焊接廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的連接，一些重要的焊縫一般采用全熔透焊接，在焊接過程中金屬的局部加熱熔化過程中，加熱區(qū)金屬與周圍母材的溫差很大，導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生瞬時應(yīng)力。冷卻至原始溫度后，整個接頭區(qū)域的拉應(yīng)力區(qū)域與壓應(yīng)力區(qū)域的母材值達(dá)到平衡，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)本身的焊接殘余應(yīng)力。寧夏鋼結(jié)構(gòu)工程的小編認(rèn)為這時候，在焊接應(yīng)力的作用下，焊件的結(jié)構(gòu)發(fā)生各種形式的變形。殘余應(yīng)力的存在與變形的產(chǎn)生是相互轉(zhuǎn)化的，通過認(rèn)識變形規(guī)律，找到預(yù)防、減少和糾正變形的方法并不難。

一、焊接開口的形式及原因

鋼結(jié)構(gòu)焊接后的變形大致可以分為兩種情況:整體結(jié)構(gòu)的變形和局部結(jié)構(gòu)的變形。整個結(jié)構(gòu)的變形包括結(jié)構(gòu)的縱向和橫向縮短和彎曲(即翹曲)。局部變形表現(xiàn)為凸彎曲、波浪形、角變形等。

1.1常見的基本變形形式

常見的焊接變形基本形式有:板槽對接焊后長度縮短(縱向收縮)、寬度變窄(橫向收縮)的變形；對焊后板槽的角變形；

焊接構(gòu)件的角變形沿著構(gòu)件的縱軸是不同的，并且由凸緣和腹板之間不一致的縱向收縮引起變形；

薄板焊接后，母材壓應(yīng)力區(qū)不穩(wěn)定，導(dǎo)致板面翹曲，形成波浪變形。焊縫的縱向和橫向收縮相對于構(gòu)件的中性軸不對稱，導(dǎo)致構(gòu)件整體彎曲，這種變形就是彎曲變形。

這些變形是基本變形形式，各種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變形是這些基本變形的發(fā)展、轉(zhuǎn)化和綜合。

1.2焊接變形的原因:

焊接過程中，焊件局部受熱不均勻是造成焊接應(yīng)力和變形的原因。在焊接過程中，焊縫中的金屬和焊縫附近的加熱區(qū)域會膨脹。由于其周圍的冷金屬阻止了這種膨脹，焊接區(qū)域會產(chǎn)生壓應(yīng)力和塑性收縮變形，導(dǎo)致不同程度的橫向和縱向收縮。由于這兩個方向上的收縮，導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的各種變形。

二、影響焊接結(jié)構(gòu)變形的因素:

影響焊接變形的因素很多，有時同一因素會對縱向變形、橫向變形和角向變形產(chǎn)生相反的影響。綜合分析各種因素對各種變形的影響，掌握其影響規(guī)律，是采取合理措施控制變形的基礎(chǔ)。否則，很難達(dá)到預(yù)期的效果。

1)焊縫截面積的影響:焊縫截面積是指熔合線內(nèi)的金屬面積。焊接面積越大，冷卻時收縮引起的塑性變形越大。

2)焊接熱輸入的影響:一般熱輸入大時，加熱高溫區(qū)范圍大，冷卻速度慢，使接頭塑性變形區(qū)增大，對縱向、橫向或角向變形都有影響。但是在堆焊中，當(dāng)熱輸入增加到一定程度時，即使熱輸入繼續(xù)增加，角變形也不會增加，反而會減小，因為整個板厚的溫度趨近。

3)工件預(yù)熱及夾層溫度的影響:預(yù)熱溫度和夾層溫度越高，熱輸入越高，冷卻速度越慢，收縮變形越大。

4)焊接方法的影響:在建筑鋼結(jié)構(gòu)常用的幾種焊接方法中，除電渣焊外，埋弧焊在相同焊接面積等其他條件下，熱輸入.大，收縮變形.大。手工電弧焊的熱輸入居中，收縮變形小于埋弧焊。CO2氣體保護(hù)焊的熱輸入.小，收縮變形響應(yīng).小。

5)焊縫位置對變形的影響:由于結(jié)構(gòu)中焊縫位置的不對稱，焊縫位置的不對稱會引起各種變形。

6)結(jié)構(gòu)剛度對焊接變形的影響:結(jié)構(gòu)的剛度主要取決于結(jié)構(gòu)的形狀和截面尺寸，剛度越小，焊接變形越大；剛性結(jié)構(gòu)，焊接后變形小。

