摘要：目前平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)已在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們?nèi)粘Ｉ钪蝎@得非常廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)廠房和民用建筑中占有很大的比重，如工業(yè)廠房中的設(shè)備：支承平臺(tái)、走道平臺(tái)、檢修平臺(tái)、操作平臺(tái)等;民用建筑中的樓層和立體車庫(kù)等。隨著廣泛的應(yīng)用，平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量不斷提高，然而焊接變形引發(fā)的事故卻時(shí)有發(fā)生。本文對(duì)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形做了簡(jiǎn)單的分析，介紹了平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的預(yù)防措施和矯正措施，為合理控制焊接變形了提供依據(jù)，保證平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。

　　關(guān)鍵字：平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu);焊接;變形控制

　　平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)亦稱工作平臺(tái)，通常由鋪板、主梁、次梁、柱、支撐，以及梯子、欄桿等組成。這些部件有多種連接形式，焊接連接就是其中一種重要的連接形式。如花紋鋼板的連接采用的是焊接連接、主梁一般采用“工”型剛或焊接“H”型鋼。平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)尺寸超寬，平臺(tái)面板需要拼接，焊縫較多，出現(xiàn)焊接變形幾率大。焊接變形問(wèn)題直接影響了平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，所以對(duì)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形控制是十分重要的?？刂拼胧┑膶?shí)施不僅能夠保證平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量而且可以減少不必要的后續(xù)矯正工作，為企業(yè)節(jié)省成本，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

　　一、平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形

　　在焊接過(guò)程中，由于局部的不均勻加熱使結(jié)構(gòu)中各部分金屬熱脹冷縮的程度不同，焊縫產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力，就引起了焊接的各種變形。

　　焊接變形使焊件或部件尺寸改變而無(wú)法組裝，使整個(gè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定而不能承受載荷，造成施工安全問(wèn)題，使平臺(tái)不能發(fā)揮應(yīng)有的功能，而矯正卻要浪費(fèi)大量的人力和物力,有時(shí)還導(dǎo)致平臺(tái)的報(bào)廢。

　　焊接變形的種類很多，按其對(duì)結(jié)構(gòu)影響程度不同，可分為整體變形和局部變形;按其特征可分為：收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形、扭曲變形和錯(cuò)邊變形等。平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)最多發(fā)生的是結(jié)構(gòu)整體焊接變形。

　　二、影響平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的因素

　　(一)材料的性能

　　不同的材料，導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和膨脹系數(shù)等均不同，產(chǎn)生的熱變形也不同，焊接變形也不相同。

　　(二)結(jié)構(gòu)剛性

　　焊后焊縫一般都產(chǎn)生縱向和橫向收縮，這種收縮受到整個(gè)結(jié)構(gòu)的限制而產(chǎn)生“收縮力”。剛性大的焊接結(jié)構(gòu)在這種力的作用下產(chǎn)生的變形比較小，剛性小的焊接結(jié)構(gòu)在這種力的作用下容易產(chǎn)生較大變形。

　　(三)焊接參數(shù)

　　即焊接電流、電弧電壓和焊接速度。線能量愈大，焊接變形愈大。焊接變形隨焊接電流和電弧電壓的增大而增大，隨焊接速度增大而減小。在3個(gè)參數(shù)中，電弧電壓的作用明顯，因此低電壓、高速、大電流密度的自動(dòng)焊變形較小。

　　(四)焊接工藝方法

　　不同的焊接方法，將產(chǎn)生不同的溫度場(chǎng)，形成的熱變形也不相同。一般來(lái)說(shuō)，自動(dòng)焊比手動(dòng)焊熱集中、受熱區(qū)窄，變形較小。

　　(五)焊縫數(shù)量和斷面大小

　　焊縫數(shù)量愈多，斷面尺寸愈大，焊接變形愈大。焊縫若沿構(gòu)件截面分布不對(duì)稱，則會(huì)引起該構(gòu)件焊接時(shí)產(chǎn)生彎曲變形。

　　在平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，不同種類的焊接變形往往并不是單獨(dú)出現(xiàn)的，而是同時(shí)出現(xiàn)、互相影響的。只有全面分析影響焊接變形的各種因素，掌握其影響規(guī)律，才能采取合理的措施來(lái)控制平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形。

　　三、平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接的特點(diǎn)

　　1 為了防止冷裂縫和提高熱影響區(qū)的韌性，多采用低氫型和超低氫型堿性焊條。

　　3 厚板焊件，一般焊前需預(yù)熱，以防止裂紋發(fā)生。

　　4 管節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部件焊后還需要進(jìn)行熱處理，以消除焊接殘余應(yīng)力。

