㈠ 钢结构焊接变形防治方法
作为钢结构制作和连接的主要技术，焊接已经被广泛应用于钢结构的制作和安装工艺之中。然而，焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，如果严重的话甚至会导致焊件报废，给企业造成直接经济损失。特别是在大型钢结构件的焊接作业中，这一问题表现得尤其突出。有鉴于此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并采取有力措施控制焊接变形量，以确保不断提高生产效率和钢结构工程质量，降低企业生产成本。
焊接变形的基本类型分析和原因分析
焊接变形的基本类型。所谓焊接变形是指钢结构在焊接过程中，由于施焊电弧高温引起的变形，以及焊接完成后在构件中的残余变形现象。在这两类变形中，焊接残余变形是影响焊接质量的主要因素，也是破坏性最强的变形类型。焊接残余变形对结构的不同层次的影响分为整体变形和局部变形；根据变形的不同特点则可分为：角变形、弯曲变形、收缩变形、扭曲变形、波浪变形和错边变形。在这些变形类型中，角变形和波浪变形属于局部变形，而其他类型的变形属于整体变形。钢结构发生较多的变形类型是整体变形。
②焊接变形产生的原因分析。钢结构刚度：刚度是指结构体对拉伸方向和弯曲变形的抵抗能力。钢结构的刚度主要取决于结构截面形状和尺寸的大小。例如，工字钢截面和纵向桁架变形量，主要取决于其横截面面积的弦杆截面大小的部分。再如，工字型、丁字型或其他形状的型钢的弯曲变形量主要取决于截面的抗弯刚度。焊接连接缝位置和数量：当钢结构刚度不足时，在设计焊接连接缝位置和数量时，应在结构体对称安排，且焊接顺序是合理的，构件只能产生线性变形;当焊缝为不对称的安排，产生的多为弯曲变形。焊接工艺：焊接电流偏大、焊条直径较粗，使得焊接速度缓慢，可能导致焊接变形大;厚钢板焊接时，手工焊接方法比自动焊接方法引起的变形量较小；采用多层焊接工艺时，首层的焊缝收缩变形最大，第二和第三层焊接变形量分别是首层的20％和5％?10％。也就是说，多层焊接的层数越多，焊接变形越明显；断续式焊缝与连续焊缝相比收缩变形量小；对接式焊缝的横向收缩变形量比纵向收缩变形量大2至4倍;焊接顺序不当或在没有焊接妥当分部构件时就进行整体组装焊接，很容易产生焊接变形。因此，为了防治焊接变形，在焊接施工过程中必须制订合理的工艺措施。
钢结构焊接变形防治
1 焊接节点构造设计
①控制焊缝的数量和大小。钢结构焊缝数量多、尺寸大，焊接时的热输入量也越多，造成的焊接变形也更大。因此，在钢结构焊接节点构造设计时，应设法控制焊缝的数量和大小，尽可能减少焊接变形。②根据焊接工艺选择适合的焊缝坡口的形状和尺寸。对焊缝坡口形成与大小合理的选择应能够确保钢结构整体的承载能力充分。适当的坡口形状和大小，可以通过减少截面积，进一步减少结构的焊接变形量。③焊接节点的位置应处于构件截面的对称处。结构中性轴焊接节点的位置应尽可能在构件截面的中性轴对称位置，或尽量接近中性轴，同时应避免在高应力区。④对于节点形式的选择，应选用的刚性小的节点形式。节点应避免在双向、三向交叉处，这样避免由于焊缝集中而导致的高温和焊缝应力集中，从而减少焊接变形。
2 工艺措施
①组装和焊接顺序。钢结构的制作、组装应该在一个标准的水平面上进行。该平台应确保所受的自重压力的程度足够大，不会出现钢构件失稳和下沉的现象，以满足构件组装的基本要求。在焊接小型构件时可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合适的焊接顺序组装完毕。而大型钢结构组装与焊接需要先将小件组焊接完毕，然后再进行最后的组装和焊接。在进行部件组装时，为了防止组装过程中产生过度的应力和变形，应该使不同型号的零配件符合构件规定的规格、形状大小和样板的要求，并且组装时不能有较大外力强制拼装，以防止零部件过度焊接应力和较大约束力带来的变形。此外，组装与焊接过程中应使焊接接头热量均匀，消除应力并减少变形；焊缝应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角的尺寸无误，且形式、大小应与构件的设计和焊接规范一致。
