控制钢结构焊接残余应力与变形的措施

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钢结构焊接变形控制措施

钢结构焊接变形控制措施摘要：本文将从钢结构焊接变形的原因入手，介绍钢结构焊接变形的特点和影响，然后探讨钢结构焊接变形的控制措施，包括预制件的设计、焊接工艺的优化、焊接变形的补偿和控制等方面。

通过对这些控制措施的分析和总结，可以为钢结构焊接变形的控制提供一些有益的参考和借鉴，为钢结构的质量和安全性提供保障。

关键词：钢结构；焊接；变形控制；措施焊接过程中由于存在着很多不确定因素，如焊接位置、焊接工艺、焊接顺序以及各种外力的作用等，这些因素会使工件的变形受到抑制和限制，但也会使工件产生变形。

在整个过程中，任何一个环节出了问题，都会使最终的结果偏离设计的要求。

因此，在焊接过程中要采取各种措施来控制焊接变形。

1.反变形法反变形法是利用焊接热过程中工件的局部收缩来抵消或减小焊接件的变形。

这种方法能有效地控制焊接件的变形，是目前最常用的一种控制焊接变形的方法。

（1）反变形法在生产中应用广泛，一般是在钢结构构件上预先留有加工余量，焊接时尽量采用与留有加工余量相同的焊接顺序和焊后反变形的方法来补偿焊后构件的变形。

（2）在结构设计时，充分考虑到结构尺寸与受力情况，尽可能减少结构中过大的不合理尺寸。

例如：为控制梁侧弯，应尽量少设梁高；为控制焊缝收缩变形，应尽量减少焊缝长度和数量；为控制板厚方向产生挠曲，应尽量减少板厚尺寸；为减少角焊缝对整体应力的影响，应尽量缩短角焊缝长度等。

（3）在构件拼装前，用机械方法进行反变形或人工反变形。

例如：在装配前将构件通过调整使其发生一定程度的弯曲或扭转变形，待安装完毕后再恢复到原来的形状。

这种方法适用于尺寸精度要求不高且焊缝数量不多的构件。

（4）采用多道焊接方法。

此法适用于在大厚度上对称焊接要求较高的结构。

2.刚性固定法刚性固定法是指通过合理地安排钢结构构件的焊接顺序和焊接方向，使构件在焊缝上产生的拉应力、压应力和焊后残余变形的方向相反，并通过各种约束措施限制变形的一种方法。

在焊接过程中，我们应该把钢结构构件分为两部分：第一部分是纵向焊缝，第二部分是横向焊缝。

焊接变形的控制措施

焊接变形与应力的控制措施全面分析各因素对焊接变形的影响 ,把握其影响规律 ,即可采取合理的控制措施。

一. 焊缝截面积的影响焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。

焊缝面积越大 ,冷却时收缩引起的塑性变形量越大 ,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的 ,而且是起主要的影响 ,因此 ,在板厚相同时 ,坡口尺寸越大 ,收缩变形越大。

1.2 焊接热输入的影响一般情况下 ,热输入大时 ,加热的高温区范围大 ,冷却速度慢 ,使接头塑性变形区增大。

1.3 焊接方法的影响多种焊接方法的热输入差别较大 ,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中 ,除电渣以外 ,埋弧焊热输入最大 ,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下 ,收缩变形最大 ,手工电弧焊居中 ,ＣＯ2气体保护焊最小。

1.4 接头形式的影响在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时 ,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。

常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。

1)表面堆焊时 ,焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束 ,而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束 ,因此 ,变形相对较小。

2)Ｔ形角接接头和搭接接头时 ,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似 ,其横向收缩值与角焊缝面积成正比 ,与板厚成反比。

3)对接接头在单道 (层 )焊的情况下 ,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大 ,在单面焊时坡口角度大 ,板厚上、下收缩量差别大 ,因而角变形较大。

双面焊时情况有所不同 ,随着坡口角度和间隙的减小 ,横向收缩减小 ,同时角变形也减小。

1.5 焊接层数的影响1)横向收缩 :在对接接头多层焊接时 ,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律 ,第一层以后相当于无间隙对接焊 ,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似 ,因此 ,收缩变形相对较小。

2)纵向收缩 :多层焊接时 ,每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多 ,加热范围窄 ,冷却快 ,产生的收缩变形小得多 ,而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束 ,因此 ,多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多 ,而且焊的层数越多 ,纵向变形越小。

建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制3篇

建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制3篇建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制1建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制建筑钢结构作为施工中常用的一种结构材料，在工程中扮演着至关重要的角色。

