浅谈钢结构焊接变形的种类与施工方法

浅谈钢结构焊接变形的种类与施工方法
发表时间：2020-10-29T07:44:47.929Z 来源：《防护工程》2020年20期作者：孔银
[导读] 火焰矫正是在轴类零件弯曲的最高点区域内，用氧乙炔焰进行点热，由于加热点受热膨胀，使轴的弯曲程度增大，但立即浇水冷却，工件骤冷收缩，使轴两端上挠，而且上挠量超过加热时增加的弯曲度，超过部分就是矫正量。

山东宏环金宇钢构有限公司山东滕州 277512
摘要：焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到符合产品质量要求。

实践证明，多数变形的构件是可以矫正的，矫正的方法是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。

而不恰当的矫正产生的内应力与焊接内应力和负载应力迭加，会使柱、梁、撑的纵应力超过允许应力，从而导致承载安全系数的降低。

因此在钢结构制造中一定要慎重，尽量采用合理的工艺措施以减少变形，矫正时尽量可能采用机械矫正。

本文探讨旨在对火焰矫正施工的具体方式进行探究。

关键词：钢结构；焊接变形；火焰矫正；施工方法
引言
火焰矫正是在轴类零件弯曲的最高点区域内，用氧乙炔焰进行点热，由于加热点受热膨胀，使轴的弯曲程度增大，但立即浇水冷却，工件骤冷收缩，使轴两端上挠，而且上挠量超过加热时增加的弯曲度，超过部分就是矫正量。

但是火焰矫正需要操作者有非常精密的操作技巧，这也是本文所探讨的主要方向。

1.钢结构焊接变形的原因
1.1热量控制不当
焊接过程其实是对金属材料的一种加热和冷却的过程。

一般情况下通过高温电弧对金属进行操作，但是热量控制是非常关键的环节。

金属会受热产生塑性变形，如果此时热量控制不当，则钢结构会出现热应力变形的情况。

1.2残余应力
残余应力是消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。

机械加工和强化工艺都能引起残余应力，因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。

例如机加工吃刀量过大等，都是导致残余应力变形的主要原因。

1.3其它
这些原因主要是一些非生产阶段的变形，例如运输过程中的磕碰、焊接和组装过程中的过载等。

2.钢结构焊接变形的种类与施工方法
钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。

焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：（1）线状加热法；（2）点状加热法；（3）三角形加热法。

不同部位的施工方法：
以下为火焰矫正时的加热温度（材质为低碳钢）
（1）低温矫正500度～600度冷却方式：水
（2）中温矫正 600度～700度冷却方式：空气和水
（3）高温矫正 700度～800度冷却方式：空气
注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。

16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。

2.1翼缘板的角变形
矫正H型钢柱、梁、撑角变形。

在翼缘板上面（对准焊缝外）纵向线状加热（加热温度控制在650度以下），注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。

