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2011.09（上）
防变形措施在挖掘机结构件焊接中的应用钟玉柱，刘永军
（山东卡特重工机械有限公司，山东 临沭 276715）
［摘要］ 小型挖掘机结构件的钢板厚度跨度较大，如果工艺参数控制不当，焊接变形会比较大。通过介绍焊接变形的主要形式、产生的原因和危害，阐述了设计、工艺和焊接过程中焊接应力及焊接变形的几种预防控制措施的应用，从而在焊接过程中有效地预防焊接应力和控制变形，保证焊接质量，提高产品可靠性。
［关键词］ 挖掘机；结构件；焊接变形；焊接应力［中图分类号］TD422.2 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X （2011）09-0111-04
Application on anti -deformation measures in the parts welding of construction machinery
ZHONG Yu -zhu ，LIU Yong -jun
山东卡特重工机械有限公司主要生产CT60、80、150等中、小型挖掘 机，结构件焊接用钢板的厚度主要在3～30mm 之间，钢板厚度跨度较大，如果处理不妥，会产生较大的焊接变形，严重影响挖掘机结构件的质量。本文结合小型挖掘机结构件生产过程中焊接变形的规律和特点，有针对性地提出控制焊接变形的措施，以便有效地预防与控制焊接变形。
1 焊接变形的形式及其危害
焊接过程是一个不均匀加热 的过程，必然会出现焊接变形。焊接变形常有纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形和扭曲变形等各种形式，而挖掘机结构件的焊缝主要设计形式为在对接、搭接、丁字接和堆焊焊接时的角焊缝，焊接变形主要有角变形和纵向或横向收缩变形，对于厚度较小的薄板还存在扭曲变形。
焊接变形与焊接结构件的形状、尺寸、材料的物理性、焊接条件等因素有关。理论上说，在焊接材料和焊接方法一定的情况下，挖掘机结构件产生焊接变形的主要原因是：（1）结构形式设计不当，焊接接头的型式、焊缝布置不合理，焊接时容易发生变形；（2）控制焊接变形的工艺方法应用不当。结构件焊接变形的根本原因是焊接残余应力的不均匀性，主要是焊接过程中在结构件焊接区域内存在
不均匀的温度场。
焊接应力造成焊接变形，而焊接变形会形成各种焊接裂纹，又会造成结构件热应力变脆化，严重影响结构件的刚度、强度、承载能力、尺寸的稳定性和加工精度等。对于焊接结构件需要进行焊后矫正变形，增加了机加工、装配、调试等后续工序的难度，更重要的是焊接变形降低了结构的承载能力，降低产品可靠性，影响用户满意度。因此，根据焊接变形的产生原因和不同的表现形式，进行预防控制和最大限度地消除结构件的焊接变形十分重要。
2 焊接变形的控制
2.1 设计措施
（1）在结构件有足够承载能力、满足使用性能的原则下，改变坡口越大焊接越牢固的传统思维，尽量选择较小的焊缝尺寸，采取最少量填充金属的坡口形式，减少焊接变形。
（2）尽可能减少焊接数量。在薄板与较厚板材连接的结构中，采用接触点焊或者分段焊接来代替直通焊缝；受力不大的焊缝采用间断焊，不应为了提高材料的利用率而增加拼接焊缝数量。
（3）尽量避免焊缝过分集中，避免三向应力
［收稿日期］2011-04-12
［通讯地址］钟玉柱，山东省临沭市山东卡特重工机械有限公司
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（体积应力）交叉的焊缝，把焊缝布置于承受工作负载最小的区域，并使焊缝之间保持合理的间距，从而减少焊接应力对结构件变形的影响。
（4）选择刚性小的接头形式。用翻边连接代替插入式连接可降低焊缝的拘束度；用X 形坡口代替V 形坡口，保持焊缝位置对称；焊接钢板厚度差别较大时，坡口要设在厚度较薄的钢板上，减少焊接变形。