随着工程结构的不断复杂化和精度的提高，建筑钢结构在建设中所遭受的挑战也越来越多。

其中，建筑钢结构焊接残余应力的问题已经成为制约其使用的重要性问题之一。

焊接残余应力会导致结构失去平衡、刚度降低、易发生疲劳断裂和变形，甚至引发塑性坍塌等重大事故，因此建筑钢结构焊接残余应力的预测与控制显得十分必要。

有限元方法是当下理论分析的一种重要方法，它将一个复杂的结构分割成有限个单元，用数学模型对每一个单元进行分析。

通过运用计算机模拟技术，可以对建筑钢结构焊接残余应力进行有限元模型计算，既能够确定焊接残余应力的大小和分布情况，也可通过改变焊接工艺和条件的相应参数，从而实现焊接残余应力的控制的目的。

建筑钢结构焊接残余应力的预测与控制，离不开正确的计算方法和理论支持。

首先需要标准化设计和施工操作，遵守焊接规范和标准，保证焊接工艺符合设计和建设要求。

同时还应根据工程实际情况进行参数分析和优化设计，确保结构牢固、稳定，最大程度地减少焊接残余应力对建筑钢结构的危害。

对于建筑钢结构的设计者和工人而言，掌握一定的实际技能及理论知识显得尤为重要。

他们需要对材料的物理特性和焊接工艺进行充分了解，熟练掌握相关的计算方法和理论，从而能在实践中发挥更大的作用。

在建筑钢结构施工过程中，应配备专业焊接技术人员，使用适当的材料和设备，采用有效的检测和控制措施，来降低建筑钢结构焊接残余应力的风险。

总之，建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测和控制是现代建筑工程中一项非常重要的技术，它对于保障人民生命财产安全起到了至关重要的作用。

随着建筑行业的不断发展，有限元方法也将不断完善，我们有理由相信，通过我们的不懈努力，建筑结构焊接技术必将取得更好的发展与应用在建筑钢结构焊接工程中，焊接残余应力是一个非常重要的问题。

焊接残余应力与变形的成因及控制措施研究

科学论坛
獬辫
张军元郭睿涵
（武威职业学院７３３０００）
焊接残余应力与变形的成因及控制措施研究
摘要：在焊接过程中，由于焊件的局部加热，同时随着热源的移动，构件上各处的温度是变化的，导致焊件受热不均匀、焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件刚性拘束等众多因素的影响，致使影响焊接应力与变形的因素，使得焊后焊件中存在焊接残余应力和变形。本文探讨焊件残余应力与变形
区外，防止应力叠加，影响结构的承载能力。四是采用局部降低刚度的方法，使焊缝能比较自由的收缩。五是采用合理的接头形式，尽量避免采用搭接接头。（２）工艺措施。一是合理选择装配顺序和焊接顺序，以调整焊接残余应力的分布。二是缩小焊接区与结构整体之间的温差。三是降低接头的拘束度。四是采取锤击法减小焊接残余应力。除此之外，还可以采取热处理法、机械拉伸法、温差拉伸法及振动法等，来消除焊接残余应力。总之，在焊接时，一定要了解结构的焊接工艺，合理的控制焊接残余应力与变形，不断地提高焊接产品质量和生产率。一参考文献：
件刚性拘束等因素。焊接残余应力不仅会直接导致各种焊接残余变形，影响到焊接结构的形状尺寸精度，而且还会降低焊接结构的抗拉强度、疲劳强度、刚度及受压件的稳定性等，严重影响焊接结构的力学性能和安全使用性能。而焊接残余变形与残余应力同时残存于焊接结构中。焊接残余变形会造成构件形状和尺寸的变化，还会影响后续机械加工，严重的可能会影响其结构的承载能力。由此，探讨焊接残余应力与变形的成因及控制措施，从而保证焊接产品的质量和生产率的提高。

钢结构施工中焊接变形原因分析及改进措施

钢结构施工中焊接变形原因分析及改进措施发布时间：2021-06-28T15:18:18.343Z 来源：《工程管理前沿》2021年2月6期作者：周道昌[导读] 钢结构的广泛应用，使得社会对焊接技术的要求越来越高周道昌32091119700107****摘要：钢结构的广泛应用，使得社会对焊接技术的要求越来越高。