②反变形。由于在冷却过程焊缝会产生收缩反应，结果使得减少了工件焊接后的尺寸。针对这个问题，为了弥补热胀冷缩带来的变形，在大型构件焊接时常用反变形的方法。反变形方法是在进行焊接前使构件预先发生变形，使变形方向和焊接变形方向相反、变形量大小基本相等。例如，为了防止工字钢梁上下盖板的焊接角变形，可以在焊前用油压机或折边机在相反方向预先压弯盖板。
③焊件夹具。大型结构件在焊接接头时各个工件和零件在自重和焊接应力的作用下，要想使其位置固定是比较困难的。所以，每件焊接工件和零件除了要用焊接平台固定位置外，还需要用到焊件夹具有效地夹紧，以便防止工件发生变形。
在大多数的情况下，通过采取适当的焊接节点构造设计措施和技术措施，可以有效地控制钢结构的焊接变形，以达到确保工程质量的目的。但由于材料、结构以及焊接施工现场环境等因素的复杂多变,还应该在实践中不断总结和积累焊接经验,提高控制焊接应力和焊接变形技术水平。
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㈡ 钢结构焊缝常见质量缺陷检测及检测要求
随着当代建筑技术的迅速发展，钢结构在建筑结构体系中的应用日益广泛。尤其是工厂建设及设备安装中，钢结构使用率显著提升。焊接作为钢结构的主要连接方式之一，其质量直接影响施工质量。因此，加强焊接质量检测至关重要。
钢结构焊缝中常见缺陷包括裂纹、气孔、夹渣和未熔合、未焊透等。裂纹是焊接过程中因局部破裂形成的缝隙，分为热裂纹和冷裂纹，影响钢结构的整体质量及安全性。气孔是由焊接过程中吸收的气体或金属热处理时形成的空穴，通常以椭圆形或球形出现。夹渣是焊缝中夹杂的熔渣或非金属物，有条状或点状形式，影响钢结构物理性能。未熔合和未焊透是两层金属没有完全融合，导致参数无法达到设计要求，降低焊缝整体强度。
无损探伤是确保钢结构工程质量的关键环节，包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测等。其中，超声波探伤因设备轻便、操作方便、检测速度快而广泛应用于钢结构焊缝检测。其原理是通过探头发射超声波在材料中快速传播，检测夹渣、气孔或裂纹等缺陷时，部分超声波被反射，通过分析回波，明确材料具体情况。
超声波探伤可识别钢结构缺陷，裂纹回波高、波幅宽，移动探头时波幅变化，气孔回波低、稳定，移动探头时反射波幅变化，点状夹渣和气孔回波相似，条状夹渣回波锯齿状，波幅低、波形树枝状。未焊透和未熔合缺陷探伤时波形稳定，但波幅一侧高于另一侧，或仅一侧有反射波。
钢结构焊缝质量等级分为一级、二级和三级，分别对应不同承载情况。一级焊缝质量要求最高，三级最低，检测要求不同。GB 50205-2020《钢结构工程施工质量验收规范》规定，全焊透的一级焊缝探伤比例为100%，评定等级为GB/T 11345-2013中的II级；二级焊缝的检验为抽样检验，检测比例为20%，评定等级为GB/T 11345-2013中的III级。二级焊缝分为工厂制作焊缝和现场安装焊缝，探伤比例计算方法不同。
钢结构焊缝质量的超声波探伤检验等级根据工件材质、结构、焊接方法、受力状态选择，通常选用B级。B级检验原则上采用单面双侧探头，对整个焊缝截面进行探测。母材厚度超过100mm时，采用双面双侧检验。受几何条件限制，可采用两种角度探头进行探伤，条件允许时应进行横向缺陷检验。
总之，超声波探伤作为钢结构焊缝质量控制的主要手段，要求探伤人员掌握理论知识、了解焊接工艺、现场环境和结构情况，以及积累实际探伤经验。探伤人员应不断探索，确保探伤结果准确可靠，保证工程质量。
㈢ 钢结构焊接要点是什么
1、焊接施工注意选择最佳电压。
焊接时无论是打底、填充、盖面，不管坡口尺寸大小，均选择同一电弧电压，这样有可能达不到要求的熔深、熔宽，产生咬边、气孔、飞溅等缺陷。
