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浙江江能建设有限公司
摘要：在中小型水工金属结构的制作与安装过程中，经常容易出现材料结构的焊接变形问题，但是这些构件只有达到规定的设计要求与规程规范，才能保证中小型水工金属结构产品的性能与安全性要求。本文就针对中小型水工金属结构焊接变形的控制与火焰矫正法进行分析。
关键词：中小型水工金属结构焊接；变形控制；火焰矫正
主轨、反轨、门梁、门楣等细长结构的焊接构件是中小型水工金属结构的主要构件，其主要的结构设计与受力要求大多是非对称的H型组合工字钢梁。在对这些构件的制作与安装过程中，由于其自身结构要求及焊接工艺等问题，极容易出现构件焊接后变形，造成平直度不达标等问题，影响构件的使用。所以，针对这些中小型水工金属的焊接变形，应该做出控制，并用火焰矫正的方法进行修正。
一、中小型水工金属结构焊接变形的种类与形成原因
（一）角变形
中小型水工金属结构焊接的角变形主要表现为主、反轨工作面板、后翼板，主梁前、后翼板在焊接后呈现出的龟背型变形。角变形产生的主要原因是在构件焊接的过程中，焊接过程产生的热量使构件焊接面产生了一定程度热膨胀，当焊接完成后，热胀冷缩的效果使构件焊接面向内紧缩，使构件出现为龟背型的变形。
（二）纵、横向收缩
纵、横向收缩主要是指中小型水工金属结构在焊后尺寸在纵向、横向上减小。这种现象产生的原因是在构件对接焊接过程中，焊缝对构件金属成分的侵蚀而造成的，焊接过程中无形减少了焊接构件的原尺寸，造成构件焊接后在尺寸上减小。
（三）波浪变形
波浪变形是主、反轨工作面板、后翼板与主梁前、后翼板在焊接后呈现波浪状变形的水工金属结构焊接变形。这种变形的产生，主要是由于在这些水工金属构件焊接顺序上安排不合理以及焊接不到位造成的。焊接不到位使金属结构因为焊接的焊缝、自身受力等缘故产生了变形，而焊接顺序不合理使金属构件的变形呈现出波浪状的外观[1]。
（四）扭曲变形
扭曲变形表现为中小型水工金属结构在焊接后产生麻花型变形。这种变形产生是在某一个金属结构构件焊接过程中，对其焊接时间安排的不够合理，使构件在焊接后由于热胀冷缩等缘故，向多个方向发生变形，也就是麻花型变形。
二、中小型水工金属结构焊接变形的控制方法
通过对中小型水工金属结构焊接出现的各种变形进行分析，追溯其形成的根源，从源头下手，就能够制定合理的焊接工艺流程，有效地避免出现结构焊接变形的问题。
（一）预置反变形量
在中小型水工金属结构焊接变形的角变形与纵、横向的收缩都是由于对原来设定的金属构件产生了一定的程度的材料内部损耗而产生的。针对角变形的产生，可以在焊前装配时，预置反方向的变形量抵消焊接变形，比如主梁腹板V型坡口单面对接时，8-12m厚的钢板预置3-4mm，基本就能消除角变形。而纵、横向的收缩可以通过在焊前对材料多准备出一定纵横向量来抵消[2]。
（二）合理利用装配
中小型水工金属结构的装配顺序也是影响焊接变形的一个重要因素。因为各个水工金属结构构件的受力不同，焊接接口与焊缝也就有着区别。按照正确的装配过程，在装配过程中对水工金属结构构件进行焊接，能够及时地分辨出不同构件需要焊接的内容，及时调整，避免在焊接后安装产生的变形。
（三）安排焊接顺序
中小型水工金属结构焊接的扭曲变形和波浪变形主要就是因为焊接顺序的不合理而造成的，合理的安排焊接顺序有助于消除中小型水工金属结构焊接的变形。比如在闸门门叶安装时，按照主梁—次梁—底梁—中隔板—上、下隔板—边梁的顺序从构件的中部开始向两端焊接，就减少了拼装焊接过程中的内应力，防止焊接变形。常用的焊接顺序有分段退焊、跳焊、分中对焊、交替焊、分中分段退焊，在安排焊接顺序时，要根据工作的实际，选择不同的焊接顺序[3]。