目前，传统的焊接技术仍在使用，焊接技术的创新发展是开发一种高无污染安全的工艺，为工业发展保驾护航。

本文通过对焊接过程的全面分析，分析了焊接变形的影响因素，供相关人员参考。

关键词：焊接工艺简介;运用;创新1、焊接变形概述我国钢材规格、型号、品种等具有多样性和复杂性的特点。

从整体上看，与发达国家相比，我国的综合素质还存在一定的差距。

高钢结构的变形主要分为两类，即整体变形和局部变形。

整体变形是指结构的整体尺寸和结构的变化，局部变形是指钢的局部变形。

在同一种钢中，一种变形方法可以单独发生，也可以采用两种变形方法的组合。

如果出现这种现象，将严重影响钢结构的形状和稳定性，并产生一系列的安全隐患。

2、钢结构焊接变形的种类和起因2.1、材料和温度不同的钢材料具有不同的熔点和不同的热胀冷缩系数。

焊接加热对温度控制有较高的要求。

温度有高有低，尤其是当温度即将超过金属的熔点时。

它的膨胀效果是完全不同的。

这种差异的影响也称为变形。

即使是同一种金属，焊接处的膨胀和周围环境在加热时也会发生变化，从而引起变形。

2.2、焊接方法和顺序即使是相同的钢结构，不同部位的承载能力也是不同的。

焊接时采用不同的方法，焊接顺序也不同。

例如，如果较弱的负荷部分优先焊接，重负荷部分的变形将会被扭曲受到影响。

2.3、选择不同的焊缝位置焊缝的具体位置对钢结构的整体承载性能有很大的影响。

在不同的位置，会产生不同的焊接变形。

因此，在具体的焊接操作中，焊接人员必须具有丰富的焊接经验，首先分析整体的承载能力，选择合适的位置完成焊接，并有效避免各种变形的发生。

钢结构焊接变形的成因与措施

钢结构焊接变形的成因与措施摘要：钢结构是由型钢和钢板等钢材经焊、铆或螺栓连接而形成的一种结构。

与其他结构相比，这种结构具有载重大、架设简便等优点，再加上工期短、工艺简单，因此被广泛应用于高度和跨度较大的结构，以及可拆卸的结构等等。

但是，由于固体具有在外力作用下改变形状的基本性质，钢结构普遍存在着变形问题。

这些变形问题可分为两种基本形式：不同轴向的弯曲和一些扭转变形。

在施工过程中，很多外界因素都会造成钢结构变形，其中，焊接变形最为常见，而且可以通过优化工艺来减少和避免。

关键词：钢结构；焊接变形；成因；措施1焊接变形的基本形式（1）纵横变形。

这种焊接变形是指当温度降低金属收缩时，以焊缝为坐标原点，钢结构在它的纵横轴上产生的变形。

（2）横向变形。

受热不均是板材产生横向变形的主要原因，由于板材在焊接过程中，每个部分承受的热量均不相同，且焊接的过程也各不相同，所以，在焊接结束后，板材进行冷却收缩时，其在横向的收缩力并非均匀分布，这样横向变形便产生了。

（3）错边变形。

当施工人员对钢结构的加热不均匀时，构件收缩程度就会不相同，从而使焊缝处的构件在长度和宽度方面也就不能完全相同，形成错边变形。

（4）挠曲变形。

两个焊缝处不能产生相同的焊接变形结果，就会给人感官上的扭曲感觉，即形成挠曲变形。

（5）波浪式的变形。

焊缝处有自己的内应力，这种内应力可以在焊接处产生一种波浪式的外在表现形式，即波浪式的变形。

2钢结构焊接变形成因2.1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。

2.2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。

钢结构的焊接残余应力与消除方法

钢结构的焊接残余应力与消除方法摘要：钢结构在焊接的过程中，经常会有焊接参与应力的存在，这会对其总体的施工质量及使用质量产生一定的影响，为了消除这种焊接残余应力，要对其形成原因及影响因素进行分析，在此基础上提出相关的消除措施，本文就针对此予以简单分析。

关键词：钢结构；焊接残余应力；消除在钢结构的施工过程中，其中一种非常重要的施工工艺就是焊接，这是一个非常复杂的过程，其中涉及到力学、冶金、传热、电弧物理等各个学科的，在进行钢结构的焊接时，为了保证其焊接质量及各种使用性能参数，对其焊接残余应力的产生原因进行分析，并提出相关的消除方法是非常必要的。

一、焊接残余应力的概念在进行钢结构中的相关构件的焊接时，会产生一定的内应力即焊接应力，而这种焊接应力的作用时间的长短是有一定的区别的，按照其作用时间的长短有焊接残余应力与焊接瞬时应力的区别，焊接瞬时应力的作用会在焊接之后的短时间内消失，而另一部应力会在焊接结束之后残留于构件之中，继续作用，这种焊接应力就是焊接残余应力。

二、钢结构焊接残余应力的产生原因通过试验分析发现，产生焊接残余应力的原因是多种多样的，对其主要的产生原因进行分析，可以得出以下几点：（1）焊接方法及焊接顺序的不合理会导致焊接残余应力的出现，尤其是对于一些焊接部位较多，焊接程序复杂的构建来说，采用不同的焊接顺序进行焊接，最终产生的焊接应力也是不尽相同的。

（2）焊接工艺参数设置不合理，在构件的焊接过程中，需要综合考虑构建的结构、材质、厚度等各种因素才能进行焊接方法的选择及焊接参数的设置，否则很容易在焊接的过程中形成凹坑、气孔、裂纹等缺陷。

（3）焊缝的位置及数量分布的不合理，如果在构件的焊接过程中具有较多的封闭焊缝，并且不同焊缝的疏密程度具有较大差别，甚至出现焊缝的相互交叉，这种现象的存在，很容易导致较大焊接残余应力的产生。

（4）焊缝的接头形式、尺寸等设计不合理，焊缝尺寸的大小与焊接应力的大小有着直接的关系，并且焊接间隙、焊接坡口形式、焊接零件之间的搭接方式等都会对焊接残余应力的大小产生直接的影响。

