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[摘 要]钢结构在现代社会的建筑业中有着不可或缺的作用。钢结构的焊接变形可以按照变形外观形式分为横纵向变形、角变形、螺旋形变形、挠曲变形、波浪变形、错边变形等。这些都是由于焊接的方法、工艺手段以及焊接位置等的不同因素决定。经过实验的验证，大多数变形的构件都是可以矫正。矫正的方法一般是造成新的变形来抵消已经发生了的变形，用的普遍的方法为机械矫正、火焰矫正和综合矫正。为了有效避免焊接变形，必须提高焊接质量，加强工程施工管理。
[关键词]钢结构 焊接 变形
中图分类号：TP841 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0016-02
0前言
钢结构工程是我国建筑工程的主要的成分之一，因此加强对钢结构的焊接变形质量控制与管理的分析和研究具有非常大的意义。对于钢结构的整个焊接过程来说，是一个高温加热的过程。在焊接的过程中，温度的最高点是焊缝金属熔点处的温度。由于熔点处的温度极高，这使得金属膨胀，与附近金属的低温产生冲击使得金属无法自由膨胀，这种情况会造成焊接的塑性变形。焊接变形就是整体结构在焊接时产生的收缩变形。但是对于钢结构而言，不仅具有质量轻和强度高的优点，而且运输方便，塑性好。因此钢结构在现代社会的建筑业中有着不可或缺的作用。钢结构的焊接变形可以按照变形外观形式分为横纵向变形、角变形、螺旋形变形、挠曲变形、波浪变形、错边变形等。这些都是由于焊接的方法、工艺手段以及焊接位置等的不同因素决定。然而在这所有的变形中，横向、纵向、挠曲及角变形是比较普遍的。纵横向变形是钢焊接之后，收缩变形产生在焊缝的轴向及垂直方向上。角变形是由于焊接后的平面围绕焊缝产生的位移。螺旋形变形产生的原因主要是焊缝角变形沿长度上的分布不均匀性和工件的纵向错边造成的。挠曲变形、波浪变形、错边变形等等对焊接变形的影响也是不可忽视的。
工程上的钢结构构件主要是由冷、热轧钢板、型钢以及它们的成形焊接而成，材质主要是低合金结构钢。这些构件在制作的工程中都存在焊接变形的问题，从工艺上来看一般造成结构件变形的原因只要有几个方面：焊接热应力、残余应力和外力。如果焊接钢结构产生的变形超过技术设计的允许变形的范围，就应该想办法进行矫正，使得钢结构件去达到产品的质量要求。经过实验的验证，大多数变形的构件都是可以矫正。矫正的方法一般是造成新的变形来抵消已经发生了的变形，用的普遍的方法为机械矫正、火焰矫正和综合矫正。
1钢结构焊接变形的原因分析
造成焊接变形的因素有很多，主要是结构因素、工艺因素和材料因素。然而其中影响最大的是焊接结构。由于约束度的变化，焊接位置处的焊接应力也会跟着发生改变。并且会随着约束度的增加而减少。钢结构焊缝位置的不同会导致不同的焊接变形程度和形态。焊缝位置的不同主要是由于钢结构坡头角度和接头形式的不同而导致。角度变形是钢结构在焊接后围绕焊缝所产生的角位移。焊接的质量也受也受刚性的影响。钢结构的刚性不同，所产生的焊接变形也是不一样的。刚性大的钢结构所产生的变形小。刚性较小的钢结构产生的变形大。所以在进行焊接时候，为了避免出现焊接变形，一般会选择刚性比较大的钢结构件。钢结构装配的方式和焊接的顺序也会对焊接变形产生影响。在焊接中，对于刚性弱的钢结构进行载荷，很容易出现焊接变形。钢结构焊接材料的不同也是导致焊接变形的原因之一，不同的焊接在焊接后的热膨胀冷缩程度也是不一样的。在焊接过程中，钢结构的体积较大不容易发生焊接变形。截面积较大，所产生的焊接变形也是较大的。焊接工艺对焊接变形的影响有很多因素，焊接电压电流量、焊接方法、焊接顺序、构件固定方法和焊接胎架这些都会焊接变形有很明显的影响。材料的力学与热物理性能均对变形过程有一定的影响，热物理性能影响主要体现于热传导系数，热传导系数越小，温度的梯度大，焊接变形就会更加明显。
2钢结构焊接变形质量控制与管理的方法
