摘要:在钢结构的焊接过程中，由于焊接区域的局部收缩和应力作用将产生焊接变形，焊接变形会影响钢结构的尺寸精度、安装要求和施工进度。阐述了焊接变形的控制方法和减小焊接应力的一些措施。从焊缝坡口设置、选择合理的焊接顺序、采取反变形措施和对称焊接四个方面可有效减小钢结构的焊接变形;从焊缝设计、焊接材料和焊接参数选择、焊接工艺布局、适当的热处理措施和振动时效处理五个方面来降低钢结构的焊接应力。
关键词:焊接变形;应力;控制措施
引言
在大型钢结构施工中，焊接是重要工序。如何消除焊接应力，控制焊接变形，是保证工程质量的关键。针对大型钢结构的常见焊接问焊接这种工艺技术是一个非常复杂的变化过程，有关于建模和数值求解存在着很多的问题，而且大型钢结构焊接工艺往往具有相当高的难度，下面我们对此进行具体分析。
1大型钢机构焊接的难点分析
大型钢结构焊接中结构自由度一般很大,焊接的热源会比较集中，但是温度场分散不均，要想进一步达到一定精度的工艺要求就需要在焊接处划分一定细密的网格。但是划分网格的同时就会产生新的难题，网格一旦增加就会给计算工作带来巨大的困难。而大型钢结构焊接的模拟分析也会由于焊接长度过长而受到一定影响。大型钢结构焊接中瞬态分析的工作过于复杂。由于焊接工艺会随时间的变化而产生相应的变化。这个过程是一个动态的过程，所以需要将一个动态场人工看成静态场来分析时间的增量,然后在对每一个静态场的时间分量进行瞬态地分析。而且在焊接的过程中会受到一定的因素影响造成应力场和温度场不断发生变化，不得不增加一定的时间分量去描述这个现象，进而减少数据的分析和计算失误，但是这样做的后果就是计算量过于庞大。
2影响大型钢结构焊接工艺的主要因素
在焊接工艺中，部件之间会相互制约相互联系，而且部件在进行加热的过程中，受热不均匀会在各个部分产生不同程度上的热胀冷缩现象，这样就会导致部件的应力不均匀,产生不同程度上的拉伸状况，最后导致结构焊接的变形和扭曲，所以以下内容本文主要对影响大型钢结构焊接工艺的多种因素进行探讨:在对大型钢进行结构焊接时不要忽略掉焊接接缝的均匀问题，否则多数情况下在焊缝密疏处会造成不同程度上的变形问题。而有时候焊缝过分集中也会使焊接变形的程度进一步加深,造成应力过多叠加。在焊接时，结构刚度较小的构件在焊接后会发生很大的变形，刚度越小变形就会越大。大量事实证明焊接的顺序也会影响焊接工艺，最后导致变形的发生。不正确的焊接顺序往往会在焊接后产生不同程度上的变形。而且焊接的坡口其实也是影响焊接工艺的重要因素，有时候往往被人们所忽视，焊接的坡口大小与变形程度成正比，坡口越小变形程度越小，坡口越大变形程度就会越大。不同的工艺水准往往就会产生不同的效果，不同的焊接规范会有很大的区别，快速、电流小等措施可以帮助减少焊条的摆动，同时也减少一定程度的变形。
3避免大型钢焊接变形的有效办法和措施
首先要注意的就是坡口的设置。拼接焊缝的技术要领需要先翻转到背面，在距坡口较深的三分之一处实行焊接，然后在翻转剩下的部分，这样的焊接技巧只需要翻转两次就可以成功实现焊接工艺，而且能够在一定程度上提高焊接的工作效率，减少焊接出现变形的可能性。
其次，焊接顺序中也有一定的技术讲究。在拼接钢板时，要做到先从横焊接缝进行处理，然后在对竖焊接缝进行处理。焊接时还需要注意焊接缝产生纵向收缩时，必须要在横向收缩得到释放时候才能进行焊接处理，这样可以减少焊接变形的发生。再者还有一些措施可以阻止和避免变形的发生。在腹板和薄翼板的角焊接的过程中常常会应用到一些特殊的措施。在腹板和叠板进行焊接时很容易产生变形现象，这种现象通常会是叠板两端向腹板方向扭曲变形，但是采用一定的特殊措施可以避免这样的事件发生，通过焊接热输入，进一步精确计算变形值，可以在腹板和叠板进行焊接后恢复到原来平直的状态，并且满足一定的贴合要求。最后在对称焊接方面我们也可以考虑采用适当合理的工艺手法加强焊接的水平。以两侧与腹板焊接为例，在焊接时需要注意筋板两侧必须需要两名焊工同时进行焊接才能避免焊接发生较大的变形，焊接后可以使筋板与腹板保持垂直状态。
4减少焊接应力的技巧和工艺
减少焊接应力也有一些值得学习的技巧和方法，首先要注意合理选用焊缝的尺寸，其次要选用合适的焊接参数和材料，采用一定的焊接工艺，进行一定的热处理措施，同时搭配振动时效方法减少应力。焊缝的热胀冷缩会形成焊接应力，焊接区域小，焊接后的变形程度就会较少。我们在进行焊接时会考虑到提高金属的抗裂性、塑性、韧性，降低一定的应力，所以我们需要选择合适的材料进行焊接。焊接产品通过熔池而形成了焊接接头，一般接头强度都强于母材，因此，抗变形能力较强(仅焊缝的一小片区城)。但因焊接是一个剧烈而快速的冶金过程，也存在了一些不可消除的缺陷，导致整个焊接结构易变形、焊缝易产生裂纹，焊接接头的抗冲击能力差等。焊接缺陷主要表现在应力集中和变形两大方面，缺陷对焊接结构承载能力有非常显著的影响，更为重要的是应力和变形的缺陷同时存在。焊接缺陷容易出现在焊缝及其附近地区，而那些地区正是结构中拉伸残余应力最大的地方。我们要在施工前、施工过程中、施工后的处理这一系列的加工过程中分析出影响变形的主要因素并预见变形的方向，制定预防、矫正变形、释放焊接应力的措施。
5结束语
从上述分析我们可以知道，在焊接的过程当中会出现焊接应力来影响整个焊接的结果，因此在焊接之前，认真了解所焊接的工艺属于什么类型的产品和焊接的方法等，就能够在焊接过程当中最大限度的消除焊接应力。当然，在具体操作过程中，还有各种各样的现场条件在制约着技术人员和操作人员。但是只要我们能够掌握了焊接的缺陷原理以及应对手段，因地、因时制宜，焊接结构的产品质量和使用寿命是不比其它加工方法差的。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准:《钢结构工程施工质量验收规范》，(GB50205--2001)，中国计划出版社，北京，2002
[2]中华人民共和国国家标准:《钢结构设计规范》.CB50017-2003，中国计划出版社，北京，2003
[3]宋天民:《焊接残余应力的产生与消除》，中国石化出版社，北京，2004
[4]崔勇力.BZ28-2S海上平台大型钢结构安装焊接变形控制措施[J].金属加工(热加工),2015(14):41-42.
[5]冯志强.模糊粗糙知识建模及其在焊接变形预测中的应用[J].模糊系统与数学,2015(04):173-185.