成不同程度上的變形問題。而有時候焊縫過分集中也會使焊接變形的程度進一步加深，造成應力過多疊加。在焊接時，結構剛度較小的構件在焊接后會發生很大的變形，剛度越小變形就會越大。大量事實證明焊接的順序也會影響焊接工藝，最后導致變形的發生。不正確的焊接順序往往會在焊接后產生不同程度上的變形。而且焊接的坡口其實也是影響焊接工藝的重要因素，有時候往往被人們所忽視，焊接的坡口大小與變形程度成正比，坡口越小變形程度越小，坡口越大變形程度就會越大。不同的工藝水準往往就會產生不同的效果，不同的焊接規范會有很大的區別，快速、電流小等措施可以幫助減少焊條的擺動，同時也減少一定程度的變形[2]。

3 避免大型鋼焊接變形的有效辦法和措施

首先要注意的就是坡口的設置如圖1所示。拼接焊縫的技術要領需要先翻轉到背面，在距坡口較深的三分之一處實行焊接，然后在翻轉剩下的部分，這樣的焊接技巧只需要翻轉兩次就可以成功實現焊接工藝，而且能夠在一定程度上提高焊接的工作效率，減少焊接出現變形的可能性。

其次，焊接順序中也有一定的技術講究。在拼接鋼板時，要做到先從橫焊接縫進行處理，然后在對豎焊接縫進行處理。焊接時還需要注意焊接縫產生縱向收縮時，必須要在橫向收縮得到釋放時候才能進行焊接處理，這樣可以減少焊接變形的發生。

再者還有一些措施可以阻止和避免變形的發生。在腹板和薄翼板的角焊接的過程中常常會應用到一些特殊的措施。在腹板和疊板進行焊接時很容易產生變形現象，這種現象通常會是疊板兩端向腹板方向扭曲變形，但是采用一定的特殊措施可以避免這樣的事件發生，通過焊接熱輸入，進一步精確計算變形值，可以在腹板和疊板進行焊接后恢復到原來平直的狀態，并且滿足一定的貼合要求。

最后在對稱焊接方面我們也可以考慮采用適當合理的工藝手法加強焊接的水平。以兩側與腹板焊接為例，在焊接時需要注意筋板兩側必須需要兩名焊工同時進行焊接才能避免焊接發生較大的變形，焊接后可以使筋板與腹板保持垂直狀態。

4 減少焊接應力的技巧和工藝

減少焊接應力也有一些值得學習的技巧和方法，首先要注意合理選用焊縫的尺寸，其次要選用合適的焊接參數和材料，采用一定的焊接工藝，進行一定的熱處理措施，同時搭配振動時效方法減少應力。焊縫的熱脹冷縮會形成焊接應力，焊接區域小，焊接后的變形程度就會較少。我們在進行焊接時會考慮到提高金屬的抗裂性、塑性、韌性，降低一定的應力，所以我們需要選擇合適的材料進行焊接。一般情況下為了與母材達到一致會增加錳和硅的含量[3]。

5 結束語

在進行大型鋼結構焊接過程時，有一些比較常見并且有用的方法和措施能夠避免焊接發生不必要的變形。本文對此進行了具體地分析和研究，意在于幫助加強大型鋼結構焊接技術工藝水平。

參考文獻：

[1]朱智文.關于大型鋼結構焊接變形控制工藝的若干探討[J].世界有色金屬，2015（12）：112-113.

[2]崔勇力.BZ28—2S海上平臺大型鋼結構安裝焊接變形控制措施[J].金屬加工（熱加工），2015（14）：41-42.

[3]馮志強.模糊粗糙知識建模及其在焊接變形預測中的應用[J].模糊系統與數學，2015（04）：173-185.