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【摘 要】钢结构在现在生活各个领域的应用十分广泛，尤其是建筑行业。钢结构的质量在一定程度上体现了建筑工程的质量。但是钢结构会因为环境、气温、湿度等因素的影响而产不可避免地产生变形。庆幸的是，施工人员可以在钢结构的焊接过程以及施工过程中采取有效的措施来减少焊接变形的产生。下文根据不同的钢结构焊接变形原因提供不同的控制策略，从而提高钢结构的质量。
【关键词】钢结构；焊接；变形；原因；控制；
【分类号】：TG457
一、钢结构焊接变形产生的原因
1.1 温度控制不当
温度是引起钢结构焊接变形的一个重要因素。当温度达到金属熔点甚至高于金属熔点时，不一样的金属就会产生不同程度的膨胀。此时，整个钢结构看起来就会有一种不协调的感觉，即产生了变形。同时，一种金属达到熔点膨胀之后，这种金属本身也具有了一定的高温，会使周围的金属产生不同程度的膨胀，造成焊接变形。
1.2 钢结构的焊接顺序和方法不当
对钢结构的不同部位进行不同顺序的焊接，可能会引起钢结构的焊接变形。因为钢结构焊缝处的承载力不同，当优先焊接承载力较小的钢结构时，较大的重量可能会使钢结构产生扭曲，形成钢结构的焊接变形。
1.3 钢结构的材料
材料的物理性能也是影响变形的重要原因，材料不同，其膨胀系数、导热系数和比热等等物理性能不同，因而会产生不同的热变形，导致的焊接变形也有所不同。膨胀程度过大或者过小，都会引起钢结构焊接变形，从而影响钢结构的焊接质量[1]。
1.4 钢结构的焊缝位置
在钢结构中有一个总焊缝，将总焊缝安排的位置不同，钢结构焊接的变形程度就不相同。在焊接过程中，钢结构的重力对不同承载力的金属产生相同的压力效果。所以合理地选择总焊缝的位置，将能有效的控制钢结构的焊接变形，提高焊接质量。
1.5 刚性不同，变形程度不同
相同承载力下，刚性大的钢结构变形程度较小，刚性小的钢结构变形程度则相对较大。所以，钢结构的刚性也是影响其变形程度的重要因素。施工人员应选择较大刚性的钢结构承载较大的重力，选择较小刚性的钢结构承载相对较小的重力，从而尽量避免钢结构焊接变形的产生[2]。
二、钢结构焊接变形的控制策略
2.1 设计方面
（1）选择合理的焊接尺寸和形式。焊接工作中，焊接尺寸是关键，它直接决定了焊接变形的大小和焊接工作量。焊缝尺寸越大，焊接量就越大，导致的焊接变形也越大。因此，我们应该尽量减少焊缝的尺寸和数量。设计时，在保证钢结构件的承载能力时，尽量采用小的焊缝截面积和坡口尺寸，对于板缝比较大的对接接头应选择“X”型破口[3]。
（2）减少焊缝数量。所谓的焊缝面积指的是熔合线范围以内的金属的面积。一般，坡口尺寸越大，焊缝截面积就越大，钢结构件冷却收缩时会引起很大的塑形变量，导致的收缩变形越大。因此，在设计过程中，尽量选择冲压件、型钢等代替焊件，以避免过多焊缝。为避免不必要的焊缝，还可以合理的安排肋板的位置和形状，优化肋板数量等[4]。
（3）合理设计结构形式和焊缝位置。我们在设计钢结构件时，应首先考虑焊接的实际工作量，应使工作量和部件总装时的焊接变形量均最小。选择薄板时，对板的厚度有严格要求，减少焊角尺寸和骨架間距。另外尽量不要设计曲线形或者弯曲的结构。在安排焊缝的位置时，应按照对称位置或者平行的方向安排焊缝，这样可以减少梁、柱等结构的扭曲变形。
2.2 控制措施