浅谈钢结构焊接残余应力及焊接变形控制

浅谈钢结构焊接残余应力及焊接变形控制钢结构焊接在安装过程中较为常见，焊接连接在具有其独特的优点的同时，也存在着其不可避免的缺陷，即焊接残余应力及焊接变形。

本文就施工现场的工艺钢结构及炉壳焊接，结合连续退火炉结构安装工程实际，浅谈焊接的残余应力及焊接变形的原因，以及现场施工过程中如何控制及解决办法。

标签：钢结构;焊接;应力;变形;控制措施【Abstract】Steel structure welding is more common in the installation process，welding connection has its unique advantages，but at the same time it also has the inevitable defects，namely welding residual stress and deformation. This article is showing the reasons of residual stress of welding and welding deformation ，and also give methods to control and solve the problem what is said above in the process of the construction site ，according to the scene of the process steel structure and the furnace shell welding，combined with the engineering practice of the furnace structure installation of Continuous Annealing Line.【Key Words】steel structure，welding，stress，deformation ，control measures引言：焊接连接是钢结构主要的连接方法，其优点是构造简单、不削弱构件截面、节约钢材、加工方便、易于采用自动化操作、密封性好、刚度大等特性。

H型钢焊接变形的控制与矫正

H型钢焊接变形的控制与矫正H型钢是一种常用的结构钢材，广泛应用于工业建筑、桥梁和船舶等领域。

焊接是H 型钢加工中的重要工艺，但焊接过程中容易产生变形，影响结构的几何尺寸和力学性能。

控制和矫正H型钢焊接变形是非常重要的。

H型钢焊接变形主要包括热变形和残余变形。

热变形是指在焊接过程中，由于焊缝区域受到高温热源的加热，导致材料膨胀或收缩引起的变形。

残余变形是指焊接完成后，由于焊接温度梯度和残余应力的存在，导致材料产生持久性的变形。

1. 优化焊接参数：通过调整焊接电流、电压和焊接速度等参数，控制焊接时的热输入量，减小热变形。

合理选择焊接顺序和焊接方向，避免在同一位置多次焊接，减少焊接热源对材料的影响。

2. 预热和后热处理：在焊接前进行预热，可以提高焊接接头的刚度和抗变形性能。

在焊接完成后，进行后热处理，通过控制材料的冷却速度，减小残余应力和变形。

预热和后热处理的温度和时间需要根据具体材料和焊接情况进行合理选择。

3. 使用焊接夹具和支撑装置：焊接夹具和支撑装置可以固定H型钢焊接件，并提供额外的支撑力，减小热变形和残余变形。

夹具和支撑装置的设计和使用需要考虑到焊接的位置和角度，确保焊接接头的稳定性和正确性。

4. 控制焊接顺序：对于多点焊接或多道焊接的H型钢结构，合理控制焊接顺序，避免同一位置多次焊接，减少残余应力的积累，并控制热输入和冷却速度，减小变形。

1. 机械矫正：通过施加机械力或采用液压系统，对焊接变形进行压缩或拉伸，恢复原始的几何尺寸。

机械矫正需要根据变形的类型和程度确定矫正的力和方向。

2. 加热矫正：对焊接变形区域进行局部加热，使其超过回复弹性变形的临界温度，然后迅速冷却，使材料发生形状记忆效应，恢复原始的几何形状。

3. 切割和重焊：对于焊接变形严重的H型钢结构，可以考虑采用切割和重焊的方法，重新调整焊接接头的几何尺寸和形状。

需要强调的是，控制和矫正H型钢焊接变形是一项复杂且技术性较高的工作。

在实际操作中，需要根据具体情况制定相应的方案，并通过试验验证其有效性。

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术分析

内燃机与配件0引言焊接是钢结构材料的主要连接方法，其具有操作简单、连接快速以及节约钢材等优点，被广泛地应用于钢结构的连接过程中。

但是在实际的焊接过程中，钢结构的焊接质量会受到多种因素的影响，当没有将这些不利因素控制在合理范围内，就会导致钢结构的焊接质量发生不同程度的降低，甚至导致其焊接质量不合格，无法满足安全生产的要求。

通过对钢结构焊接的整个过程进行系统全面的分析，明确焊接残余应力和变形的形成原因，进而采取有针对性的改善措施，从而确保钢结构的焊接质量符合要求。

1钢结构焊接残余应力的形成分析1.1钢结构材料性能以及力学性能不达标钢结构在进行焊接的过程中，其所受到的焊接加热温度分布不均匀，这就会导致钢结构在横向或纵向梯度上出现一定的残余应力。

钢结构加热温度不均匀主要是由钢结构材料性能以及力学性能不达标造成的，首先，不同的金属材料在受热时的温度感应不尽相同，进而导致结构的比热容发生变化，进而导致焊接部位出现变化；其次，钢结构焊接部位的密度、导热系数以及热膨胀系数等也会对热传导造成影响，进而导致钢结构中出现残余应力。