（5）选用冲压结构或异形型材，以减少焊接量。如挖掘机平台总成的外围原来用钢板折弯成形，后改用轧制的型材，结构截面由C 型改为D 型，有效地解决了焊接变形的难题。同时动臂连接平台的部件采用锻件或铸件，减少焊接变形。2.2 工艺措施
2.2.1 采用合理焊接方向和顺序
（1）在焊接对接焊缝或角焊缝时，焊接方向从中间顺次向两端延伸，满足焊缝自由收缩。
（2）应先焊接收缩量大的焊缝，再焊接收缩量较小的焊缝；一个结构上同时有对接焊缝和角接焊缝时，应先焊接收缩量较大的对接焊缝，再焊角焊缝；焊缝分布对称的结构件，应对称施焊；不对称的焊缝先焊接焊缝少、拘束小的一侧；长焊缝要分段焊；多层焊采用翻转专用工装多次施焊。2.2.2 减少焊缝拘束度
在焊接箱型结构的封闭焊缝或者拘束度比较大的焊缝时，可以采用反变形法，减少结构件的拘束度，抵消由各条焊缝引起的变形。对于拘束度大、存在体积应力的焊接接头，可以采用接头焊接“端孔法”焊接，降低焊件刚度，用创造自由收缩条件的方法降低焊接残余应力，提高结构件疲劳强度，焊接形状如图1、2所示。2.2.3 锤击焊缝
焊后可用圆头锤或者头部带小圆弧的工具锤击焊缝，延展焊缝金属、降低内应力，减少焊接变形。锤击力度要根据焊接材料适度施加，防止锤击过分适得其反，产生裂纹变形。
3 预防焊接变形方法的应 用
预防焊接变形的方法除了上述设计措施和工艺措施以外，还有刚性固定法、散热法、预拉伸
法、热平衡法等措施，对于挖掘机的结构件，预防和控制焊接变形主要从工艺方法着手，通过采取合理的焊接顺序、反变形法、刚性固定法等有效地预
防焊接结构件变形。
图1
受体积应力焊接接头改进图
图2 受体积应力的“端孔法”焊接接头
3.1 合理的焊接顺序
我公司生产的小型挖掘机底架由底架主体和2个履带梁焊接组成，底架主体和履带梁已作为单独的部件分别焊接完成，并且经过时效处理和机加工，底架组焊后不再进行机械加工，因此必须对底架的焊接变形量进行严格控制。
根据挖掘机底架的结构特点，组焊时只焊接底架主体和履带左右主梁之间的焊缝，虽然焊缝较少，但如焊接顺序不当，焊接变形大，也容易使底架安装左右行走驱动马达孔的同轴度以及履带梁底面安装行走支重轮的平面度不符合要求。在实际生产中，焊接前需要辅助多点工艺拉筋，焊接时先焊筋板的两端，使履带梁与底架主体用筋板连接成一个刚性较强的箱型结构，将后续焊缝对底架的影响减少至最低。实践证明，采用上述焊接顺序能保证底架的设计要求。3.2 反变形法
反变形法，就是事先向相反的方向施加变形以抵消焊接变形。挖掘机的动臂和斗杆都属于细长型结构件，焊接变形主要是由焊缝纵向收缩引起的，通过对动臂与斗杆的焊接变形量的计算以及焊接实际验证，来评定适宜的反变形量，使焊接前后的变
形量与反变形量正好抵消，达到设计标准。影响纵向变形的因素主要有结构件的长度、截面积、焊接线能量等因素，理论计算焊缝纵向收缩量的大小可以参考下列经验公式：
（1）单层焊纵向收缩量。
ΔL1=（k1F H L）/F （1）
式中ΔL1 ——纵向收缩量；
k1 ——变形系数，与焊接方法和材料有
关，CO2气体保护焊k1=1.043,埋弧焊
k1=0.071～0.076；
F H ——焊缝截面面积；
L ——构件长度；
F ——构件截面积。
（2）多层焊纵向收缩量。
ΔL2=ΔL1k2（2）
式中K2 ——变形系数，K2=1+85nεs；
n ——焊缝层数，εs=σs/E（σs——屈服强
度，E——弹性模量）。
（3）丁字接头号焊纵向收缩量。
ΔL3=ΔL1k（3）
式中k ——系数，取1.15～1.40。
（4）工形梁纵向收缩量。
ΔL4=2ΔL3 （4）
根据我公司生产的小型挖掘机动臂的结构设计要求，可以采取单层焊缝焊接，根据（1）式通过计算可以得出该结构件焊后收缩量ΔL1=2.1mm，因此将焊接胎具上动臂两端的定位夹具比设计尺寸放大2.5mm，焊后长度尺寸的公差在规定范围之间，达到了加工要求。
3.3 刚性固定法