（1）合理控制焊接温度。钢结构的焊接变形有一部分是因为温度的控制不当引起的。在焊接过程中，控制好焊接温度能够有效地减少甚至避免焊接变形的产生。例如在对一个焊缝处的金属进行焊接时，要尽量避免影响周围的金属。焊接完成之后要进行迅速地降温，以免金属的余温对周围的金属产生影响。
（2）安排好钢结构的焊接顺序。焊接顺序安排不当也是使钢结构焊接产生变形的重要因素之一。例如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。
（3）根据钢结构的用途选择合适的材料。钢结构的用途不同，其所承载的重力也就不相同。施工人员应该根据钢结构的用途选择合适的材料，同时，也应该根据焊缝的位置选择不同熔点的金属，从而控制钢结构在焊接过程中由于承载力和熔点的不同产生的变形[5]。
（4）钢结构焊接要选择合适的方法。焊接方法不同，钢结构焊接变形的程度也就不相同。焊接时线能量的高低在一定程度上决定焊接变形程度的大小。线能量高，则钢结构变形程度大，线能量低，则钢结构变形程度就小。例如埋弧焊可以有效地降低钢翼板焊接时的变形程度。另外，对腹板进行焊接时，施工人员也可以适当地选择埋弧焊。再比如，手弧焊可以应用在盖面焊接上。当钢结构焊接的截面积不相同时，施工人员选择的焊接方法也要做相应的改变，以降低焊接变形的程度。
2.3 矫正措施
钢构件焊接完成后，若出现残余变形，就必须得通过矫正措施来减小或者消除存在的残余变形。焊后的矫正措施主要有加热矫正和机械矫正，而加热矫正又包括整体加热和局部加热。
（1）加热矫正。当焊接的形状偏差较大时，可以采用整体加热矫正，也就是将钢构件整体加热到锻造温度以上，然后再进行矫正。但是此方法的缺陷是焊后整体加热容易产生冶金方面的副作用。因此，整体加热的应用受到一定的限制。局部加热矫正就是采用火焰对焊接钢结构件进行局部加热，由于热胀冷缩，在高温的地方，材料的热膨胀受到钢结构件刚性的制约，产生局部压缩变形，冷却后收缩，与焊后的伸长变形相互抵消。局部加热法无需专门的设备，操作简便灵活，应用广泛[6]。
（2）机械矫正法。机械矫正法主要是指借用外力促使构件形成与焊接变形相反方向的变形，达到与焊接变形相抵消的目的，进而实现变形矫正。机械矫正法效率高、成本低，通常情况下，工业上进行批量矫正时多采用大吨位压力机或者翼缘矫直机。如果只是简单的机械矫正也可以直接使用锤击，这主要是针对焊缝收缩引起的形变，用锤子击打焊缝，焊缝产生的延展会和焊缝由于收缩而产生的形变互相抵消，进而达到矫正的目的。
三、结束语
钢结构焊接变形的类型不同，其形成原因也不同。从以上几种因素我们可以看出，影响钢结构变形的因素包括温度、重力、钢结构的材料、钢结构的承载力等。钢结构的焊接变形有一部分可以在焊接过程中有效的减少甚至避免，有一部分也可以在施工过程中加以控制。通过分析焊接变形的影响因素及其防治策略，这些防治策略是在实际的焊接过程中总结的，减少钢结构件的变形，提高生产效率，节约生产成本，保证工程质量。可以为钢结构件中焊接变形控制工作提供借鉴。提高钢结构质量，任重而道远，笔者相信科技社会的发展一定会将钢结构的焊接变形程度降到最低。
【参考文献】
[1]卢进起，常德志，曲锋军. 浅析钢结构焊接变形及其控制方法[J]. 中国建筑金属结构，2013，（4）.
[2]赵新乐. 钢结构焊接变形的控制及矫正[J]. 才智，2012，（36）.
[3]刘星，茹高明，杜永彬. 钢结构焊接防变形措施的研究[J]. 钢结构，2012，（S1）.
[4]裴平义. 初探钢结构制作中的焊接变形控制[J]. 门窗，2012，（11）.