三、中小型水工金属结构焊接变形的火焰矫正的几种方法
中小型水工金属结构焊接中，虽然通过采取各种控制手段，能够一定程度地减少结构焊接的变形。但在实际工作中，由于种种因素，结构焊接的变形现象会经常出现，超过规范使用的变形范围，必须对其进行矫正。火焰矫正法使用设备少，成本低，正适用于中小型水工金属结构焊接变形的处理[4]。
（一）点状加热法
点状加热法主要使用于主梁、撑腹板的波浪变形。在矫正波浪变形中，用点状加热法配合手锤，在构建凸起的波峰进行加热敲击来进行矫正。在点状加热法中，加热点的直径一般控制在50-90mm，如果钢板厚度或者波浪面积较大，也应根据实际情况进行调整。在矫正过程中，烤嘴围绕波峰做旋转运动，温度适宜控制在600℃-700℃，手锤位置放置在加热区边缘，以大锤对手锤进行敲击，挤压加热区金属，使其在冷却收缩后被拉平，实现矫正的目的。
（二）线状加热法
线状加热法适用于主、反轨、主梁前、后翼缘板的角变形以及弯曲变形的矫正。在产生角变形的翼缘板上，对准焊缝外纵向线状加热，温度控制在600℃左右（表现为钢板呈暗红色），加热范围控制在焊脚范围内，即可矫正角变形；而在弯曲变形的翼缘板上，对准纵长焊缝，从中间向两端进行加热，两条加热带同步进行，就能矫正弯曲变形。在线状加热法过程中，不应在同一位置反复加热[5]。
（三）三角形加热法
三角形加热法主要应用在较大范围的变形上，比如主梁、撑的弯曲变形，加热三角形的宽度基本不超过板厚的2倍，三角形横向加热的宽度一般在20mm-90mm之间，根据板材厚度的实际可以作出一定调节。矫正主梁、撑的弯曲变形，可以在腹板上进行三角形加热，加热过程从宽度中间向两边扩展，通过这种加热方式能够有效的矫正主梁、撑的弯曲变形。
四、中小型水工金属结构焊接变形的火焰矫正的注意事项
火焰矫正能够有效解决中小型水工金属结构焊接变形问题，但不恰当的矫正方式反而可能会叠加金属结构构件的焊接内应力和负载内应力，降低构件的承载安全系数，所以应该合理正确的使用火焰矫正法，以达到解决水工金属结构焊接变形问题的目的。
（一）合适的火焰温度范围
在火焰矫正中，一定要控制火焰的温度，合适的温度基本在600℃左右，表现为钢板微显暗红色。过低的温度使钢材内部变化不明显，不能实现火焰矫正的目的，而过高的温度会引起金属结构变脆，韧性降低，使钢材的安全承载系数受到影响[6]。
（二）合适的受热点与加热方式
在火焰矫正的过程中，中小型水工金属结构构件的受热点应该避开主梁最大应力截面，以免对主梁受力能力产生不良影响。同时，在一个截面的受热面积不能过大，可以多選几个截面，分别进行受热。另外，不能在中小型水工金属结构
构件同一位置反复多次加热，以免影响构件的内应力。
结语：
中小型水工金属结构焊接变形是一个难以避免但能够有效解决的问题，在焊接过程中通过适当的控制方法可以减少出现焊接变形的可能性；在出现焊接变形后，通过合适的火焰矫正方法，能够有效解决中小型水工金属结构焊接变形的问题。
参考文献：
[1]张合理.论水工金属结构产品的焊接检验[J].现代商贸工业，2013，12：184-185.
[2]孔小青.水工金属结构焊接生产中的劳动保护和安全技术[J].科技风，2010，17：194-195.
[3]孔小青.水工金属结构焊接质量的管理[J].中国新技术新产品，2010，23：127.
[4]王玉香，张瑞华.刍议水工金属结构制造质量保证体系[J].黑龙江水利科技，2010，5：160-161.
[5]饶向阳，陈雁鸣，李野荒等.埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，6.
[6]韩炜，李日光，梁树泉等.水工金属结构焊缝的无损检测[J].人民珠江，2011，1：77-78.