焊接前将易变形的工件加以固定来限制和减小焊接变形的方法称为刚性固定法。当焊缝因为结构设计不能实现对称焊接，焊缝集中在结构件的一侧时，刚性固定法对于控制焊接变形效果很好。一般有以下几种方式：（1）将焊件固定在刚性平台上，如薄板拼接时的刚性固定；（2）将焊件组合成刚性更大或对称的结构，或者把工件分成几个部件完成焊接后再组成部件进行焊接；（3）把焊接零件固定在专用胎具上进行施焊；（4）利用临时支撑增
加结构的约束。实际焊接中将2个结构相同或者相
近的结构件用夹具和支撑加以固定，这种相向固定
的方法可以彼此约束对方，达到预防焊接变形的目
的，节省了专用胎具，降低了生产成本。
挖掘机平台主体结构的焊缝主要集中在底板
上方一侧，焊接时底板易产生焊接变形而发生翘
曲，造成发动机、回转支承及配重安装平面等需要
机械加工的平面严重变形，甚至导致无法加工。为
此，把2件平台主体面靠面刚性固定在一起，如图
3所示，然后在焊接变位机上同时进行焊接。焊接
后对平台主体检测结果表明，平台主体平面变形量
小，能够满足机械加工的需要，效果良好。同时，
这一成熟的工艺措施在挖掘机其他类似的焊接结构
件生产中推广运用，例如挖掘机底架回转支承面、
推土铲、行走马达支座的焊接等。
图3 平台主体结构刚性固定后施焊
3.4 激光焊接的应用
产生焊接变形的根本原因是焊接材料的塑性
变形，源自焊点附近过热，母材热应变大于材料的
弹性极限，引起内应力而产生塑性变形。采用激光
焊接能解决不等厚板材的塑性变形问题。
激光焊接是将激光光束集中在聚焦装置中产
生巨大能量，使工件被照射处在瞬间熔化，从而实
现焊接过程。主要用于平台外侧围不等厚板框架间
的焊接，代替传统的融焊，可提高结构件的装配精
度，使平台总成的刚度提高25%。
激光高速焊接时电弧稳定，具有适合的熔深，
焊缝的性能更好。激光作为焊接热源，有着很高的
加热能力，加热能力集中、焊接速度快，焊接变形
小。
由于激光熔焊、激光-MIG复合焊接技术的不
同以及焊接型式的不同，对焊接的装配尺寸精度要
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求也不同。搭接焊缝的激光熔焊和角焊缝的激光钎
焊一般采用普通的焊接机器人；对接焊缝的激光钎
焊采用铰接臂式焊接机器人，通常设有焊缝自动跟
踪矫正系统。
3.5 惰性气体保护焊的应用
挖掘机司机室采用适度“流线型”的结构，司
机室前观察窗倾角增大，顶盖四边呈圆弧形，使用
钢板件厚度要求在2mm左右，焊接时要求电流小
而平稳，否则会出现焊穿或焊不透的缺陷。
我公司的焊接方法是小变形MAG焊接，采用
自行研制的加拿大式T.I.M.E.焊接系统。这种系统
当焊接电流在230～260A时，可在适当的范围内
控制薄板焊接角变形和纵向变形。在焊接电流和
电压一定的情况下，焊接速度增大，焊接热输入
小，焊接变形小；在焊接电流和焊接速度不变的情
况下，焊接间隙对角变形和挠曲的影响也很大，但
间隙和变形量之间存在着一定的匹配关系，可以调
整为平衡状态。经过理论分析研究和大量的试验证
明，对焊接前后的司机室样板进行对比测量，纵向
挠曲变形和角变形的经验数据为4mm，焊接工艺
参数：焊接电流为220～260A,焊接电压为28～
30V,焊接速度为0.8～1.2m/min，送丝速度为32
～34m/min，保护气体选用氩气和二氧化碳的混合
气（氩气为80%，二氧化碳为20%），这种混合气
在薄板焊接时效果最好。同时，焊接时综合采用分
段焊接等方法，使每个焊缝冷却充分，可有效防止
焊接变形。
4 结束语
在我公司小型挖掘机的实际生产中，考虑各种
影响因素分析焊接结构的变形，通过本文介绍的几
种控制焊接变形方法，应用在小型挖掘机结构件的
焊接中，有效地预防和控制了挖掘机结构件的焊接
变形，不但减少了火焰矫正焊接变形的工作量，降
低了生产成本，提高了工作效率，而且保证了结构
件的焊接质量，提高了挖掘机整机装配的精准度以
及产品使用的可靠性，延长了产品的使用寿命，取
得可观的社会效益和经济效益。
［参考文献］
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［4］薛小怀等.薄板小变形MAG焊接工艺[J].现代金属加
工，2005，
(05).