[5]梁晋平. 对钢结构焊接变形的控制和矫正[J]. 山西冶金，2012，（5）.
[6]宋广豪. 钢结构焊接变形的起因及其控制方法探讨[J]. 门窗，2012，（10）.
【关键词】钢结构；焊接；变形；原因；控制；
【分类号】：TG457
一、钢结构焊接变形产生的原因
1.1 温度控制不当
温度是引起钢结构焊接变形的一个重要因素。当温度达到金属熔点甚至高于金属熔点时，不一样的金属就会产生不同程度的膨胀。此时，整个钢结构看起来就会有一种不协调的感觉，即产生了变形。同时，一种金属达到熔点膨胀之后，这种金属本身也具有了一定的高温，会使周围的金属产生不同程度的膨胀，造成焊接变形。
1.2 钢结构的焊接顺序和方法不当
对钢结构的不同部位进行不同顺序的焊接，可能会引起钢结构的焊接变形。因为钢结构焊缝处的承载力不同，当优先焊接承载力较小的钢结构时，较大的重量可能会使钢结构产生扭曲，形成钢结构的焊接变形。
1.3 钢结构的材料
材料的物理性能也是影响变形的重要原因，材料不同，其膨胀系数、导热系数和比热等等物理性能不同，因而会产生不同的热变形，导致的焊接变形也有所不同。膨胀程度过大或者过小，都会引起钢结构焊接变形，从而影响钢结构的焊接质量[1]。
1.4 钢结构的焊缝位置
在钢结构中有一个总焊缝，将总焊缝安排的位置不同，钢结构焊接的变形程度就不相同。在焊接过程中，钢结构的重力对不同承载力的金属产生相同的压力效果。所以合理地选择总焊缝的位置，将能有效的控制钢结构的焊接变形，提高焊接质量。
1.5 刚性不同，变形程度不同
相同承载力下，刚性大的钢结构变形程度较小，刚性小的钢结构变形程度则相对较大。所以，钢结构的刚性也是影响其变形程度的重要因素。施工人员应选择较大刚性的钢结构承载较大的重力，选择较小刚性的钢结构承载相对较小的重力，从而尽量避免钢结构焊接变形的产生[2]。
二、钢结构焊接变形的控制策略
2.1 设计方面
（1）选择合理的焊接尺寸和形式。焊接工作中，焊接尺寸是关键，它直接决定了焊接变形的大小和焊接工作量。焊缝尺寸越大，焊接量就越大，导致的焊接变形也越大。因此，我们应该尽量减少焊缝的尺寸和数量。设计时，在保证钢结构件的承载能力时，尽量采用小的焊缝截面积和坡口尺寸，对于板缝比较大的对接接头应选择“X”型破口[3]。
（2）减少焊缝数量。所谓的焊缝面积指的是熔合线范围以内的金属的面积。一般，坡口尺寸越大，焊缝截面积就越大，钢结构件冷却收缩时会引起很大的塑形变量，导致的收缩变形越大。因此，在设计过程中，尽量选择冲压件、型钢等代替焊件，以避免过多焊缝。为避免不必要的焊缝，还可以合理的安排肋板的位置和形状，优化肋板数量等[4]。
（3）合理设计结构形式和焊缝位置。我们在设计钢结构件时，应首先考虑焊接的实际工作量，应使工作量和部件总装时的焊接变形量均最小。选择薄板时，对板的厚度有严格要求，减少焊角尺寸和骨架間距。另外尽量不要设计曲线形或者弯曲的结构。在安排焊缝的位置时，应按照对称位置或者平行的方向安排焊缝，这样可以减少梁、柱等结构的扭曲变形。
2.2 控制措施
（1）合理控制焊接温度。钢结构的焊接变形有一部分是因为温度的控制不当引起的。在焊接过程中，控制好焊接温度能够有效地减少甚至避免焊接变形的产生。例如在对一个焊缝处的金属进行焊接时，要尽量避免影响周围的金属。焊接完成之后要进行迅速地降温，以免金属的余温对周围的金属产生影响。