线状加热时要注意：（1）不应在同一位置反复加热；（2）加热过程中不要进行浇水。

这两点是火焰矫正一般原则。

角变形的矫正主要目的在于矫正容器各个部位的变形。

一般情况下温度控制在650℃，然后进行线状加热。

淡水加热线的宽
度越大，其横向的收缩程度也会随之提升。

而加热的部位不可利用水来进行冷却，也不能将位置超过焊脚范围内。

只有在条件全部符合的情况下才能有效把握火焰矫正的具体技巧。

2.2柱、梁、撑的上拱与下挠及弯曲
弯曲变形主要针对的是梁、撑部位的弯曲。

方法相对较多。

首先可以利用翼缘板的焊缝，并采用线状加温的方式即可完成。

但是这种方式需要保持两条加热带同步工作，才能减少变形的可能性，且该方式具有相对较大的横向收缩，在操作上难度比较大。

所以现阶段常用的是通过翼缘板的现状加热，在两人的同步配合下由中部向周围延伸后，在进行分层加热。

加热过程中同样要注意到温度的合适情况，并减少浇水的次数。

（1）在翼缘板上，对着纵长焊缝，由中间向两端作线状加热，即可矫正弯曲变形。

为避免产生弯曲和扭曲变形，两条加热带要同步进行。

可采取低温矫正或中温矫正法。

这种方法有利于减少焊接内应力，但这种方法在纵向收缩的同时有较大的横向收缩，较难掌握。

（2）翼缘板上作线状加热，在腹板上作三角形加热。

用这种方法矫正柱、梁、撑的弯曲变形，效果显著，横向线状加热宽度一般取20―90mm，板厚小时，加热宽度要窄一些，加热过程应由宽度中间向两边扩展。

线状加热最好由两人同时操作进行，再分别加热三角形，三角形的宽度不应超过板厚的2倍，三角形的底与对应的翼板上线状加热宽度相等。

加热三角形从顶部开始，然后从中心向两侧扩展，一层层加热直到三角形的底为止。

加热腹板时温度不能太高，否则造成凹陷变形，很难修复。

注：以上三角形加热方法同样适用于构件的旁弯矫正。

加热时应采用中温矫正，浇水要少。

2.3柱、梁、撑腹板的波浪变形
波浪变形是目前常见的变形，这种情况下矫正的关键部分在于对波峰的凸起进行测量，然后再根据实际的情况和需求采取不同的加热方法，比如圆点加热法。

而目前，对于波浪变形，常用的加热法是点状加热法，通过一个加热点进行热量扩散，并可以利用手锤的击打来挤压金属，让其产生形变，并在冷却后完成矫正。

这一环节中的热量要严格控制，要低于750℃。

为了方式产生过大的收缩盈利，可以利用注水冷却的方式进行辅助。

矫正波浪变形首先要找出凸起的波峰，用圆点加热法配合手锤矫正。

加热圆点的直径一般为50～90mm，当钢板厚度或波浪形面积较大时直径也应放大，可按d＝（4δ＋10）mm（d为加热点直径；δ为板厚）计算得出值加热。

烤嘴从波峰起作螺旋形移动，采用中温矫正。

当温度达到600～700度时，将手锤放在加热区边缘处，再用大锤击手锤，使加热区金属受挤压，冷却收缩后被拉平。

矫正时应避免产生过大的收缩应力。

矫完一个圆点后再进行加热第二个波峰点，方法同上。

为加快冷却速度，可对Q235钢材进行加水冷却。

这种矫正方法属于点状加热法，加热点的分布可呈梅花形或链式密点形。

注意温度不要超过750度。

3.火焰矫正过程中的注意事项
火焰矫正虽然对于钢结构焊接变形有着显著的控制作用，但是其本身也有一定的注意事项。

所以在实际的工作中，首先要利用一些正确的措施来减少变形的可能性，采用物理性矫正。

如果在矫正效果差时再使用火焰矫正。

而火焰矫正本身对于技术的要求比较高，且焊接线的能量也会对变形的控制产生一定的影响。

另外，对于装配焊接的顺序也有严格的要求，防止在矫正的过程中出现二次的波浪变形，辅以合理的温度，才能保障火焰矫正的实际效果。

为了避免一些不恰当的矫正导致的安全性能下降的问题，还需要在烤火位置和烤火面积上进行控制。

一般情况下面积应该通过多选取截面的方式来提升稳定性。

而烤火位置需要在主梁最大应力截面的位置。

4.结语
焊接钢结构出现的变形会给生产的安全带来严重的威胁，所以矫正是非常关键的环节。

而实际的工作中，也证明了大多数情况下可以通过有效的矫正方式来对变形的构件进行妥善处理。

虽然火焰矫正在目前得到了广泛使用，但是该技术的运用需要高精密技术的支持。

所以要解决钢结构的焊接变形问题，仍然需要在实际的工作中总结经验，并实现在矫正方式上的进步和完善。

参考文献：
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[4]虞学明，王世占.钢结构焊接变形的火焰矫正施工方法[J].中国水运（下半月），2012，06：236+238.。