选择合适的焊接方法是避免钢结构出现变形的特别有效的措施之一。在进行钢结构焊接的工作时，应严格控制好焊接的方法。在焊接的过程中普遍采用的方法是反变形法。焊接过程中应确定好焊接的结构大小和位置。但是在焊接中，这种方法很难适应所有的焊接问题。因此也可采用剛性固定的方法进行焊接。
另外在焊接中焊接的顺序和组装也应该有一定的规定。合适的焊接顺序也是保证焊接质量的措施之一。在焊接中一般采用上下对角的焊接的顺序，这样不仅可以保证焊接的平直性也能抵消焊接引起的扭曲变形。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。并且应该确保所承受的自重压力的程度足够大，没有失稳和下沉的现象出现。大型的钢结构组装和焊接应该先将焊接完，再进行最后的组装和焊接。焊接过程中应使焊接接头热量均匀，消除应力；也应对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角的尺寸无误。并且形式、大小应该和焊接规范一致。在钢的焊接过程中，不同位置的、顺序的焊接操作都有可能导致焊接边界，所以在焊接过程中，应严格按照焊接的焊接顺序和施工方法来进行钢结构件的焊接。
焊接工艺也应采取合理的方式，一般在进行焊接时。先焊短焊缝，再焊接长焊缝的位置。并且在焊接的时候也应该保持温度的一致性。焊接过程中焊缝数量越多，尺寸越大，焊接时的热输入量也越多，造成的焊接变形也很大。根据焊接工艺选择合适的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应该是能够确保钢结构的整体的承载能力。焊接的节点应在构建截面的对称处。对于节点应选择刚性小的节点形式。由于大型的焊件在焊接时容易由于自身的自重和焊接应力影响焊接质量。所以需用到焊件夹具。以防止工件发生变形。钢结构焊接是借助于能源，使得两个分离的物体产生原子以及分子之间的结合而连接成一个整体的过程。结构为钢材时，主要的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、自保护焊、埋弧焊、螺柱焊、电焊等等。手工电弧焊是依靠手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊。手工电弧焊的原理是由焊条和焊件两个电极产生电弧，从而产生大量的热量，溶化焊条和焊件。气体保护电弧焊又被称为溶化极气体电弧焊，以焊丝和焊件当作两个极，它们之间产生的电弧热来溶化焊丝和焊件母材，同时向焊接区域送入保护气体，使得电弧、溶化的焊丝、熔池及附近的母材与周围的空气隔开，焊丝会自动送进，在电弧的作用下不断地溶化，从而形成焊缝金属。它的最大的特点就是速度快，效率高。自保护焊又被称作无气体保护电弧焊，由于自动焊接的特点，所以焊接效率极高，操作也是十分的方便。埋弧焊是电弧在可溶化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊。除了能起到保护作用的同时，由于与溶化金属发生冶金反应，所以会影响焊缝金属的化学成分。 采取合适的热处理措施，不仅能够消除应力和变形，而且也能防止裂纹的产生。焊接前应进行预热，预热可降低焊缝金属和热影响区的冷却速度。
焊接过程中的钢结构的材料也会造成焊接变形。对于不同的钢结构材料，它们的钢结构膨胀程度存在着一定的差异性。所以在焊接是钢结构的不同程度的膨胀都会产生焊接变形，严重的影响到焊接的质量。
合理的焊接温度也是保证焊接质量的措施之一。在焊接时，随着温度的不断提高，当温度达到金属熔点时，不同类型的金属材料膨胀程度存在着较大的差异，当一种金属达到熔点时，会使邻近的金属产生一定的膨胀，从而造成了一定程度上的变形。
3钢构件焊接变形的矫正方法