7)裝配和焊接規(guī)范對焊接變形的影響:不同的裝配方式對結(jié)構(gòu)變形有影響。當(dāng)整個裝配完成后再進(jìn)行焊接時，其變形一般小于裝配和焊接時的變形。

工程焊接期間，由于各種條件和因素的綜合作用，焊接殘余變形規(guī)律復(fù)雜，單獨了解各因素的影響，便于對具體工程情況進(jìn)行綜合分析。

三、防止和減少結(jié)構(gòu)變形的措施:

1)減少焊縫截面積:在獲得完整焊縫且無超標(biāo)缺陷的前提下，盡量使用較小的坡口尺寸(角度和間隙)。

2)屈服強(qiáng)度在345MPa以下、硬化能力弱的鋼材，使用小熱量輸入，盡量不預(yù)熱或適當(dāng)降低預(yù)熱和層間溫度；優(yōu)選熱輸入較少的焊接方法，例如CO2氣體保護(hù)焊。

3)厚板焊接盡量采用多層焊接代替單層焊接。

4)兩側(cè)均可焊接時，應(yīng)采用雙面對稱坡口，多層焊接時應(yīng)采用與構(gòu)件中性軸對稱的焊接順序。

5)當(dāng)丁字接頭厚度較大時，應(yīng)采用開坡口角的對接焊縫。

6)焊前防變形法用于控制焊后角變形，是生產(chǎn)中.常用的方法，焊件基本上是提前偏移(補(bǔ)償)的。

7)剛性固定法:又稱強(qiáng)制法。在實際生產(chǎn)中，剛度大的構(gòu)件焊后變形一般較小，而剛度小的構(gòu)件焊前可加強(qiáng)剛度，焊后變形也隨之減小。使用這種方法時，焊接冷卻后，必須拆除夾具和支架。幾種常見的方法包括夾具法、支撐法、夾具法、臨時固定法(如焊釘固定和壓裝固定法)和定位焊接法。

8)錘焊法:該方法主要適用于薄板的焊接。薄板焊縫及其熱影響區(qū)未完全冷卻時，應(yīng)立即錘擊該區(qū)域，并用氣槍錘擊厚板。

9)用構(gòu)件預(yù)留長度法補(bǔ)償焊縫縱向收縮變形。

10)在設(shè)計中盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸；焊縫的合理布置，除了避免焊縫密集外，還應(yīng)使焊縫的位置盡可能靠近構(gòu)件的中性軸，并使焊縫的布置與構(gòu)件的中性軸對稱。

11)正確選擇焊接順序。鋼結(jié)構(gòu)有對接焊縫和角焊縫時，原則上應(yīng)先焊對接焊縫和角焊縫。對于十字焊縫和丁字焊縫，應(yīng)采用正確的順序，以避免焊接應(yīng)力集中，保證接頭的焊接質(zhì)量。與整個鋼結(jié)構(gòu)的中性軸對稱的焊接和從中間相開始的兩階段焊接非常有利于減少變形。對于鋼結(jié)構(gòu)中強(qiáng)度要求較高的重要部位的焊接，接頭應(yīng)盡量自由收縮，不受約束。

四、焊接變形焊后校正方法:

為了滿足設(shè)計和規(guī)范要求，必須對發(fā)生焊接變形的焊接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行校正。從另一個角度來看，這種校正本質(zhì)上是試圖創(chuàng)建新的變形來補(bǔ)償或抵消已經(jīng)發(fā)生的變形。在施工和生產(chǎn)中，.常用的焊后殘余變形校正方法可分為力校正、加熱校正和兩種方法的結(jié)合。

4.1施力校正方法:施力校正一般采用千斤頂、螺旋助力器、輥式矯直機(jī)或大型壓力機(jī)進(jìn)行。

4.2加熱修正法:即利用不均勻加熱使結(jié)構(gòu)得到反向變形，以補(bǔ)償或抵消原焊接變形。加熱修正法的加熱方式可分為點加熱、線加熱和三角加熱。加熱可以消除很多力校正解決不了的變形。掌握火焰局部加熱引起的變形規(guī)律是矯正的關(guān)鍵，而決定火焰矯正效果的主要是加熱位置和加熱溫度。低碳鋼與普通合金的焊接結(jié)構(gòu)通常采用650 ~ 8000℃的加熱溫度，一般不應(yīng)超過9000℃。

為了提高校正效果，寧夏鋼結(jié)構(gòu)工程的小編認(rèn)為在使用加熱校正的同時，也可以在加熱過程中施加外力。在火焰矯正中，有兩種冷卻熱點的方法:自然冷卻和水冷。采用水火修正的方法可以使結(jié)構(gòu)修正達(dá)到快速效果，修正量可以大于自然冷卻。