㈠ 鋼結構焊接變形防治方法
作為鋼結構製作和連接的主要技術，焊接已經被廣泛應用於鋼結構的製作和安裝工藝之中。然而，焊接中產生的變形問題不僅影響了鋼結構的外觀和使用性能，如果嚴重的話甚至會導致焊件報廢，給企業造成直接經濟損失。特別是在大型鋼結構件的焊接作業中，這一問題表現得尤其突出。有鑒於此，必須對焊接變形不同類型和原因進行全面分析，並採取有力措施控制焊接變形量，以確保不斷提高生產效率和鋼結構工程質量，降低企業生產成本。
焊接變形的基本類型分析和原因分析
焊接變形的基本類型。所謂焊接變形是指鋼結構在焊接過程中，由於施焊電弧高溫引起的變形，以及焊接完成後在構件中的殘余變形現象。在這兩類變形中，焊接殘余變形是影響焊接質量的主要因素，也是破壞性最強的變形類型。焊接殘余變形對結構的不同層次的影響分為整體變形和局部變形；根據變形的不同特點則可分為：角變形、彎曲變形、收縮變形、扭曲變形、波浪變形和錯邊變形。在這些變形類型中，角變形和波浪變形屬於局部變形，而其他類型的變形屬於整體變形。鋼結構發生較多的變形類型是整體變形。
②焊接變形產生的原因分析。鋼結構剛度：剛度是指結構體對拉伸方向和彎曲變形的抵抗能力。鋼結構的剛度主要取決於結構截面形狀和尺寸的大小。例如，工字鋼截面和縱向桁架變形量，主要取決於其橫截面面積的弦桿截面大小的部分。再如，工字型、丁字型或其他形狀的型鋼的彎曲變形量主要取決於截面的抗彎剛度。焊接連接縫位置和數量：當鋼結構剛度不足時，在設計焊接連接縫位置和數量時，應在結構體對稱安排，且焊接順序是合理的，構件只能產生線性變形;當焊縫為不對稱的安排，產生的多為彎曲變形。焊接工藝：焊接電流偏大、焊條直徑較粗，使得焊接速度緩慢，可能導致焊接變形大;厚鋼板焊接時，手工焊接方法比自動焊接方法引起的變形量較小；採用多層焊接工藝時，首層的焊縫收縮變形最大，第二和第三層焊接變形量分別是首層的20％和5％?10％。也就是說，多層焊接的層數越多，焊接變形越明顯；斷續式焊縫與連續焊縫相比收縮變形量小；對接式焊縫的橫向收縮變形量比縱向收縮變形量大2至4倍;焊接順序不當或在沒有焊接妥當分部構件時就進行整體組裝焊接，很容易產生焊接變形。因此，為了防治焊接變形，在焊接施工過程中必須制訂合理的工藝措施。
鋼結構焊接變形防治
1 焊接節點構造設計
①控制焊縫的數量和大小。鋼結構焊縫數量多、尺寸大，焊接時的熱輸入量也越多，造成的焊接變形也更大。因此，在鋼結構焊接節點構造設計時，應設法控制焊縫的數量和大小，盡可能減少焊接變形。②根據焊接工藝選擇適合的焊縫坡口的形狀和尺寸。對焊縫坡口形成與大小合理的選擇應能夠確保鋼結構整體的承載能力充分。適當的坡口形狀和大小，可以通過減少截面積，進一步減少結構的焊接變形量。③焊接節點的位置應處於構件截面的對稱處。結構中性軸焊接節點的位置應盡可能在構件截面的中性軸對稱位置，或盡量接近中性軸，同時應避免在高應力區。④對於節點形式的選擇，應選用的剛性小的節點形式。節點應避免在雙向、三向交叉處，這樣避免由於焊縫集中而導致的高溫和焊縫應力集中，從而減少焊接變形。
2 工藝措施
①組裝和焊接順序。鋼結構的製作、組裝應該在一個標準的水平面上進行。該平台應確保所受的自重壓力的程度足夠大，不會出現鋼構件失穩和下沉的現象，以滿足構件組裝的基本要求。在焊接小型構件時可一次完成，即在焊接固定好位置後，用合適的焊接順序組裝完畢。而大型鋼結構組裝與焊接需要先將小件組焊接完畢，然後再進行最後的組裝和焊接。在進行部件組裝時，為了防止組裝過程中產生過度的應力和變形，應該使不同型號的零配件符合構件規定的規格、形狀大小和樣板的要求，並且組裝時不能有較大外力強制拼裝，以防止零部件過度焊接應力和較大約束力帶來的變形。此外，組裝與焊接過程中應使焊接接頭熱量均勻，消除應力並減少變形；焊縫應做到對接間隙、坡口角度、搭接長度和T形貼角的尺寸無誤，且形式、大小應與構件的設計和焊接規范一致。