一般的情况下，变形矫正经常用的方法主要有这两种，机械矫正与火焰矫正。机械矫正金属容易冷作硬化，消耗材料的塑性储备，只能用于塑性良好的材料，不允许对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。并且在机械矫正中会用到专用的大型的油压机、水压機等等。火焰矫正方法一般难以操作，以及矫正温度很难控制，所以在矫正的过程中需要非常丰富的实践经验。火焰矫正需要采用气焊悍柜，不需要专门的设备，方法比较简单，也比较机动。火焰矫正的原理是根据金属热胀冷缩的物理性能，当钢材受热时在各个方向伸长，冷却到原来的温度时，除收缩到没有加工之前的长度，钢材还会继续收缩一部分，这样就导致了收缩后的长度比加热前的短。所以对变形的凸面进行适当的火焰加热升温，冷却时的冷缩应力，使得钢结构件的内部纤维受拉伸的塑性收缩，从而去达到矫正焊接变形的效果。操作流程一般是先火焰加热，使得钢结构件升温，然后慢慢冷却，或者用大锤敲打矫正变形。这种矫正方法的好坏一般在于加热的位置和范围。由于钢结构件有着很好的导热性，如果加热的速度比较慢的话会造成构件的受热区范围扩大。一般在加热的时候是通过调整火焰的温度来控制的。如果加热的温度不高会导致加热的世纪过于长，加热的范围广，因此达不到好的矫正效果。实际的加热需要用高温（700左右摄氏度）的火焰加热，让钢结构件能够快速的达到红热状态。对加热区的范围大小的选择也应该谨慎，加热区过大会造成冷缩后的变形，幅度过大。即使进行了矫正也还会产生负变形。加热区过小又达不到矫正目的。
4结语
由于影响钢结构变形的因素比较多，因此在大多数的情况下，通过采取适当的焊接设计的措施和技术措施都是必要的，可以有效的控制钢结构的焊接变形，保证能达到焊接所必须的质量。在钢结构的焊接变形质量控制与管理的分析与研究中，应在焊接成因分析的基础上，做好对真正成因的性质分析。应从焊接变形产生的根源来有效的做好钢结构焊接的质量控制与管理，从而保证钢结构的焊接质量。除此之外对钢结构的焊接变形矫正也是钢结构质量控制与管理的措施之一。在钢结构的焊接过程中，只有进行事前、事中、以及事后的焊接变形预防与矫正，才能够保证后续的施工质量的要求。在焊接技术快速发展的今天，关于钢结构焊接变形质量控制与管理的分析与研究越来越扮演者举足轻重的作用。
参考文献
[1]中冶集团建筑研究总院主编.钢结构焊接规范（GB50661-2011）[S].
[2]冶金工业部建筑研究院主编.钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205-2001）[S].
[3]张伟东.浅谈钢结构施工中的质量缺陷和控制措施[J].山西建筑，2007，33（16）：235-236.
[4]《机械工程标准手册》编委会.机械工程手册（焊接与切割卷）[M].北京：中国标准出版社，2001.
[关键词]钢结构 焊接 变形
中图分类号：TP841 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0016-02
0前言
钢结构工程是我国建筑工程的主要的成分之一，因此加强对钢结构的焊接变形质量控制与管理的分析和研究具有非常大的意义。对于钢结构的整个焊接过程来说，是一个高温加热的过程。在焊接的过程中，温度的最高点是焊缝金属熔点处的温度。由于熔点处的温度极高，这使得金属膨胀，与附近金属的低温产生冲击使得金属无法自由膨胀，这种情况会造成焊接的塑性变形。焊接变形就是整体结构在焊接时产生的收缩变形。但是对于钢结构而言，不仅具有质量轻和强度高的优点，而且运输方便，塑性好。因此钢结构在现代社会的建筑业中有着不可或缺的作用。钢结构的焊接变形可以按照变形外观形式分为横纵向变形、角变形、螺旋形变形、挠曲变形、波浪变形、错边变形等。这些都是由于焊接的方法、工艺手段以及焊接位置等的不同因素决定。然而在这所有的变形中，横向、纵向、挠曲及角变形是比较普遍的。纵横向变形是钢焊接之后，收缩变形产生在焊缝的轴向及垂直方向上。角变形是由于焊接后的平面围绕焊缝产生的位移。螺旋形变形产生的原因主要是焊缝角变形沿长度上的分布不均匀性和工件的纵向错边造成的。挠曲变形、波浪变形、错边变形等等对焊接变形的影响也是不可忽视的。