摘要：在中小型水工金属结构的制作与安装过程中，经常容易出现材料结构的焊接变形问题，但是这些构件只有达到规定的设计要求与规程规范，才能保证中小型水工金属结构产品的性能与安全性要求。本文就针对中小型水工金属结构焊接变形的控制与火焰矫正法进行分析。
关键词：中小型水工金属结构焊接；变形控制；火焰矫正
主轨、反轨、门梁、门楣等细长结构的焊接构件是中小型水工金属结构的主要构件，其主要的结构设计与受力要求大多是非对称的H型组合工字钢梁。在对这些构件的制作与安装过程中，由于其自身结构要求及焊接工艺等问题，极容易出现构件焊接后变形，造成平直度不达标等问题，影响构件的使用。所以，针对这些中小型水工金属的焊接变形，应该做出控制，并用火焰矫正的方法进行修正。
一、中小型水工金属结构焊接变形的种类与形成原因
（一）角变形
中小型水工金属结构焊接的角变形主要表现为主、反轨工作面板、后翼板，主梁前、后翼板在焊接后呈现出的龟背型变形。角变形产生的主要原因是在构件焊接的过程中，焊接过程产生的热量使构件焊接面产生了一定程度热膨胀，当焊接完成后，热胀冷缩的效果使构件焊接面向内紧缩，使构件出现为龟背型的变形。
（二）纵、横向收缩
纵、横向收缩主要是指中小型水工金属结构在焊后尺寸在纵向、横向上减小。这种现象产生的原因是在构件对接焊接过程中，焊缝对构件金属成分的侵蚀而造成的，焊接过程中无形减少了焊接构件的原尺寸，造成构件焊接后在尺寸上减小。
（三）波浪变形
波浪变形是主、反轨工作面板、后翼板与主梁前、后翼板在焊接后呈现波浪状变形的水工金属结构焊接变形。这种变形的产生，主要是由于在这些水工金属构件焊接顺序上安排不合理以及焊接不到位造成的。焊接不到位使金属结构因为焊接的焊缝、自身受力等缘故产生了变形，而焊接顺序不合理使金属构件的变形呈现出波浪状的外观[1]。
（四）扭曲变形
扭曲变形表现为中小型水工金属结构在焊接后产生麻花型变形。这种变形产生是在某一个金属结构构件焊接过程中，对其焊接时间安排的不够合理，使构件在焊接后由于热胀冷缩等缘故，向多个方向发生变形，也就是麻花型变形。
二、中小型水工金属结构焊接变形的控制方法
通过对中小型水工金属结构焊接出现的各种变形进行分析，追溯其形成的根源，从源头下手，就能够制定合理的焊接工艺流程，有效地避免出现结构焊接变形的问题。
（一）预置反变形量
在中小型水工金属结构焊接变形的角变形与纵、横向的收缩都是由于对原来设定的金属构件产生了一定的程度的材料内部损耗而产生的。针对角变形的产生，可以在焊前装配时，预置反方向的变形量抵消焊接变形，比如主梁腹板V型坡口单面对接时，8-12m厚的钢板预置3-4mm，基本就能消除角变形。而纵、横向的收缩可以通过在焊前对材料多准备出一定纵横向量来抵消[2]。
（二）合理利用装配
中小型水工金属结构的装配顺序也是影响焊接变形的一个重要因素。因为各个水工金属结构构件的受力不同，焊接接口与焊缝也就有着区别。按照正确的装配过程，在装配过程中对水工金属结构构件进行焊接，能够及时地分辨出不同构件需要焊接的内容，及时调整，避免在焊接后安装产生的变形。
（三）安排焊接顺序
中小型水工金属结构焊接的扭曲变形和波浪变形主要就是因为焊接顺序的不合理而造成的，合理的安排焊接顺序有助于消除中小型水工金属结构焊接的变形。比如在闸门门叶安装时，按照主梁—次梁—底梁—中隔板—上、下隔板—边梁的顺序从构件的中部开始向两端焊接，就减少了拼装焊接过程中的内应力，防止焊接变形。常用的焊接顺序有分段退焊、跳焊、分中对焊、交替焊、分中分段退焊，在安排焊接顺序时，要根据工作的实际，选择不同的焊接顺序[3]。
三、中小型水工金属结构焊接变形的火焰矫正的几种方法