一般针对不同情况应该分别选择相应长弧或短弧，能得到较好的焊接质量和工作效率。如打底焊接时为了能得到较好的熔深，应该采用短弧操作；填充焊或盖面焊接时，为了得到较高的效率和熔宽，可以适当加大电弧电压。
2、施焊时注意控制电弧长度。
施焊时不根据坡口形式、焊接层数、焊接形式、焊条型号等适当调整电弧长度。由于焊接电弧长度使用不当，较难得到高质量的焊缝。
为了保证焊缝质量，施焊时一般多采用短弧操作，但可以根据不同的情况选用合适的弧长以获得最优的焊接质量，如V形坡口对接、角接的第一层应使用短些的电弧，以保证焊透，且不发生咬边现象。
第二层可以稍长，以填满焊缝。焊缝间隙小时，宜用短弧，间隙大时电弧可稍长，焊接速度加快。仰焊电弧应最短，以防止铁水下流；立焊、横焊时为了控制熔池温度，也要用小电流、短弧焊接。
3、要求熔透的接头对接或角对接组合焊缝焊脚尺寸。
T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接或角对接组合焊缝，其焊脚尺寸不够，或设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似构件的腹板与上翼板缘连接焊缝的焊脚尺寸不够，会使焊接的强度和刚度均达不到设计的要求。
T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接组合焊缝，应按照设计要求，必须有足够的焊脚要求，一般焊脚尺寸不应小于0.25t（t为连接处较薄的板厚）。设计有疲劳验算要求的吊车梁或类似的腹板与上翼缘连接层焊缝不清除焊渣及焊缝表面有缺陷就进行下层焊接。
(3)钢结构焊接时如何分析扩展阅读
应注意的质量问题有：
1、尺寸超出允许偏差：对焊缝长度、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接，焊接时精心操作。
2、焊缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要突然熄火，焊缝接头应搭接10～15mm，焊接中不允许搬动、敲击焊件。
3、表面气孔：焊条按规定的温度和时间进行烘焙，焊接区域必须清理干净，焊接过程中选择适当的焊接电流，降低焊接速度，使熔池中的气体完全逸出。
4、焊缝夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除干净，操作中应运条正确，弧长适当。注意熔渣的流动方向，采用碱性焊条时，必须使熔渣留在熔渣后面。
㈣ 应用鱼骨图方法分析钢结构焊接过程表面裂纹产生的原因。
(1)厚工件施焊前预热不到位，道间温度控制不严，是导致焊缝出现裂缝的原因之一。工件施焊时，第一个焊道焊上去以后，往往还在从液态向固态凝固的过程中，特别是在焊缝金属到达凝固温度前后的短暂时间里，就被工件的大拘束力所拉断。
(2)熔池里存在偏析现象，这时偏析出来的元素多数为低熔点共晶体和杂质。这种低熔点共晶体和杂质往往最后才凝固，而他们凝固后的强度极低，焊道就是在这个时候被工件的拘束力拉裂的。这就是厚工件焊接时会出现凝固裂纹的原因。
(3)焊丝焊剂的组配对母材不合适(母材含碳过高、焊缝金属含锰量过低)会导致焊缝出现裂纹。
(4)焊接中执行焊接工艺参数不当(例:电流大，电压低，焊接速度太快)引起焊缝裂纹。
(5)没有有效地控制钢材和焊接材料中的硫S和磷P的含量，也是导致焊缝中出现裂纹的原因之一。
未按WPS的规定烘焙焊接材料，往往会使焊缝中出现氢致裂纹。注：《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002条文规定第7.2.3条一级焊缝和二级焊缝不得存在外观裂纹等缺陷，三级焊缝外观允许存在长度簇5mm的弧坑裂纹。第7.3.10.1条外观检查发现裂纹时，应对该批中同类焊缝进行100%的表面检测。第7.3.10.2条外观检查怀疑有裂纹时，应对怀疑的部位进行表面探伤。