（3）在钻进强风化、中风化地层时，一次钻
进时间不应超过5min，否则应提钻让泥浆进入斗
齿部位，以避免不进尺干磨而造成烧钻抱钻。钻进
振动大的地质应降低转数和加压力，避免过大的惯
性力和转矩损伤钻杆。
（4）渣土回填过深的地层或地表为沙层的地
层，可利用长护筒护壁至原状土部位，或使用人工
挖孔至原状土部位。在埋设护筒时，可利用钻杆方
头将护筒周边压实。
（5）避免设备使用时处于极限状态或采用特
殊的钻进参数，经验证明，在设备极限状态下其备
用能力已不足以应对孔内的意外事故。即使不得已
而为之，也应当采用减少回次进尺（为正常情况的
70％～80％）、降低钻压、增加回转次数（为正常
情况的1.1～1.2倍）等措施。
［参考文献］
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.（上接第110页）
钢结构焊接变形的起因及其控制方法初探 发表时间：2018-05-22T16:03:20.310Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：肖盛龙蔡成 [导读] 摘要：焊接技术以一种用来进行金属材料结合的工艺，它主要是通过加热或高压的形式来对金属材料的局部进行加热，等待金属材料变成液态时又通过自然冷却等方法使其融合在一起方式。 上海振华重工（集团）股份有限公司长兴分公司上海 201913 摘要：焊接技术以一种用来进行金属材料结合的工艺，它主要是通过加热或高压的形式来对金属材料的局部进行加热，等待金属材料变成液态时又通过自然冷却等方法使其融合在一起方式。在很多时候，由于加热条件的不同、加工件的材质、大小的不同，会使得焊件会因为局部受热不均匀产生焊接变形，这一方面影响美观不说，它还会严重的影响到钢结构的整体性能。本文正是从分析钢结构在焊接时发生变形的原因和类型展开了分析，通过制定有效的策略来改善钢结构中存在的这类问题，为后续减少钢结构焊接作业中发生变形的提供理论指导。 关键词：钢结构；焊接变形；起因；控制 前言：随着建筑业的快速发展，行业对钢结构的需求量与日俱增，这也为焊接技术的发展奠定了扎实的基础，但是由于容易受到种种的内外环境的影响，焊接变形的问题始终是在所难免。好在很多经验丰富的焊接工人在实际工作中能够凭借他们丰富的实践经验来解决钢结构焊接工作中存在的焊接变形问题，以此提升钢结构的品质，在此笔者将其进行归纳和整理，阐述了改善焊接变形的相关知识理论。 1钢结构焊接变形的主要类型 从很多的焊接变形是以中我们可以发现，导致焊接变形的原因是多方面的，按照变形的类型我们可以将其划分为这几类：①降温收缩纵横变形。完成焊接工件温度在冷却的过程中，钢结构以焊缝为起点，它会沿着纵横轴方向发生收缩变形，这时我们能够明显的看到它的变形情况；②钢结构在降温冷却过程中因为不同局部的收缩量不同产生角度变形。它表现在钢板发生收缩后因为收缩量的不同导致角度位移，这就给人呈现很明显的角度变形的情形；③焊缝角螺旋状变形。这时由于在进行局部焊接之后，因为钢结构的纵横面收缩不均而产生的变形；④错边变形。以焊缝为起点的局部加热之后，由于受热不均导致构件的收缩量大小不一致，因此导致构件的长和宽发生变形。⑤不同的焊缝位置之间的变形程度不同，全部集聚在一起就形成了挠区变形，也就是我们所说的面目全非的感觉。⑥波浪形变形。在进行局部焊接时由于高温的作用，使得焊缝位置周围存在内应力，应力的大小就会出现类似于波浪式的焊接变形。 2钢结构焊接变形产生的原因 引起钢结构焊接变形的原因多种多样，本文总结了以下几种进行阐述。 2.1 温度控制不当 从种种的迹象表明，引起焊接变形的最大罪魁祸首是温度。高温会使金属发生热胀冷缩，一旦温度超过了金属的熔点时，金属就会发生不停的膨胀，当其冷却下来时它的膨胀状态也被保留了下来，给人一看就是变形的情形。同时即便是局部加热，高温会使得局部金属的体积膨胀而对周围的金属造成挤压而产生变形，同时高温也会传递给周围的金属导致它们出现不同的膨胀变形。 