【摘要】本文分析了钢结构焊接变形的影响因素，着重论述了防治焊接变形的有效措施和方法，以供同仁参考借鉴。
【关键词】钢结构；焊接；变形；防治措施
引言：
现阶段，我国建筑钢结构飞速发展，各种焊接技术和方法日新月异。然而，在实际施工过程中，由于焊接产生的残余变形和残余应力，严重影响着工程的制作精度，进而会影响安装进度、质量甚至会导致承载力的大幅降低。对此，必须全面分析和了解各类焊接变形的成因，并采取一系列有效措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量。
一、钢结构焊接变形概述
所谓焊接变形，就是指钢结构在焊接过程中，由于施焊电弧高温引起的变形，以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。在上述两类变形中，焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素，同时它也是破坏性最强的一种变形类型。
焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形；根据变形的不同特点则可分为：弯曲变形、角变形、扭曲变形、收缩变形、波浪变形以及错边变形。在这些变形类型中，除了波浪变形和角变形属于局部变形之外，其它类型的变形属于整体变形。一般情况下，钢结构发生变形类型多为整体变形。
二、钢结构焊接变形影响因素
焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件是影响焊接变形的两个最根本因素。在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形，这就导致了焊接残余变形。
（一）焊接热变形的影响因素
首先，焊缝数量和断面大小
通常情况下，焊缝的数量越多，断面尺寸越大，焊接变形也就越大。
其次，焊接工艺和方法
在钢结构焊接过程中，不同的焊接方法，往往会产生不同的温度场，因此所形成的热变形也就不相同。一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。二氧化碳气体保护焊焊丝细、电流密度大、加热集中，所产生的变形小。
另外，由于断续焊、连续焊的温度场不同，因而所产生的热变形也不同。连续焊的一般大于断续焊的变形。
再次，焊接参数
所谓的焊接参数就是指焊接电流、电弧电压以及焊接速度。线能量愈大所产生的焊接变形也就越大。一般情况下，焊接变形会随焊接电流以及电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。在上述三个参数当中，电弧电压的作用最为明显，因此，低电压、高速、大电流密度的自动焊变形较小。
最后，材料的热物理性能
不同的材料，导热系数、膨胀系数、比热等各异，因而往往会产生不同的热变形，进而导致焊接变形的不同。
（二）焊接构件刚性系数的影响因素
其一，装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。一般来说，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之则小。
其二，胎夹具的应用。采用胎夹具可以增加构件的刚性，减少焊接变形。
其三，构件的形状和尺寸。随着构件刚性的增加，焊接变形愈小。
三、控制钢结构焊接变形的方法
一般情况下，控制焊接残余变形必须从钢结构构件设计和施工工艺两个方面同时采取措施。
首先，在钢结构构件结构设计上，除了要确保强度和使用性能满足要求之外，还要满足构件制造过程中焊接变形最小及耗费劳动工时最低的要求。焊接工艺是钢结构施工中的重要环节。合理的焊接工艺可以有效减少应力集中，从而减少焊接变形。
其次，为了控制构件焊接变形，必须要采取有效措施。在实际操作过程中，可以将构件分为若干小部件与构件分段，从而使焊接变形分散在各个部件上，便于构件变形的控制与矫正。另外，对每一条主要焊缝，尽可能选择小的焊脚尺寸和短的焊缝，避免焊缝过分集中和交叉布置。除此之外，还要尽可能地采用宽而长的钢板等，这些措施都能够有效降低变形发生的几率，便于矫正处理。
除此之外，控制钢结构构件焊接变形的工艺方法还有以下几种：采用自动埋弧焊和其它气体保护焊工艺；在无装配应力强制下进行构件装配；尽可能合理运用刚性固定法，反变形法；合理选择焊接规范参数和装配焊接顺序。
1、利用装配和焊接顺序来控制变形；
焊接顺序是影响焊接结构变形的主要因素之一，采用合理的装配和焊接程序来减少变形，是一种防止变形发生的好办法。安排焊接顺序时应注意下列原则：
首先，要尽量采用对称焊接。对于具有对称焊缝的工作，最好由成对的焊工对称进行焊接，从而使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。
其次，对某些焊缝布置不对称的结构，应先焊焊缝相对较少的一侧。
再次，依据不同焊接顺序的特点，以焊接程序控制焊接变形量。常见的焊接顺序有分段退焊法、分中分段退焊法、跳焊法、交替焊法以及分中对称法五种。
2、刚性固定法
刚性固定法对于减小变形很有效，而且在进行焊接时不必过分考虑焊接顺序。但是有些大件不容易固定，且焊接完成撤除固定后，焊件还有少许变形和较大的残余应力。一般来说，这种方法适用于焊接厚度小于6mm及韧性较好的薄壁材料，该方法与反变形法配合使用能够达到较好的效果。对于形状复杂、尺寸不大且成批生产的焊件，通常可以设计一个能够转动的专用焊接胎具，防止变形的同时又能提高生产率。另外，在工件较大、数量又不多的情况下，通常可以在容易发生变形的部位临时焊上一些支撑或拉杆，增加工件的刚性，有效减少焊接变形。
3、散热法
散热法也被称为强迫冷却法，就是将焊接处的热量迅速散走，使焊缝附近的金属受热面大大减少，达到减小焊接变形的目的。这种方法相对比较麻烦，一般不宜用于对于淬火倾向大的钢材，否则易裂。
4、锤击焊缝法
所谓锤击焊缝法，就是用圆头小锤对焊缝敲击，以减少焊接变形和应力。锤击时用力要均匀，一般采用0.5Kg―1.0Kg的手锤，其端部为R=3―5mm的圆角。底层和表面焊道一般不锤击，以防止金属表面冷作硬化。
5、反变形法
在焊前进行装配时，预置反方向的变形量为抵消（补偿）焊接变形，这种方法叫做反变形法。
四、钢结构构件焊接变形的矫正
钢结构的建造过程中，尽管在其构件设计和施工工艺上采取了相应措施来控制焊接变形，但由于焊接过程的特点和施工工艺的复杂性，产生焊接变形仍是不可避免的。因此，对出现超出设计要求的焊接变形必须进行矫正。
矫正工艺只限于矫正焊接构件的角变形、弯曲 变形、波浪变形等局部变形，对于构件结构的整体变形如纵向和横向收缩只能通过下料或装配时预放余量来补偿。
其一，机械矫正法
机械矫正法主要是通过利用外力，使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，通过二者的相抵消，从而达到消除焊接变形的目的。这种矫正法一般情况下适用于工字梁、T型梁以及机座等一些简单的小结构。
其二，火焰矫正法
所谓火焰矫正法，就是指利用不均匀的加热使结构获得反向的变形来补偿或者是抵消原来的焊接变形。一般来说，火焰加热的方式有以下三种：
1、点状加热，这种加热即加热区为―圆点；
2、线状加热，即沿直线方向移动或在宽度方向上作横向摆动；
3、三角形加热，顾名思义，加热区域为―三角形。
结语：
综上所述，由于材料、结构以及焊接工艺等因素的影响，钢结构焊接容易发生变形，进而不仅会对钢结构的尺寸精度、外形的美观造成影响，而且还会影响工程质量。因此，在实际操作过程中必须要不断总结经验，积极采用科学合理工艺，尽可能减少构件变形。
