鋼結構建造中焊接變形原因分析及改進措施

劉永科

（海南中海石油碼頭有限公司，海南 澄邁 571924）

焊接技術是鋼結構建造過程中的重要技術組成，焊接質量直接影響著鋼結構建造的工程進度和工作安全。焊接工程對焊接工人的焊接技術有著一定的要求，另外，焊接過程很容易受到各方面因素的影響，比如，焊接工人的技術失誤、焊接過程的工作環境等，從而使焊接質量得不到有效的保障，焊接變形常有發生，造成極大的安全隱患。所以，海上平臺鋼結構建造的變形控制應該引起足夠的重視，研究焊接造成的變形形式，探討變形產生的原因，及時針對海上平臺這種特殊的施工環境找到有效的解決措施，從而提高鋼結構建造過程中的焊接質量。

1 鋼結構的施工內容

近年來，我國鋼結構建造技術越來越成熟，形成相對穩定的技術保障，鋼結構憑借其成本低、質量硬、性能好等優勢被廣泛應用于建筑行業的各大施工現場，其中，海上石油平臺的建造更是長期依賴于鋼結構。海上平臺鋼結構建造項目不僅涵蓋基本的平臺立柱、甲板、撐桿等結構，還涉及不同組成部分施工材料的選用，有用在節點處的異型、箱型梁，還有被應用于其他組成部分的焊接型鋼板和角鋼等。由此可見，焊接技術在鋼結構建造中占據著重要的地位，并且直接影響著鋼結構的施工質量。所以，為了降低問題發生的概率，保證施工人員的生命安全，按時完成施工進度，在施工過程中，要嚴格按照施工要求進行監督管理，認真核對結構設計參數，全方位管控焊接技術；管理人員要定時檢查施工質量，及時針對出現的焊接變形情況提出相應的整改措施，從而有效保障海上平臺鋼結構的施工質量和施工進度。

2 鋼結構建造中的變形形式

由于焊接技術容易受到周圍環境的影響，所以在焊接過程中，會因為各種原因而導致焊接變形情況的發生，不同原因造成的變形形式也有所不同。目前，海上鋼結構建造中經常出現的兩種變形形式為溫度變形和相互作用力變形。焊接過程中，各部分組件之間由于焊接溫度不同導致受熱不均勻、從而引發體積膨脹不均勻的局部變形。鋼結構的建造必須嚴格按照組裝步驟焊接完成，局部發生變形會導致各部分的受力不均勻，相互作用力之間相互擠壓，使局部變形蔓延為整體變形。焊接變形的整體質量是由各部分部件質量所決定的，受焊接技術的差異和組裝過程的影響，還可將變形形式分為彎曲變形、收縮變形以及扭曲變形。焊接變形情況在鋼結構建造中頻繁發生，并給施工人員增加了大量的矯正工作。因此，在鋼結構建造過程中有效控制焊接變形，對保證海上平臺鋼結構建造的施工質量和施工進度有著重要作用。

3 鋼結構焊接變形的影響因素

焊接變形是海上平臺鋼結構建造過程中經常出現的一種施工狀況，嚴重影響著鋼結構框架的整體質量。另外，由于焊接變形具有多種變形形式，給變形矯正工作造成了一定的困難。通過分析影響海上平臺鋼結構焊接變形的各方面因素，針對不同的焊接變形形式提出相應的解決措施，從而有效控制和消除海上平臺鋼結構建造過程中焊接變形情況的發生。造成海上平臺鋼結構建造過程中焊接變形的因素主要有以下三種。

（1）焊接順序。鋼結構建造過程中，不同部位構件的連接順序有所不同，錯誤的焊接順序會使各部分的受力不均勻，導致各部分構件的殘余應力無法相互抵消，從而造成焊接變形。因此，在進行海上平臺鋼結構建造過程中，施工人員要嚴格按照相應的焊接順序，逐步完成焊接組裝工作，有效消除各部分構件之間的殘余應力，并對局部的作用力進行合理分解。除此之外，不同的焊接順序需要不同的焊接方法，線能量較低的焊接方法可以有效防控焊接變形。所以，要求焊接技術人員具備豐富的工作經驗，了解導致變形的各種原因，熟悉不同鋼結構構件的焊接順序，采取正確的焊接方法，有效分解局部作用力，合理控制變形現象的發生，從而提高海上平臺鋼結構的整體焊接質量。