（2）安排好钢结构的焊接顺序。焊接顺序安排不当也是使钢结构焊接产生变形的重要因素之一。例如，施工人员要消除挠曲变形，可以对钢结构进行上下焊接或者对角焊接。
（3）根据钢结构的用途选择合适的材料。钢结构的用途不同，其所承载的重力也就不相同。施工人员应该根据钢结构的用途选择合适的材料，同时，也应该根据焊缝的位置选择不同熔点的金属，从而控制钢结构在焊接过程中由于承载力和熔点的不同产生的变形[5]。
（4）钢结构焊接要选择合适的方法。焊接方法不同，钢结构焊接变形的程度也就不相同。焊接时线能量的高低在一定程度上决定焊接变形程度的大小。线能量高，则钢结构变形程度大，线能量低，则钢结构变形程度就小。例如埋弧焊可以有效地降低钢翼板焊接时的变形程度。另外，对腹板进行焊接时，施工人员也可以适当地选择埋弧焊。再比如，手弧焊可以应用在盖面焊接上。当钢结构焊接的截面积不相同时，施工人员选择的焊接方法也要做相应的改变，以降低焊接变形的程度。
2.3 矫正措施
钢构件焊接完成后，若出现残余变形，就必须得通过矫正措施来减小或者消除存在的残余变形。焊后的矫正措施主要有加热矫正和机械矫正，而加热矫正又包括整体加热和局部加热。
（1）加热矫正。当焊接的形状偏差较大时，可以采用整体加热矫正，也就是将钢构件整体加热到锻造温度以上，然后再进行矫正。但是此方法的缺陷是焊后整体加热容易产生冶金方面的副作用。因此，整体加热的应用受到一定的限制。局部加热矫正就是采用火焰对焊接钢结构件进行局部加热，由于热胀冷缩，在高温的地方，材料的热膨胀受到钢结构件刚性的制约，产生局部压缩变形，冷却后收缩，与焊后的伸长变形相互抵消。局部加热法无需专门的设备，操作简便灵活，应用广泛[6]。
（2）机械矫正法。机械矫正法主要是指借用外力促使构件形成与焊接变形相反方向的变形，达到与焊接变形相抵消的目的，进而实现变形矫正。机械矫正法效率高、成本低，通常情况下，工业上进行批量矫正时多采用大吨位压力机或者翼缘矫直机。如果只是简单的机械矫正也可以直接使用锤击，这主要是针对焊缝收缩引起的形变，用锤子击打焊缝，焊缝产生的延展会和焊缝由于收缩而产生的形变互相抵消，进而达到矫正的目的。
三、结束语
钢结构焊接变形的类型不同，其形成原因也不同。从以上几种因素我们可以看出，影响钢结构变形的因素包括温度、重力、钢结构的材料、钢结构的承载力等。钢结构的焊接变形有一部分可以在焊接过程中有效的减少甚至避免，有一部分也可以在施工过程中加以控制。通过分析焊接变形的影响因素及其防治策略，这些防治策略是在实际的焊接过程中总结的，减少钢结构件的变形，提高生产效率，节约生产成本，保证工程质量。可以为钢结构件中焊接变形控制工作提供借鉴。提高钢结构质量，任重而道远，笔者相信科技社会的发展一定会将钢结构的焊接变形程度降到最低。
【参考文献】
[1]卢进起，常德志，曲锋军. 浅析钢结构焊接变形及其控制方法[J]. 中国建筑金属结构，2013，（4）.
[2]赵新乐. 钢结构焊接变形的控制及矫正[J]. 才智，2012，（36）.
[3]刘星，茹高明，杜永彬. 钢结构焊接防变形措施的研究[J]. 钢结构，2012，（S1）.
[4]裴平义. 初探钢结构制作中的焊接变形控制[J]. 门窗，2012，（11）.
[5]梁晋平. 对钢结构焊接变形的控制和矫正[J]. 山西冶金，2012，（5）.
[6]宋广豪. 钢结构焊接变形的起因及其控制方法探讨[J]. 门窗，2012，（10）.