1.2热源不同热源对于钢结构的焊接质量也具有十分重要的影响，当采用不同的热源进行焊接操作时，就会导致钢结构在焊接过程中的受热情况不同，进而可能导致钢结构中出现残余应力。

在钢结构实际的焊接过程中，当前所采用的热源一般为电能和化学能两种不同的形式，进而在焊接过程中形成电弧焊热源和电子束热源。

当焊接钢结构的过程中，所采用的热源之间存在较大差异时，就会导致在钢结构中形成的温度场也具有明显的区别，进而造成焊接后的钢结构中形成残余应力以及发生不同程度的变形。

1.3其它因素钢结构残余应力的形成除了受到以上两种因素的影响，还会受到其他因素的不利影响，这与钢结构自身的情况和焊接环境具有一定的关系。

当钢结构进行焊接操作之前，对其内部的构件进行一定的轧刹处理，也会对钢结构的焊接过程造成不同程度的影响，进而导致残余应力的出现。

钢结构焊接残余应力的影响因素与控制

钢结构焊接残余应力的影响因素与控制摘要焊接残余应力对钢结构的刚度、稳定性、疲劳性能产生影响。

焊接残余应力的影响因素、控制。

关键词焊接残余应力；因素；控制钢结构焊接是局部被高温加热、熔化，加热区域受热膨胀，随后连续冷却收缩凝固的过程。

过程中焊件存在应力场、温度场和变形场及显微组织状态场的变化，且相互影响。

当产生的热应力、相变应力、超过材料屈服极限时，在焊缝及近焊缝区产生拉应力和母材的压应力在数值上达到自身平衡时的应力状态，称为焊接残余应力。

焊接残余应力沿焊缝横向、纵向及板材厚度方向分布，对钢结构的刚度、稳定性、疲劳性能产生影响。

1 焊接残余应力的影响因素1）焊接热源。

焊接时对焊件进行局部加热，热源中心温度达1600 ℃以上，焊件上每一点距焊缝的距离不同，其温度在瞬间都在变化，温度场随时改变。

且热输入的不均匀性更增加了焊件的温度梯度，影响焊接残余应力的大小。

焊件冷却时一般是在自然条件下进行的，从800 ℃冷却至500 ℃所需的时间t8/5决定热影响区域的金相组织，影响焊接残余应力、应变的大小。

2）焊接材料。

母材的熔化温度Tm高时引起高的焊接残余应力。

线膨胀系数a、弹性模量E、屈服强度σS随温度变化，影响焊接残余应力的大小。

不同的母材其变化的总体规律是：高温条件下线膨胀系数α随温度的增加而呈线性增加；屈服强度σS、弹性模量E根据母材的不同在不同的温度区间呈曲线或直线下降。

3）相变时比容变化。

钢材加热及冷却发生相变引起比容及性能的变化。

一般情况下钢材由奥氏体转变为铁素体、珠光体的温度在700 ℃以上，不影响残余应力。

但随着冷却速度的加快或合金及碳元素的增加，在低温下发生γ-α相变，体积膨胀，产生压缩焊接残余应力。

4）焊接参数。

正常焊接条件下，在保持焊接电流不变的情况下，提高焊接速度，焊接温度场变细长，温度梯度增加，焊接残余应力增大；在保持焊接速度不变的情况下，增大焊接电流，焊接温度场变长且宽，温度梯度增加，焊接残余应力增大。

焊接残余变形的控制措施

焊接残余变形的控制措施摘要焊接残余变形是焊后残存于结构中的变形，是焊接结构生产过程中常常出现的问题。

通过正确的施工，可以减少焊接残余变形。

关键词焊接残余应力残余变形措施1 前言在焊接结构生产过程中，焊接残余变形是经常出现的问题。

焊接残余应力和变形是形成各种焊接裂纹的重要因素，它在一定条件下还会严重影响焊件的强度、刚度、受压时的稳定性、加工精度和尺寸稳定性等等。

为此，采取相应措施以控制焊接变形是十分必要的。

2 焊接残余应力和残余变形的成因钢材在施焊过程中会在焊缝及附近区域内形成不均匀的温度场，焊缝及附近的温度最高可达1600℃以上，由焊缝临近区域向外，温度急剧下降。

不均匀温度场有导致不均匀膨胀的趋势，但施焊后的钢材已经连接成整体，低温区对高温区的变形产生约束，使高温区产生热塑压缩变形，未达到热塑温度的高温区则会产生热压应力，低温区则产生拉应力。

在冷却过程中，低温区先冷却，其收缩变形不受约束，而高温区冷却较慢，后冷却区域的收缩变形将受到先冷却区域的约束，因而使高温区产生拉应力，相反，低温区则产生相应的压应力。