②反變形。由於在冷卻過程焊縫會產生收縮反應，結果使得減少了工件焊接後的尺寸。針對這個問題，為了彌補熱脹冷縮帶來的變形，在大型構件焊接時常用反變形的方法。反變形方法是在進行焊接前使構件預先發生變形，使變形方向和焊接變形方向相反、變形量大小基本相等。例如，為了防止工字鋼樑上下蓋板的焊接角變形，可以在焊前用油壓機或折邊機在相反方向預先壓彎蓋板。
③焊件夾具。大型結構件在焊接接頭時各個工件和零件在自重和焊接應力的作用下，要想使其位置固定是比較困難的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，還需要用到焊件夾具有效地夾緊，以便防止工件發生變形。
在大多數的情況下，通過採取適當的焊接節點構造設計措施和技術措施，可以有效地控制鋼結構的焊接變形，以達到確保工程質量的目的。但由於材料、結構以及焊接施工現場環境等因素的復雜多變,還應該在實踐中不斷總結和積累焊接經驗,提高控制焊接應力和焊接變形技術水平。
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㈡ 鋼結構焊縫常見質量缺陷檢測及檢測要求
隨著當代建築技術的迅速發展，鋼結構在建築結構體系中的應用日益廣泛。尤其是工廠建設及設備安裝中，鋼結構使用率顯著提升。焊接作為鋼結構的主要連接方式之一，其質量直接影響施工質量。因此，加強焊接質量檢測至關重要。
鋼結構焊縫中常見缺陷包括裂紋、氣孔、夾渣和未熔合、未焊透等。裂紋是焊接過程中因局部破裂形成的縫隙，分為熱裂紋和冷裂紋，影響鋼結構的整體質量及安全性。氣孔是由焊接過程中吸收的氣體或金屬熱處理時形成的空穴，通常以橢圓形或球形出現。夾渣是焊縫中夾雜的熔渣或非金屬物，有條狀或點狀形式，影響鋼結構物理性能。未熔合和未焊透是兩層金屬沒有完全融合，導致參數無法達到設計要求，降低焊縫整體強度。
無損探傷是確保鋼結構工程質量的關鍵環節，包括超聲檢測、射線檢測、磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測等。其中，超聲波探傷因設備輕便、操作方便、檢測速度快而廣泛應用於鋼結構焊縫檢測。其原理是通過探頭發射超聲波在材料中快速傳播，檢測夾渣、氣孔或裂紋等缺陷時，部分超聲波被反射，通過分析回波，明確材料具體情況。
超聲波探傷可識別鋼結構缺陷，裂紋回波高、波幅寬，移動探頭時波幅變化，氣孔回波低、穩定，移動探頭時反射波幅變化，點狀夾渣和氣孔回波相似，條狀夾渣回波鋸齒狀，波幅低、波形樹枝狀。未焊透和未熔合缺陷探傷時波形穩定，但波幅一側高於另一側，或僅一側有反射波。
鋼結構焊縫質量等級分為一級、二級和三級，分別對應不同承載情況。一級焊縫質量要求最高，三級最低，檢測要求不同。GB 50205-2020《鋼結構工程施工質量驗收規范》規定，全焊透的一級焊縫探傷比例為100%，評定等級為GB/T 11345-2013中的II級；二級焊縫的檢驗為抽樣檢驗，檢測比例為20%，評定等級為GB/T 11345-2013中的III級。二級焊縫分為工廠製作焊縫和現場安裝焊縫，探傷比例計算方法不同。
鋼結構焊縫質量的超聲波探傷檢驗等級根據工件材質、結構、焊接方法、受力狀態選擇，通常選用B級。B級檢驗原則上採用單面雙側探頭，對整個焊縫截面進行探測。母材厚度超過100mm時，採用雙面雙側檢驗。受幾何條件限制，可採用兩種角度探頭進行探傷，條件允許時應進行橫向缺陷檢驗。
總之，超聲波探傷作為鋼結構焊縫質量控制的主要手段，要求探傷人員掌握理論知識、了解焊接工藝、現場環境和結構情況，以及積累實際探傷經驗。探傷人員應不斷探索，確保探傷結果准確可靠，保證工程質量。