（2）焊縫位置。海上平臺鋼結構的焊接工作，主要是通過局部加熱的方式對不同部分的構件進行銜接。由于不同焊接位置的構件焊接所需溫度不同，很容易造成受熱不均勻或冷卻程度不一致的情況，從而導致出現焊接局部變形。但是，鋼結構的建造過程是由各個構件經過一步一步組裝焊接而成，如果不能對中間部分出現的變形情況進行有效的矯正與控制，則會影響鋼結構的整體質量。因此，在焊接過程中，焊接位置的選擇一般選在對稱位置的截面上，或者使焊縫的位置更接近于中性軸，以此降低梁和柱等構件發生彎曲變形的概率，還能夠相互抵消各種構件之間的相互作用力，從而有效保證海上平臺鋼結構建造的整體施工質量。

（3）鋼結構的性能。鋼結構材料的質量是保證施工質量的重要環節，不同鋼材料的的性能有所不同，性能大小也有明顯的區別。如果鋼結構材料的性能得不到有效的保證，焊接技術再高超再先進的施工人員，管理監督再嚴格的施工團隊，也無法有效控制焊接變形情況的發生。因此，在選取施工材料時，要注重選用鋼結構的性能，性能大小影響著施工過程中殘余應力的相互抵消，從而消除焊接變形現象。鋼結構的性能大小除了要滿足施工過程的材料需求，還要滿足相關部門的規范要求。

4 鋼結構建造的變形控制

（1）完善管理制度，提升焊接技術。隨著現代焊接技術的不斷改革創新，已經具備相對成熟的技術體系，具有獨特的優勢，并在鋼結構建造中占據著重要地位。但由于其在施工過程中很容易出現變形現象，影響著鋼結構建造的整體施工質量。因此，為了更好地控制海上平臺鋼結構建造的變形現象，首先，要及時完善相關的管理制度，設立焊接質量管理體系，管理工作者要時刻監督焊接技術人員在施工過程中嚴格按照結構設計參數進行焊接，遵循正確的焊接順序，遵守相關的施工要求，認真檢查焊接質量。另外，管理人員要對焊接技術人員進行嚴格把關，確保相關施工人員具備豐富的焊接工作經驗和符合要求的技術水平。除此之外，要定期對焊接技術人員進行專門的技術培訓，學習先進的焊接技術，配備先進的焊接設備，從而有效保障海上平臺鋼結構建造過程中的整體施工質量，避免因質量問題造成安全事故。

（2）科學合理設計，選用正確焊接方法。鋼結構的建造是以設計師的設計圖為基本標準進行施工，工程設計合理是影響海上平臺鋼結構建造整體質量的影響因素之一。鋼結構建筑的設計不同于其他建筑設計，不僅要求設計人員要對節點構造進行規劃，還需要充分了解不同鋼結構材料的特性，以及不同鋼結構材料之間的焊接要求，在設計圖中對焊接位置的關鍵點進行仔細斟酌，以把控施工過程中焊接變形問題出現的概率。在設計方案中，要充分考慮合適的焊接方式，結合海上平臺鋼結構建造的實際要求嚴格控制好焊縫位置、數量與尺寸，防止因為焊縫數量過多影響鋼結構的穩定；采用科學正確的焊接方法，減少出現多余的焊接縫隙，預防焊接變形情況的出現。

5 結語

綜上所述，焊接變形的有效控制是進行海上平臺鋼結構建造過程中的重要工作環節。局部的焊接變形影響著整體的施工質量，整體焊接變形會造成巨大的安全隱患。由于焊接變形受多方面因素的影響，并有多種變形形式，因此，要綜合考慮多種原因，結合平臺鋼結構建設的實際特點，分析焊接變形產生的原因，有針對性地提出解決措施，從而有效地把控變形現象的發生，保證鋼結構建造的整體質量。在完善焊接質量管理體系的同時，要加強對鋼材料的選用，嚴格按照質量要求檢查焊接情況，并定期對焊接技術人員進行技術培訓和技術探討，在實踐中總結經驗，不斷改進控制措施，推動鋼結構焊接質量的不斷提升，降低焊接變形給海上平臺鋼結構建造的整體質量造成的影響。