工程上的钢结构构件主要是由冷、热轧钢板、型钢以及它们的成形焊接而成，材质主要是低合金结构钢。这些构件在制作的工程中都存在焊接变形的问题，从工艺上来看一般造成结构件变形的原因只要有几个方面：焊接热应力、残余应力和外力。如果焊接钢结构产生的变形超过技术设计的允许变形的范围，就应该想办法进行矫正，使得钢结构件去达到产品的质量要求。经过实验的验证，大多数变形的构件都是可以矫正。矫正的方法一般是造成新的变形来抵消已经发生了的变形，用的普遍的方法为机械矫正、火焰矫正和综合矫正。
1钢结构焊接变形的原因分析
造成焊接变形的因素有很多，主要是结构因素、工艺因素和材料因素。然而其中影响最大的是焊接结构。由于约束度的变化，焊接位置处的焊接应力也会跟着发生改变。并且会随着约束度的增加而减少。钢结构焊缝位置的不同会导致不同的焊接变形程度和形态。焊缝位置的不同主要是由于钢结构坡头角度和接头形式的不同而导致。角度变形是钢结构在焊接后围绕焊缝所产生的角位移。焊接的质量也受也受刚性的影响。钢结构的刚性不同，所产生的焊接变形也是不一样的。刚性大的钢结构所产生的变形小。刚性较小的钢结构产生的变形大。所以在进行焊接时候，为了避免出现焊接变形，一般会选择刚性比较大的钢结构件。钢结构装配的方式和焊接的顺序也会对焊接变形产生影响。在焊接中，对于刚性弱的钢结构进行载荷，很容易出现焊接变形。钢结构焊接材料的不同也是导致焊接变形的原因之一，不同的焊接在焊接后的热膨胀冷缩程度也是不一样的。在焊接过程中，钢结构的体积较大不容易发生焊接变形。截面积较大，所产生的焊接变形也是较大的。焊接工艺对焊接变形的影响有很多因素，焊接电压电流量、焊接方法、焊接顺序、构件固定方法和焊接胎架这些都会焊接变形有很明显的影响。材料的力学与热物理性能均对变形过程有一定的影响，热物理性能影响主要体现于热传导系数，热传导系数越小，温度的梯度大，焊接变形就会更加明显。
2钢结构焊接变形质量控制与管理的方法
选择合适的焊接方法是避免钢结构出现变形的特别有效的措施之一。在进行钢结构焊接的工作时，应严格控制好焊接的方法。在焊接的过程中普遍采用的方法是反变形法。焊接过程中应确定好焊接的结构大小和位置。但是在焊接中，这种方法很难适应所有的焊接问题。因此也可采用剛性固定的方法进行焊接。
另外在焊接中焊接的顺序和组装也应该有一定的规定。合适的焊接顺序也是保证焊接质量的措施之一。在焊接中一般采用上下对角的焊接的顺序，这样不仅可以保证焊接的平直性也能抵消焊接引起的扭曲变形。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。并且应该确保所承受的自重压力的程度足够大，没有失稳和下沉的现象出现。大型的钢结构组装和焊接应该先将焊接完，再进行最后的组装和焊接。焊接过程中应使焊接接头热量均匀，消除应力；也应对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角的尺寸无误。并且形式、大小应该和焊接规范一致。在钢的焊接过程中，不同位置的、顺序的焊接操作都有可能导致焊接边界，所以在焊接过程中，应严格按照焊接的焊接顺序和施工方法来进行钢结构件的焊接。
焊接工艺也应采取合理的方式，一般在进行焊接时。先焊短焊缝，再焊接长焊缝的位置。并且在焊接的时候也应该保持温度的一致性。焊接过程中焊缝数量越多，尺寸越大，焊接时的热输入量也越多，造成的焊接变形也很大。根据焊接工艺选择合适的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应该是能够确保钢结构的整体的承载能力。焊接的节点应在构建截面的对称处。对于节点应选择刚性小的节点形式。由于大型的焊件在焊接时容易由于自身的自重和焊接应力影响焊接质量。所以需用到焊件夹具。以防止工件发生变形。钢结构焊接是借助于能源，使得两个分离的物体产生原子以及分子之间的结合而连接成一个整体的过程。结构为钢材时，主要的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、自保护焊、埋弧焊、螺柱焊、电焊等等。手工电弧焊是依靠手工操作焊条进行焊接的一种电弧焊。手工电弧焊的原理是由焊条和焊件两个电极产生电弧，从而产生大量的热量，溶化焊条和焊件。