在无外界约束的情况下，焊件内的拉应力和压应力自相平衡。

这种应力称为焊接残余应力，它是一组自相平衡的内应力。

随焊接残余应力的产生，同时也会出现不同方向的不均匀收缩变形，称为焊接残余变形。

如图2—1所示。

3 焊接残余变形的种类及影响变形的因素3.1焊接残余变形的种类常见的焊接残余变形有以下几种：3.1.1收缩变形：分纵向收缩和横向收缩两种，如图3—1所示。

3.1.2弯曲变形：构件焊后发生弯曲变形，如图3—2所示。

3.1.3角变形：焊后构件的平面绕焊缝产生的角位移，常见如图3—3所示。

3.1.4扭曲变形：绕构件轴线扭曲，如图3—4所示。

3.1.5波浪变形：焊后构件呈波浪形，如图3—5所示。

3.1.6错边变形：在焊接过程中，两焊接件的热膨胀不一致，可能引起长度方向上的错边和厚度方向上的错边，如图3—6所示。

焊接残余应力和焊接变形对钢结构的影响以及消除和调整的措施

焊接残余应力和焊接变形对钢结构的影响以及消除和调整的措施摘要：焊接残余应力和焊接变形是钢结构产生变形和开裂的主要原因。

本文以焊接残余应力和焊接变形为对象，分别讨论了残余应力对钢结构刚度、静力强度、疲劳强度、应力腐蚀等的影响，促使结构发生脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀开裂、低温变脆等以及造成的焊接变形的种类。

应采取措施对焊接残余应力和焊接变形加以消除和调整。

关键词：钢结构焊接残余应力焊接变形钢结构是钢材通过一定的设计方法做成构件，构件再通过一定的连接方式连接成的整体结构承力体系或传力体系。

连接方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能。

焊接连接是目前钢结构最主要的连接方式。

但在焊接过程中，在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部的裂缝一旦发生，就容易扩展到整体。

一、焊接残余应力钢材的焊接是一个不均匀的加热和冷却的过程。

在施焊时，焊缝及其附近区域的温度很高，而临近区域温度则急剧的下降，导致不均匀的温度场。

不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，温度低的区域膨胀量小限制了高温度区域钢材的膨胀。

当焊接温度场消失后，构件内部产生应力，这种应力称为焊接残余应力。

（一）焊接残余应力对钢结构的影响1.对钢结构刚度的影响焊接残余应力使构件的有效截面减小，丧失进一步承受外载的能力。

焊接残余应力的存在还会增大结构的变形，降低结构的刚度。

2.对静力强度的影响由于焊接应力的自相平衡，使受压区和受拉区的面积相等。

构件全截面达到屈服强度所承受的外力与无焊接应力的轴心受拉构件全截面达到屈服强度时的应力相等，因此不影响静力强度。

3.对疲劳强度的影响残余应力的存在使应力循环发生偏移。

这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。

当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。

4.对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。

钢结构焊接质量控制

钢结构焊接质量控制钢结构焊接是建筑工程中常见的连接方式，其质量直接影响着整体建筑的安全性和稳定性。

因此，对钢结构焊接质量的控制至关重要。

本文将从焊接前的准备工作、焊接过程中的控制、焊接后的检验、焊接质量问题的处理和质量控制的持续改进等五个方面进行详细阐述。

一、焊接前的准备工作1.1 确定焊接工艺和焊接材料：根据钢结构的材质和要求，选择合适的焊接工艺和焊接材料。

1.2 清理焊接接头：在焊接前，必须对焊接接头进行清理，去除表面的油污、氧化物等杂质，以保证焊接质量。

1.3 预热焊接材料：对于较厚的钢结构，需要进行预热处理，以减少焊接时的热变形和残余应力。

二、焊接过程中的控制2.1 控制焊接电流和电压：根据焊接材料和厚度，合理调节焊接电流和电压，确保焊接熔池的稳定性。

2.2 控制焊接速度和角度：控制焊接速度和角度，避免焊接过快或过慢导致焊缝质量不佳。

2.3 控制焊接温度和保护气氛：在焊接过程中，保持适当的焊接温度和保护气氛，防止氧化等不良影响。

三、焊接后的检验3.1 目视检查焊缝质量：焊接完成后，进行目视检查，检查焊缝是否均匀、无气孔、裂纹等质量问题。

3.2 超声波检测焊缝质量：利用超声波技术对焊缝进行全面检测，确保焊接质量符合标准要求。

3.3 X射线检测焊缝质量：对于重要的焊接部位，可以进行X射线检测，发现焊缝中的隐性缺陷。

四、焊接质量问题的处理4.1 修补焊接缺陷：一旦发现焊接质量问题，及时进行修补，确保焊接质量符合标准要求。

4.2 追踪焊接问题原因：对于频繁出现的焊接质量问题，需要进行深入分析，找出根本原因并加以解决。

4.3 建立质量问题反馈机制：建立质量问题反馈机制，对每一个焊接质量问题进行记录和分析，以避免再次发生。

五、质量控制的持续改进5.1 建立质量管理体系：建立完善的质量管理体系，明确质量控制的责任和流程，确保焊接质量的持续改进。

5.2 培训焊接人员：定期对焊接人员进行培训，提高其焊接技术和质量意识，保证焊接质量的稳定性。

钢结构焊接变形的影响因素与控制措施

钢结构焊接变形的影响因素与控制措施摘要：针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，根据多年的工程实践经验，主要阐述实用焊接变形的影响因素及控制措施和方法。