2.2 钢结构的焊接顺序和方法不当 在对钢结构进行焊接时，需要讲究方式方法，要按照施工的顺序要求来执行，切不可颠倒顺序，否则就会导致钢结构发生焊接变形。一般来讲，由于焊接工艺和焊接材质的不同，不同的焊缝处的承载力不尽相同，因此要遵循先重后轻的原则，防止因为后期重力较大的钢结构挤压承载力较小的钢结构导致变形。 2.3 钢结构的材料 金属材料的熔点各不相同，与此同时在温度相同的情况下他们的膨胀系数也存在着差异。我们在进行局部焊接时无论是膨胀程度过大或者过小，始终都会对整个钢结构的焊接处造成变形，这就会严重的影响到我们的焊接质量。 2.4 钢结构的焊缝位置 往往在很多时候，在进行钢结构焊接时都会涉及到一个总焊缝，总焊缝的位置决定着钢结构在焊接过程中的受力情况，随着焊接进度的不断推进，钢结构的整体重力也会不断的增大，这对总焊缝的压力也就越来越大，所以我们需要灵活的设计总焊缝的位置，预防和控制钢结构的焊接变形。 2.5 刚性不同，变形程度不同 按理来讲，在承载力大小一致的情况下，刚性越大的钢结构变形程度较小，反之亦然。因此我们在设计钢结构时需要提前的预知它的承载能力，然后再根据承载重力的大小来或者不同刚性的钢结构，这样就能够降低钢结构发生焊接变形的产生概率。 3对于控制钢结构焊接变形的几点思考 3.1 从设计上控制钢结构焊接的形变 钢结构建筑是未来社会发展的一个趋势，它减少了对建筑施工材料的消耗，同时又不失艺术审美价值，同时它还能够承受较大强度的负载，我们也可以通过优化钢结构设计来降低钢结构存在焊接形变的事实。 第一，在确保钢结构质量稳定的基础上减少焊接点的数目和尺寸。因为焊点数目多的话需要加热的面积就会越多，同时要是焊接尺寸伴随的加热时间也会相应的变长，进而就导致焊接变形更加严重。 第二，科学的设计钢结构建筑的承压位置，并且要考虑到焊点的对称性，这样就能够确保整体结构的受力均匀，尽可能的将焊点与钢材截面的中轴设计在一条直线上，这样就能够降低在施工中受到压力而发生变形。 第三，要结合所选用的钢材焊接面尺寸和形状大小来选择焊接材料和焊接方法，这样一来能够尽最大可能的降低局部的受热时间，避免的长时间的加热导致金属发生膨胀变形。 第四，钢结构焊接点的设计要避免过于集中或者靠近部位存在多个焊点，因为这样也会使得在加热的过程中会导致局部反复的受热而发生形变，同时也会导致钢材料的刚度发生下降。 第五，针对钢结构建筑中受力比较大的位置应该尽量避免进行焊接，及时焊接没产生变形，出现焊点的钢材的应力能力也大打折扣。为了保证施工质量，应减少应力点的焊接。 第六，焊接作业尽可能的进行简单没有较高难度的焊接，因为高难度焊接对于焊工的个人能力和经验都具有苛刻的要求，不是人人都
1、利用反变形法控制焊接变形 为了抵消和补偿焊接变形，在焊前进行装配时，先将工件向与焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。反变形法是生产中最常用的方法，通常适用于控制焊件的角变形和弯曲变形。 2、用刚性固定法控制焊接变形 利用夹具、支撑、专用胎具、定位焊等方法来增大结构的刚性，减小焊接变形的方法称为刚性固定法。刚性固定法简单易行，是生产中常用的一种减小焊接变形的方法。生产中常用刚性固定配合反变形来控制焊接变形。 3、选择合理的装焊顺序控制焊接变形 同一焊接结构，采用不同的装焊顺序，所引起的焊接变形量往往不同，应选择引起焊接变形最小的装焊顺序。一般采取先总装后焊接的顺序，结构焊后焊接变形较小。 4、选择合理的焊接顺序控制焊接变形 当焊接结构上有多条焊缝时，不同的焊接顺序将会引起不同的焊接变形量。合理的焊接顺序是指：当焊缝对称布置时，应采用对称焊接；当焊缝不对称布置时，应先焊焊缝小的一侧。此外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接变形均有较好的效果。 