　　5 管件桁架結(jié)構(gòu)大多采用全位置、全熔透、多層多道手工焊接。

　　6 承受交變應(yīng)力的管節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵構(gòu)件的角焊縫還需磨修或熔修，以修整焊縫和消除表面缺陷，減少應(yīng)力集中，提高疲勞壽命。

　　四、平臺(tái)焊接施工中的變形預(yù)防控制措施

　　(一)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接材料的選擇

　　根據(jù)平臺(tái)構(gòu)件的用鋼等級(jí)和平臺(tái)設(shè)計(jì)要求選用與之相匹配的焊條或焊絲和焊。選擇同母材的性能基本一致的焊材，能阻止焊縫和熱影響區(qū)焊接裂紋的發(fā)生和擴(kuò)展，不致發(fā)生脆斷和疲勞。選擇焊接材料還要考慮發(fā)生裂紋的可能性。約束度高、應(yīng)力集中高的部件，選用塑性韌性好的低氫堿性焊條和韌性高的焊絲和堿性焊劑。Z向鋼的焊接選用低氫型和超低氫型焊接材料。焊接材料還要根據(jù)平臺(tái)構(gòu)件類別不同。分別選用不同級(jí)別的材料。次要構(gòu)件選用普通結(jié)構(gòu)鋼焊條，如J422、J423等;主要構(gòu)件選用相應(yīng)級(jí)別的低氫型堿性焊條，如J427、J507等;對(duì)于特殊構(gòu)件，一定要用相應(yīng)等級(jí)的低氫型或超低氫型堿性焊接材料，以防止冷裂紋和提高焊縫金屬和焊接頭的韌性。

　　(二)施工預(yù)防措施 ：

　　在施工過(guò)程中可采取多種措施預(yù)防焊接變形，在此主要介紹一下幾種方法：反變形法、剛性固定法、合理選擇焊接方法和規(guī)范、選擇合理的裝配焊接順序等。

　　1.反變形法

　　所謂反變形法就是在構(gòu)件施焊前,確定其焊接變形 的大小和方向,焊后使構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)要求.例如,為了防止H型鋼梁上下翼板焊后產(chǎn)生角變形，可在焊前使用油壓機(jī)或折邊機(jī)將其翼板預(yù)先反向壓彎。

　　2.剛性固定法

　　所謂剛性固定法,就是在沒(méi)有采取反變形的情況下,將構(gòu)件固定,增加焊件剛度,限制焊接變形。按變形相反方向,用夾具或點(diǎn)焊方式將焊件固定,從而限制焊接變形。

　　3.合理地選擇焊接方法和規(guī)范

　　選用熱量集中、熱影響區(qū)較窄的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等焊接方法代替手弧焊、埋弧焊，可減少平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊接變形;選用較小的焊接熱輸入及合適的焊接工藝參數(shù)，可減少鋼結(jié)構(gòu)受熱范圍，從而減少焊接變形。

　　4.合理的焊接順序和焊接方向

　　合理的焊接順序?yàn)椋合群杆辛⒑缚p→下部所有平焊縫→上部所有平焊縫→下部所有仰焊縫→上部所有仰焊縫。在上述焊接順序的前提下，先焊主梁與主梁 ，主梁與次梁 ，次梁與次梁之間的焊縫。

　　合理的焊接方向：一是從中心向四周擴(kuò)展，在焊接立焊縫時(shí)，先焊所有主梁中軸線以下部分，后焊中軸線以上部分;二是從中軸線向兩側(cè)焊。這樣可以給結(jié)構(gòu)一個(gè)與主變形方向相反的小變形量，同時(shí)可使焊接應(yīng)力向應(yīng)力孔方向擴(kuò)展，有利于焊接應(yīng)力的施放，從而減少焊接變形。

　　5.其他

　　無(wú)論是主梁、次梁焊接，還是邊框的焊接均采用對(duì)稱施焊。焊接時(shí)要盡量均勻施焊，將施工隊(duì)分小組按區(qū)域中進(jìn)行施焊，避免熱量集中于一個(gè)區(qū)域。平臺(tái)鋪板焊接時(shí)，先焊短焊縫，使鋼板邊成長(zhǎng)條，再焊接長(zhǎng)條間焊縫，焊接時(shí)由中間向兩邊焊接;然后焊接鋪板鋼板與梁格的焊縫，從中心向四周成對(duì)稱分部進(jìn)行跳焊;邊緣板(與外框架相連)與中間板應(yīng)最后焊接。采取以上措施，能夠有效的避免平臺(tái)發(fā)生翹曲和不規(guī)則變形。