关键词：焊接变形；影响因素；控制措施焊接变形是焊接结构生产中经常出现的问题,它不但影响焊接结构的尺寸准确和外形美观,而且有可能降低结构的承载能力,引起事故。

当结构件上出现了焊接变形时,就需要花许多工时去矫正。

比较复杂的变形,矫正的工作量可能比焊接工作量还要大。

当变形太大,无法矫正时,就造成了废品。

因此掌握焊接变形的影响因素和规律对控制焊接变形具有十分重要的现实意义。

1焊接变形的影响因素焊接变形可以分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和在室温条件下的残余变形。

影响焊接变形的因素很多，但归纳起来主要有材料、结构和工艺3个方面。

1.1材料因素的影响材料对于焊接变形的影响不仅和焊接材料有关，而且和母材也有关系，材料的热物理性能参数和力学性能参数都对焊接变形的产生过程有重要的影响。

其中热物理性能参数的影响主要体现在热传导系数上，一般热传导系数越小，温度梯度越大，焊接变形越显著。

力学性能对焊接变形的影响比较复杂，热膨胀系数的影响最为明显，随着热膨胀系数的增加焊接变形相应增加。

同时材料在高温区的屈服极限和弹性模量及其随温度的变化率也起着十分重要的作用，一般情况下，随着弹性模量的增大，焊接变形随之减少而较高的屈服极限会引起较高的残余应力，焊接结构存储的变形能量也会因此而增大，从而可能促使脆性断裂，此外，由于塑性应变较小且塑性区范围不大，因而焊接变形得以减少。

1.2结构因素的影响焊接结构的设计对焊接变形的影响最关键，也是最复杂的因素。

其总体原则是随拘束度的增加，焊接残余应力增加，而焊接变形则相应减少。

结构在焊接变形过程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，因此自身为变拘束结构，同时还受到外加拘束的影响。

一般情况下复杂结构自身的拘束作用在焊接过程中占据主导地位，而结构本身在焊接过程中的拘束度变化情况随结构复杂程度的增加而增加，在设计焊接结构时，常需要采用筋板或加强板来提高结构的稳定性和刚性，这样做不但增加了装配和焊接工作量，而且在某些区域，如筋板、加强板等，拘束度发生较大的变化，给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。

焊接应力及焊接变形预防措施

钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。

由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。

本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。

一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。

在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。

这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。

而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。

焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。

二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1.焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。

2 .降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。

(2)工艺措施采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩(机械拉伸或加热拉伸)；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。

钢结构焊接残余应力及变形控制分析

钢结构焊接残余应力及变形控制分析作者：张学英来源：《科学导报·学术》2019年第28期摘要：钢结构的发展中，焊接技术作为其中一项重要的条件，逐渐被广泛应用，具有很多显著的优势，同时也存在很多不足。

钢结构的焊接残余应力以及焊接过程中，存在很多明显的变形问题。

在进行焊接作业的过程中，当出现钢材结构温度不均匀的情况，将会导致钢材结构的焊接残余应力较多，造成一系列的焊接钢结构变形以及开裂的问题，从而严重影响了钢结构的整体施工质量。

所以文章针对钢结构焊接残余应力及变形控制问题进行分析。

关键词：钢结构;焊接残余应力;变形控制;焊接热源前言：随着时代的发展，科学技术水平的快速提高，进一步促进了我国工业的发展。

所以在焊接加工技术方面也在快速的进步，很多现代化的加工技术已经逐渐精良。

在钢结构的加工过程中可以有效地加快操作过程，更加方便快捷，节约大量的钢材。

由于钢结构的焊接中出现参与应力，主要原因在于受热或者冷却的条件严重不均匀，所以造成钢结构出现热胀冷缩的情况，在钢结构的焊接过程中，需要严格控制残余力，同时制定完善的策略。

1 钢结构焊接残余应力和变形问题的概述焊接钢结构时，产生的热应力以及相变应力等都会超出极限，进一步导致钢结构的焊件发生冷却，从而产生没有及时消除应力，这就是焊接残余应力的产生。

在钢结构进行焊接的过程中，由于受到不均匀温度场带来的影响，所以会带来很多局部塑性产生变形，还有很多比容不同组织系统，所以形成了严重的焊接应力和各种变形问题。

钢结构焊接过程中，会给焊接材料产生一定程度的变形，在后期的焊接过程稿中，存在不同部位的开裂和腐蚀问题。

进一步给钢结构焊接件降低使用寿命，导致钢结构的可靠性降低。

在进行钢结构的焊接应力时可以采用小孔法、盲孔法、中子衍射等各种方法，可以快速的了解焊接可连接稳定性和强度。

由于当前的工业化社会发展过程中，钢结构焊接加工技术的在很多领域中被广泛应用，钢结构的焊接加工非常容易产生残余应力，所以钢结构焊接中产生残余应力的根源，在于残余应力存在受热不均匀的问题，从而导致钢结构的焊接存在纵向或者横向的残余应力。