气体保护电弧焊又被称为溶化极气体电弧焊，以焊丝和焊件当作两个极，它们之间产生的电弧热来溶化焊丝和焊件母材，同时向焊接区域送入保护气体，使得电弧、溶化的焊丝、熔池及附近的母材与周围的空气隔开，焊丝会自动送进，在电弧的作用下不断地溶化，从而形成焊缝金属。它的最大的特点就是速度快，效率高。自保护焊又被称作无气体保护电弧焊，由于自动焊接的特点，所以焊接效率极高，操作也是十分的方便。埋弧焊是电弧在可溶化的颗粒状焊剂覆盖下燃烧的一种电弧焊。除了能起到保护作用的同时，由于与溶化金属发生冶金反应，所以会影响焊缝金属的化学成分。 采取合适的热处理措施，不仅能够消除应力和变形，而且也能防止裂纹的产生。焊接前应进行预热，预热可降低焊缝金属和热影响区的冷却速度。
焊接过程中的钢结构的材料也会造成焊接变形。对于不同的钢结构材料，它们的钢结构膨胀程度存在着一定的差异性。所以在焊接是钢结构的不同程度的膨胀都会产生焊接变形，严重的影响到焊接的质量。
合理的焊接温度也是保证焊接质量的措施之一。在焊接时，随着温度的不断提高，当温度达到金属熔点时，不同类型的金属材料膨胀程度存在着较大的差异，当一种金属达到熔点时，会使邻近的金属产生一定的膨胀，从而造成了一定程度上的变形。
3钢构件焊接变形的矫正方法
一般的情况下，变形矫正经常用的方法主要有这两种，机械矫正与火焰矫正。机械矫正金属容易冷作硬化，消耗材料的塑性储备，只能用于塑性良好的材料，不允许对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。并且在机械矫正中会用到专用的大型的油压机、水压機等等。火焰矫正方法一般难以操作，以及矫正温度很难控制，所以在矫正的过程中需要非常丰富的实践经验。火焰矫正需要采用气焊悍柜，不需要专门的设备，方法比较简单，也比较机动。火焰矫正的原理是根据金属热胀冷缩的物理性能，当钢材受热时在各个方向伸长，冷却到原来的温度时，除收缩到没有加工之前的长度，钢材还会继续收缩一部分，这样就导致了收缩后的长度比加热前的短。所以对变形的凸面进行适当的火焰加热升温，冷却时的冷缩应力，使得钢结构件的内部纤维受拉伸的塑性收缩，从而去达到矫正焊接变形的效果。操作流程一般是先火焰加热，使得钢结构件升温，然后慢慢冷却，或者用大锤敲打矫正变形。这种矫正方法的好坏一般在于加热的位置和范围。由于钢结构件有着很好的导热性，如果加热的速度比较慢的话会造成构件的受热区范围扩大。一般在加热的时候是通过调整火焰的温度来控制的。如果加热的温度不高会导致加热的世纪过于长，加热的范围广，因此达不到好的矫正效果。实际的加热需要用高温（700左右摄氏度）的火焰加热，让钢结构件能够快速的达到红热状态。对加热区的范围大小的选择也应该谨慎，加热区过大会造成冷缩后的变形，幅度过大。即使进行了矫正也还会产生负变形。加热区过小又达不到矫正目的。
4结语
由于影响钢结构变形的因素比较多，因此在大多数的情况下，通过采取适当的焊接设计的措施和技术措施都是必要的，可以有效的控制钢结构的焊接变形，保证能达到焊接所必须的质量。在钢结构的焊接变形质量控制与管理的分析与研究中，应在焊接成因分析的基础上，做好对真正成因的性质分析。应从焊接变形产生的根源来有效的做好钢结构焊接的质量控制与管理，从而保证钢结构的焊接质量。除此之外对钢结构的焊接变形矫正也是钢结构质量控制与管理的措施之一。在钢结构的焊接过程中，只有进行事前、事中、以及事后的焊接变形预防与矫正，才能够保证后续的施工质量的要求。在焊接技术快速发展的今天，关于钢结构焊接变形质量控制与管理的分析与研究越来越扮演者举足轻重的作用。
参考文献
[1]中冶集团建筑研究总院主编.钢结构焊接规范（GB50661-2011）[S].
[2]冶金工业部建筑研究院主编.钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205-2001）[S].
[3]张伟东.浅谈钢结构施工中的质量缺陷和控制措施[J].山西建筑，2007，33（16）：235-236.
[4]《机械工程标准手册》编委会.机械工程手册（焊接与切割卷）[M].北京：中国标准出版社，2001.