　　五、平臺(tái)施工中的焊后矯正措施

　　根據(jù)是否采用外界能量，將焊后矯正措施分為機(jī)械矯正法和火焰矯正法。根據(jù)平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和容易出現(xiàn)的焊接變形類型來(lái)講本文重點(diǎn)介紹火焰矯正法。

　　機(jī)械矯正法是指利用外力，使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變形方向相反的塑性變形，與焊接變形相抵消，從而達(dá)到消除焊接變形的目的焊接措施。

　　火焰矯正法是指利用火焰在與焊接變形方向相反的對(duì)應(yīng)部分局部加熱產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長(zhǎng)的金屬在冷卻后收縮，達(dá)到矯正變形目的的焊接措施。

　　平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)中主梁焊接常使用H型鋼，H型鋼的旁彎、拱度、翼板下?lián)稀⒁戆鍍A斜等均可用火焰進(jìn)行矯正。采用火焰矯正的原理與焊接變形的原理相同，只是反其道而用之，通過(guò)給金屬輸入熱量，使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，從而產(chǎn)生變形，構(gòu)件被局部加熱后，依靠加熱區(qū)的膨脹與收縮差，使構(gòu)件按照預(yù)定的方向發(fā)生變形，從而達(dá)到矯正的目的。用火焰加熱矯正構(gòu)件時(shí) ，一定要讓構(gòu)件處于自由狀態(tài)，一些自重較大的構(gòu)件加熱后要用吊具提起離開(kāi)平臺(tái)，以免自重產(chǎn)生的摩擦力阻礙變形，影響短矯正效果。采用火焰矯正法，2 0 m長(zhǎng)的鋼柱其側(cè)向彎曲和起拱量可以矯正在6 mm之內(nèi)，翼板下?lián)隙瓤煽刂圃? mm內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于規(guī)范要求 。但是用火焰矯正，在實(shí)際施工中很難定量的確定加熱部位、加熱溫度、時(shí)間、區(qū)域長(zhǎng)度等，主要靠積累經(jīng)驗(yàn)，因此在準(zhǔn)備矯正構(gòu)件時(shí)要選擇有一定矯正經(jīng)驗(yàn)的人員擔(dān)任此項(xiàng)工作并且人員要相對(duì)固定。利用火焰矯正方便快捷，在操作過(guò)程中還應(yīng)注意一下幾點(diǎn)加熱溫度要掌握好，一般控制在6 5 0℃ ～8 5 0℃ 之間，溫度太低效果不明顯，溫度太高易使材質(zhì)發(fā)生變化;要掌握在不同環(huán)境和不同氣溫情況下的加熱溫度;變形量較大的構(gòu)件一次加熱不能完全清除變形時(shí)，應(yīng)錯(cuò)開(kāi)原來(lái)的加熱點(diǎn)進(jìn)行第二次加熱矯正，采取合理的矯正順序，先矯正翼板不平、傾斜、再矯正側(cè)向彎曲和起拱，矯正過(guò)程中要經(jīng)常用靠彎尺、細(xì)鋼線、水準(zhǔn)儀等檢查矯正情況，防止矯枉過(guò)正，產(chǎn)生新的變形量。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)由于具有強(qiáng)度高、抗震性好、平面布置靈活、有效節(jié)約空間、質(zhì)量可靠、施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)用工省，建設(shè)周期短等一些列優(yōu)點(diǎn)，在建筑行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中或焊后易產(chǎn)生焊接變形而增加加工制造的物力和人力，使整個(gè)構(gòu)件喪失穩(wěn)定性，使建筑安全使用性大為降低。故在鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中應(yīng)制定合理有效的預(yù)防焊接變形措施，把焊接變形幾率降到最低;同時(shí)針對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生變形的構(gòu)件根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和變形量采取有效矯正方法進(jìn)行矯正，保證整個(gè)建筑工程的使用安全性，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】中國(guó)船級(jí)社.材料與焊接規(guī)范.北京:人民交通出版社.2009

　　【2】劉云龍. 焊工(技師高級(jí)技師).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2008.1

　　【3】馮金水.焊工.北京:煤炭工業(yè)出版社.2005

　　【4】陳杏醉,施岳良.焊工實(shí)用手冊(cè).浙江:浙江科學(xué)技術(shù)出社.1996

　　【5】陳伯蠡.焊接工程缺欠分析與對(duì)策.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 1997.1