5、散热法 散热法又称强迫冷却法。就是把焊接处热量散走，使焊缝附近的金属受热面大大减小，达到减小变形的目的。散热法有水浸法和散热垫法。 6、锤击法 利用锤击焊缝使焊缝延伸，就能在一定程度上克服由焊缝收缩所引起的变形。例如，薄板对接焊后会产生波浪变形，就可以用锤在焊缝长度方向上对焊缝进行锤击来克服其变形。 7、选择合理的焊接方法 选用能量比较集中的焊接方法如CO2气体保护焊、等离子弧焊来代替气焊和手工电弧焊进行薄板焊接，可减小变形量。 焊接电弧 焊接电弧是一种强烈的持久的气体放电现象。在这种气体放电过程中产生大量的热能和强烈的光辉 。通常，气体是不导电的，但是在一定的电场和温度条件下，可以使气体离解而导电。 焊接电弧就是在一定的电场作用下，将电弧空间的气体介质电离 ，使中性分子或原子离解为带正电荷的正离子和带负电荷的电子（或负离子）， 这两种带电质点分别向着电场的两极方向运动，使局部气体空间导电，而形成电弧。 1、焊缝位置的影响 2.结构的刚性对焊接变形的影响3、装配和焊接顺序对结构变形的影响
钢结构焊接变形的控制与矫正 一、前言 钢结构离不开焊接，焊接必然产生一定量的焊接变形，焊接变形的控制与矫正尤为重要，其焊接的质量和生产效率直接影响到钢结构的建造周期和使用寿命。 二、焊接变形产生的原因 电弧焊是一个不均匀的快速加热和冷却的过程，焊接过程中及焊后，焊接构件都将产生变形。影响焊接变形最根本的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件。在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压缩塑性变形，这就产生了焊接残余变形。 （一）影响焊接热变形的因素 1.焊接工艺方法。不同的焊接方法，将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。一般来说，自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小。CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小。 2.焊接参数。即焊接电流、电弧电压和焊接速度。线能量愈大，焊接变形愈大。焊接变形随焊接电流和电弧电压的增大而增大，随焊接速度增大而减小。在3个参数中，电弧电压的作用明
显，因此低电压高速大电流密度的自动焊变形较小。 3.焊缝数量和断面大小。焊缝数量愈多，断面尺寸愈大，焊接变形愈大。 4.施工方法。连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大，断续焊变形最小。 5.材料的热物理性能。不同的材料，导热系数、比热和膨胀系数等均不相同，产生的热变形也不相同，焊接变形也不相同。 （二）影响焊接构件刚性系数的因素 1构件的尺寸和形状。随着构件刚性的增加，焊接变形愈小。 2胎夹具的应用。采用胎夹具，增加了构件的刚性，从而减少焊接变形。 3装配焊接程序。装配焊接程序能引起构件在不同装配阶段刚性的变化和重心位置的改变，对控制构件的焊接变形有很大的影响。 一般来说，焊接构件在拘束小的条件下，焊接变形大，反之，则变形小。 三、钢结构焊接变形的种类 任何钢结构的焊接变形，可分为整体变形和局部变形。整体变形就是焊接以后，整个构件的尺寸或形状发生的变化，包括纵向和横向收缩（总尺寸缩短），弯曲变形（中拱、中垂）和扭曲变形等。局部变形是指焊接以后构件的局部区域出现的变形，包括角变形和波浪变形等。