中小型水工金属结构焊接中，虽然通过采取各种控制手段，能够一定程度地减少结构焊接的变形。但在实际工作中，由于种种因素，结构焊接的变形现象会经常出现，超过规范使用的变形范围，必须对其进行矫正。火焰矫正法使用设备少，成本低，正适用于中小型水工金属结构焊接变形的处理[4]。
（一）点状加热法
点状加热法主要使用于主梁、撑腹板的波浪变形。在矫正波浪变形中，用点状加热法配合手锤，在构建凸起的波峰进行加热敲击来进行矫正。在点状加热法中，加热点的直径一般控制在50-90mm，如果钢板厚度或者波浪面积较大，也应根据实际情况进行调整。在矫正过程中，烤嘴围绕波峰做旋转运动，温度适宜控制在600℃-700℃，手锤位置放置在加热区边缘，以大锤对手锤进行敲击，挤压加热区金属，使其在冷却收缩后被拉平，实现矫正的目的。
（二）线状加热法
线状加热法适用于主、反轨、主梁前、后翼缘板的角变形以及弯曲变形的矫正。在产生角变形的翼缘板上，对准焊缝外纵向线状加热，温度控制在600℃左右（表现为钢板呈暗红色），加热范围控制在焊脚范围内，即可矫正角变形；而在弯曲变形的翼缘板上，对准纵长焊缝，从中间向两端进行加热，两条加热带同步进行，就能矫正弯曲变形。在线状加热法过程中，不应在同一位置反复加热[5]。
（三）三角形加热法
三角形加热法主要应用在较大范围的变形上，比如主梁、撑的弯曲变形，加热三角形的宽度基本不超过板厚的2倍，三角形横向加热的宽度一般在20mm-90mm之间，根据板材厚度的实际可以作出一定调节。矫正主梁、撑的弯曲变形，可以在腹板上进行三角形加热，加热过程从宽度中间向两边扩展，通过这种加热方式能够有效的矫正主梁、撑的弯曲变形。
四、中小型水工金属结构焊接变形的火焰矫正的注意事项
火焰矫正能够有效解决中小型水工金属结构焊接变形问题，但不恰当的矫正方式反而可能会叠加金属结构构件的焊接内应力和负载内应力，降低构件的承载安全系数，所以应该合理正确的使用火焰矫正法，以达到解决水工金属结构焊接变形问题的目的。
（一）合适的火焰温度范围
在火焰矫正中，一定要控制火焰的温度，合适的温度基本在600℃左右，表现为钢板微显暗红色。过低的温度使钢材内部变化不明显，不能实现火焰矫正的目的，而过高的温度会引起金属结构变脆，韧性降低，使钢材的安全承载系数受到影响[6]。
（二）合适的受热点与加热方式
在火焰矫正的过程中，中小型水工金属结构构件的受热点应该避开主梁最大应力截面，以免对主梁受力能力产生不良影响。同时，在一个截面的受热面积不能过大，可以多選几个截面，分别进行受热。另外，不能在中小型水工金属结构
构件同一位置反复多次加热，以免影响构件的内应力。
结语：
中小型水工金属结构焊接变形是一个难以避免但能够有效解决的问题，在焊接过程中通过适当的控制方法可以减少出现焊接变形的可能性；在出现焊接变形后，通过合适的火焰矫正方法，能够有效解决中小型水工金属结构焊接变形的问题。
参考文献：
[1]张合理.论水工金属结构产品的焊接检验[J].现代商贸工业，2013，12：184-185.
[2]孔小青.水工金属结构焊接生产中的劳动保护和安全技术[J].科技风，2010，17：194-195.
[3]孔小青.水工金属结构焊接质量的管理[J].中国新技术新产品，2010，23：127.
[4]王玉香，张瑞华.刍议水工金属结构制造质量保证体系[J].黑龙江水利科技，2010，5：160-161.
[5]饶向阳，陈雁鸣，李野荒等.埋弧自动焊在水工金属结构制造中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，6.
[6]韩炜，李日光，梁树泉等.水工金属结构焊缝的无损检测[J].人民珠江，2011，1：77-78.