钢结构的焊接变形与控制措施

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钢结构的焊接变形与控制措施

作者：孙昊鹏

来源：《商情》2016年第35期

一、焊接变形概述

焊接中目前焊条电弧焊是最主要的焊接方法之一，该焊接方法主要是利用电能转化为电弧所产生的高温使焊缝周围的母材和焊条融化，在高温熔池中依靠电弧吹力的作用下翻腾搅拌，使得熔池混合均匀，当随着焊接热源逐渐远离后，熔池温度逐渐下降，熔池逐渐由液体转变为固态的一个结晶过程，同时微观上又使得被焊母材之间形成了金属键，从而形成不可拆卸的焊缝结构。在此工艺中，由于焊接加热部位仅仅局限于焊缝和热影响区附近，所以当母材本身体积较大时，其他位置的温度则要比加热区域低得多，一般大型构件的其他母材部位温度基本相当于室温，因此两者温度可能会相差1000多摄氏度。由于这种加热是极为不均匀的，所以在焊接过程中往往会产生变形和残余内应力。 二、焊接变形产生原因

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性能、设计结构和、焊接工艺、温度差四个方面。 1、材料因素的影响。金属的焊接是金属的一种加工性能，接变形的影响不仅和焊接材料有关，而且和母材也有关系，它决定于金属材料的本身性质和加工条件。金属的化学成分不同，其焊接性也不同。碳的影响最大，其它合金元素可以换算成碳的相当含量来估算它们对焊接性的影响。碳当量CE=C+Mn/6+（Ni+Cu）/15+（Gr+Mo+V）/5（%） 式中各化学元素含量取其成分的上限。碳当量越大，焊接性能越差。当CE0.6时，焊接性差，冷冽倾向严重，焊接时需要较高预热温度和严格的工艺措施。

2、结构设计因素的影响。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。虽然焊接工件随拘束度的增加，焊接残余应力增加，焊接变形相应减少，但在焊接变形过程中，工件本身的拘束度是不断变化着的，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，而且给焊接变形分析与控制带来了一定的难度。因此，在结构设计时针对结构板的厚度及筋板或加强筋的位置数量等进行优化，对减小焊接变形有着十分重要的作用。 3、焊接工艺的影响

1）焊接方法的影响：熔焊使焊缝及其附近的母材经历了一个加热和冷却的热过程，由于温度分度不均匀，焊缝受到一次复杂的冶金过程，焊缝周围受到一次不同规范的热处理，引起

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