㈢ 鋼結構焊接要點是什麼
1、焊接施工注意選擇最佳電壓。
焊接時無論是打底、填充、蓋面，不管坡口尺寸大小，均選擇同一電弧電壓，這樣有可能達不到要求的熔深、熔寬，產生咬邊、氣孔、飛濺等缺陷。
一般針對不同情況應該分別選擇相應長弧或短弧，能得到較好的焊接質量和工作效率。如打底焊接時為了能得到較好的熔深，應該採用短弧操作；填充焊或蓋面焊接時，為了得到較高的效率和熔寬，可以適當加大電弧電壓。
2、施焊時注意控制電弧長度。
施焊時不根據坡口形式、焊接層數、焊接形式、焊條型號等適當調整電弧長度。由於焊接電弧長度使用不當，較難得到高質量的焊縫。
為了保證焊縫質量，施焊時一般多採用短弧操作，但可以根據不同的情況選用合適的弧長以獲得最優的焊接質量，如V形坡口對接、角接的第一層應使用短些的電弧，以保證焊透，且不發生咬邊現象。
第二層可以稍長，以填滿焊縫。焊縫間隙小時，宜用短弧，間隙大時電弧可稍長，焊接速度加快。仰焊電弧應最短，以防止鐵水下流；立焊、橫焊時為了控制熔池溫度，也要用小電流、短弧焊接。
3、要求熔透的接頭對接或角對接組合焊縫焊腳尺寸。
T形接頭、十字接頭、角接接頭等要求熔透的對接或角對接組合焊縫，其焊腳尺寸不夠，或設計有疲勞驗算要求的吊車梁或類似構件的腹板與上翼板緣連接焊縫的焊腳尺寸不夠，會使焊接的強度和剛度均達不到設計的要求。
T形接頭、十字接頭、角接接頭等要求熔透的對接組合焊縫，應按照設計要求，必須有足夠的焊腳要求，一般焊腳尺寸不應小於0.25t（t為連接處較薄的板厚）。設計有疲勞驗算要求的吊車梁或類似的腹板與上翼緣連接層焊縫不清除焊渣及焊縫表面有缺陷就進行下層焊接。
(3)鋼結構焊接時如何分析擴展閱讀
應注意的質量問題有：
1、尺寸超出允許偏差：對焊縫長度、寬度、厚度不足，中心線偏移，彎折等偏差，應嚴格控制焊接部位的相對位置尺寸，合格後方准焊接，焊接時精心操作。
2、焊縫裂紋：為防止裂紋產生，應選擇適合的焊接工藝參數和施焊程序，避免用大電流，不要突然熄火，焊縫接頭應搭接10～15mm，焊接中不允許搬動、敲擊焊件。
3、表面氣孔：焊條按規定的溫度和時間進行烘焙，焊接區域必須清理干凈，焊接過程中選擇適當的焊接電流，降低焊接速度，使熔池中的氣體完全逸出。
4、焊縫夾渣：多層施焊應層層將焊渣清除干凈，操作中應運條正確，弧長適當。注意熔渣的流動方向，採用鹼性焊條時，必須使熔渣留在熔渣後面。
㈣ 應用魚骨圖方法分析鋼結構焊接過程表面裂紋產生的原因。
(1)厚工件施焊前預熱不到位，道間溫度控制不嚴，是導致焊縫出現裂縫的原因之一。工件施焊時，第一個焊道焊上去以後，往往還在從液態向固態凝固的過程中，特別是在焊縫金屬到達凝固溫度前後的短暫時間里，就被工件的大拘束力所拉斷。
(2)熔池裡存在偏析現象，這時偏析出來的元素多數為低熔點共晶體和雜質。這種低熔點共晶體和雜質往往最後才凝固，而他們凝固後的強度極低，焊道就是在這個時候被工件的拘束力拉裂的。這就是厚工件焊接時會出現凝固裂紋的原因。
(3)焊絲焊劑的組配對母材不合適(母材含碳過高、焊縫金屬含錳量過低)會導致焊縫出現裂紋。
(4)焊接中執行焊接工藝參數不當(例:電流大，電壓低，焊接速度太快)引起焊縫裂紋。
(5)沒有有效地控制鋼材和焊接材料中的硫S和磷P的含量，也是導致焊縫中出現裂紋的原因之一。
未按WPS的規定烘焙焊接材料，往往會使焊縫中出現氫致裂紋。註：《建築鋼結構焊接技術規程》JGJ81-2002條文規定第7.2.3條一級焊縫和二級焊縫不得存在外觀裂紋等缺陷，三級焊縫外觀允許存在長度簇5mm的弧坑裂紋。第7.3.10.1條外觀檢查發現裂紋時，應對該批中同類焊縫進行100%的表面檢測。第7.3.10.2條外觀檢查懷疑有裂紋時，應對懷疑的部位進行表面探傷。