预防焊接变形的工艺措施 在焊接过程中当产生的焊接应力超过金属的屈服极限就会产生焊接变形。 应力变形的种类（从变形的外观形态来看）：收缩变形、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。 减少和防止焊接应力和变形的措施：1.合理进行结构设计和焊接工艺设计，设计焊接方法时应该选用对称工作断面和焊缝位置，在保证强度的前提下，尽量减小焊缝的断面和长度外在焊接工艺上采取以下措施：采取合理的装配和焊接顺序 2.反变形法（根据生产中焊件变形规律，焊前预先将焊件做出相反方向的变形以抵消焊后发生的变形）V型坡口单面焊缝一般发生角变形。 3..刚性固定法：采用把焊件固定在平台上或在焊接用夹具上夹紧进行焊接。（采用适当的方法来增加焊件的刚度或拘束度，可以达到减小变形的目的，此种方法就是）焊件预热，对焊件进行预先加热，使焊件温度差减小，这样可以均匀的同时冷却减小应力。5焊后缓冷 6.焊后轻击焊缝或回火。 焊接残余变形的主要危害有：1）首先零件或部件的焊接变形会直接降低装配质量，而结构中的焊接残余变形会使结构的尺寸达不到要求。2）过大的残余变形还会增加结构的制造成本，同时降低焊接接头的性能。3）焊件的残余变形会降低结构的承载能力。 预防焊接变形的设计措施有：1）尽量选用对称的构件截面和焊缝位置。2)合理地选择焊缝长度和焊缝数量。3）合理选择焊缝截面尺寸和坡口形式。 如果在设计上能充分估计到制造过程中可能发生的焊接变形，选择合理的设计方案，比从工艺上采取措施要方便得多。然而，如果单从设计上采取措施，在生产中不注意选择正确的工艺，同样会产生较大的焊接变形。因此，实际生产中应该从设计和工艺两方面采取措施来预防和减小焊接变形的产生。 预防焊接变形的工艺措施：1留余量法留余量法主要是用于补偿焊件的收缩变形。反变形法主要用于控制变形规律较明显的角变形和弯曲变形。 2.反变形法 3.刚性固定法刚性固定法有以下几种a将焊件固定在刚性平台上。b将焊件组合成刚性更大或对称的结构c利用焊接夹具增加结构的刚性和约束d采用临时支撑增加结构的拘束。限制角变形和弯曲变形。刚性固定法可减小焊接变形但增大焊接应力。这种方法适用塑性好的焊件。 4.选择合理的装配焊接顺序 选择合理的装配焊接顺序基本原则如下：正在施焊的焊缝应尽量靠近结构截面的中性轴；对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少的一侧；焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊；长焊缝焊接时，选择正确的焊接方向和焊接顺序；相邻两条焊缝的焊接，选择正确的焊接方向和顺序。 长焊缝焊接小于2m时采用直通焊；大于2m时可用分段焊、逐段退焊、跳焊法进行焊接，逐段退焊法焊接变形最小。 5.合理地选择焊接方法和焊接工艺参数 各种焊接方法的热源不同，加热集中的程度也各不相同，因而产生的变形也不一样，当焊件结构形式、尺寸及刚性拘束相同的条件下，埋弧焊产生的变形比焊条电弧大；焊条电弧焊产生的变形比其他保护焊大。
钢结构焊接变形的火焰 矫正方法 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
钢结构焊接变形的火焰矫正方法 摘要火焰矫正是钢结构制作过程中解决焊接变形常用的一种方法，本文重点介绍了钢结构焊接变形火焰矫正方法的施工工艺。 关键词钢结构焊接变形矫正 1 前言 在XXX三期炼钢板坯,轨梁精整等厂房钢结构制作项目中,大部分是由宽翼缘焊接H型钢组成梁、柱等构件。这些构件在加工过程中存在焊接变形问题。这些焊接变形如果不矫正，对结构的整体安装和工程的安全可靠性都存在很大的影响。为此我主要采用了火焰矫正方法，使这些梁柱的焊接变形得到了很好矫正。 2 气体火焰矫正原理 金属具有热胀冷缩的特性，机械性能也随温度而变化。低碳钢（以Q235钢为 温度的关系如图1虚线所示，一般可简化为实线所示，即当例）的屈服极限σ s 温度在500οC以下，屈服极限基本无变化；温度高于600οC时，屈服极限接近于零。温度在500—600οC之间时呈线性变化。 当金属结构局部加热时，加热区的金属热膨胀受到周围冷金属的阻止，不能自由变形，某些部位的金属被塑性压缩。冷却后，残留的局部收缩使结构获得所需要的变形。 线状加热法 线状加热法的原理如图2所示，钢板表面被加热后，离加热点最近的表面温度上升最快，膨胀也最快，周围所受热影响较小，膨胀也很小，加热停止后，温度向周围扩散，被加热部分开始冷却，形状也渐次恢复，但又因钢板表面与空气 接触，热散较快，因而使表面被加热部分还未恢复原状就已固定下来。