建筑钢结构工程技术 2.5 焊接残余应力和残余变形

焊接残余应力和残余变形一、焊接残余应力和残余变形的成因钢结构的焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。

在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及附近温度最高，达1600℃以上，其邻近区域则温度急剧下降。

不均匀的温度场要求产生不均匀的膨胀和收缩。

而高温处钢材的膨胀和收缩要受到两侧温度较低、胀缩较小的钢材的限制，从而使焊件内部产生残存应力并引起变形，此即通称的焊接残余应力和残余变形。

二、焊接残余应力和残余变形（一）焊接残余应力焊接残余应力按其方向可分为纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力。

1. 纵向残余应力。

图2-38是焊接残余应力的示例。

图2-38（a）是两块钢板平接连接，焊接时钢板焊缝一边受热，将沿焊缝方向纵向伸长。

但伸长量会因钢板的整体性，受到钢板两侧未加热区域的限制，由于这时焊缝金属是熔化塑性状态，伸长虽受限，却不产生应力（相当于塑性受压）。

随后焊缝金属冷却恢复弹性，收缩受限将导致焊缝金属纵向受拉，两侧钢板则因焊缝收缩倾向牵制而受压，形成图2-38（b）所示的纵向焊接残余应力分布。

它是一组在外荷载作用之前就已产生的自相平衡的内应力。

2. 横向残余应力。

图2-38所示两块钢板平接除产生上述纵向残余应力外，还可能产生垂直于长度方向的残余应力。

由图中可以看到，焊缝纵向收缩将使两块钢板有相向弯曲变形的趋势（如图2-38a中虚线所示）。

但钢板已焊成一体，弯曲变形将受到一定的约束，因此在焊缝中段将产生横向拉应力，在焊缝两侧将产生横向压应力，如图2-38（c）所示。

此外，焊缝冷却时除了纵向收缩外，焊缝横向也将产生收缩。

由于施焊是按一定顺序进行，先焊好的部分冷却凝固恢复弹性较早，将阻碍后焊部分自由收缩，因此，先焊部分就会横向受压，而后焊部分横向受拉，形成如图2-38（d）所示的应力分布。

图2-38（e）是上述两项横向残余应力的叠加，它也是一组自相平衡的内应力。

3. 厚度方向残余应力对于厚度较大的焊缝，外层焊缝因散热较快先冷却，故内层焊缝的收缩将受其限制，从而可能沿厚度方向也产生残余应力，形成三相应力场。

焊接钢结构变形和应力控制方法

第2讲焊接钢结构应力和变形控制方法
(4)爆炸法概念:它是利用炸药爆炸时冲击波的能量使产生残余应力的相关区产生塑性变形，从而达到消除残余应力的目的. 缺点:消耗金属材料部分塑性，对低温和动载结构要慎重选用. (5)碾压法(滚压法) 概念:用滚轮施加一定压力在焊缝表面进行滚压，使焊缝金属产生局部塑性变形来减小残余应力或改善其分布的一种方法. 特点: a.适于处理规则焊缝; b.对焊缝组织/力学性能影响不大; c.可与矫形处理同时进行; d.适用于薄壁焊接结构.
——坡口角度(°). (3)角焊缝产生角变形 T形接头角变形包括两个方面: a.开坡口对接焊缝角变形; b.平板堆焊时引起角变形.
第2讲焊接钢结构应力和变形控制方法
三预防和消除焊接残余变形的措施解决焊接变形问题从三方面着手: 1)焊前设计; 2)焊接过程采用工艺措施; 3)焊后采用工艺焊后矫正焊接变形. 1.设计措施 a.尽量选用对称的构件截面/焊缝位置 . b.合理地选择焊缝长度/焊缝数量 . c.尽量减小焊缝截面尺寸 . d.选用轧制型材/锻件/铸件/钣金成形件构成焊接结构 .
第2讲焊接钢结构应力和变形控制方法
在单层焊时其纵向收缩可用下式估算：
x 0.86 10－6 qv L / A
式中
q v ——焊接热输入(J/cm)
焊接热输入用下式计算：
qv＝IU / v
式中:
U——电弧电压(V)； I——焊接电流(A) v——焊接速度(cm／s)
——电弧热效率.
第2讲焊接钢结构应力和变形控制方法
(2)局部热处理作用: a.降低结构残余应力;b.改善焊接接头组织和力学性能. 局部热处理规范: a.JB/T 6046规定-环缝每侧环形加热带宽度应大于容器壁厚2-3倍; b.英国BS2633规定均温带宽度为1.5 (为管壁厚)，加热宽度为2.5;