随着冷却过程的持续（图2），在中性轴上侧的高温开始收缩，其收缩力使板向上弯曲，弯曲终止后，钢板两端各缩短a/2，中间却凸起a，这样总体积不变，重量也不变。火焰沿钢板直线方向移动，同时为使加热线增宽也可作横向摆动，形成长条形加热。 点状加热法 对薄板进行加热时，因板较薄，表面热量很快传递到内侧，高温部分贯通至整个板的横剖面。冷却时，上下表面冷却相同，中性轴上下侧的冷却收缩力也相同，所以加热时上下表面膨胀部分留下来，从而造成板整体缩短，但并没有弯曲。如图3所示。 缩短加工时加热点位置相对固定。这种方法一般用于矫正薄板波浪变形。加热温度和冷却介质 火焰矫正所用氧—乙炔混合比应为1：—1：之间的中性焰或氧化焰比较合适。 按火焰矫正的加热温度可分为低温矫正、中温矫正和高温矫正三种，相应的加热温度和冷却介质见表1所示。 2.3.1低温矫正低碳钢 根据图1中加热到500—600οC时，低碳钢的屈服极限已大幅度下降，加热到这个温度范围，可以起到火焰矫正的目的，且金相组织和机械性能不变。由于喷水、冷却速度快，火焰矫正效率高。这种方法我们在实际生产中采用较少。 2.3.2中温矫正 中温矫正时金属的加热温度在600—700οC，屈服极限σ 更接近零值。加热 s 温度仍在相变温度以下，金属组织没有相变，因此金属的机械性能也变化不大。中温矫正在我们实际生产中经常使用。 2.3.3高温矫正 这一温度范围内虽然存在金属组织的相变，但由于Q235、Q235F和Q345等钢材在空气中冷却后，仍然可以得到退火组织，其机械性能变化也不大。但如果加热温度过高，会引起奥氏体晶粒长大，冷却中得不到细化，则会增加金属的脆性，降低冲击韧性。 应注意，对Q345钢加热至相变温度的情况下不得使用水冷，否则将产生低碳马氏体，影响冲击韧性。
行业资料：________ 控制压力容器管板焊接变形的方法 单位：______________________ 部门：______________________ 日期：______年_____月_____日 第1 页共8 页
控制压力容器管板焊接变形的方法 在压力容器制造中，由于在控制压力容器管板进行焊接时，没有对焊接工艺参数进行合理的选择，导致在焊接过程管板焊接变形，本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。随着科学技术的迅猛发展，压力容器被普遍应用到能源工业、石油化学工业、科研工业等工业的生产过程中。因为压力容器属于危险性比较高的一类物品,很容易出现燃烧起火、爆炸等情况，对相关人员和单位造成一定的经济损失和伤害。在压力容器在压力容器制造中，往往由于组装与施焊的顺序不当，以及焊接工艺参数选择的不合理，易引起管板焊接变形，导致密封不严，管子拉脱。因此，在压力容器制作的过程中,对密封性要求非常的高。为了有效的避免因为各种不利因素对导致压力容器的密封性降低,本文主要对控制压力容器管板焊接变形的方法进行探讨。管板焊接变形的原因及影响因素 管板焊接变形的原因主要表现在两个方面。一是主要是由于筒体与管板焊接的横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布引起的；管板与筒体的焊缝一般为单面单边V型坡口，焊接时焊缝的背面和正面的熔敷金属的填充量不一致，造成了构件平面的偏转，所以这种变形在客观上是绝对存在的；二是管板与筒体焊接角变形主要由两种变形组成，即筒体与管板角度变化和管板本身的角变形，前者相当于两个工件对接焊接引起的角变形，后者相当于在管板上堆焊时引起的角变形。而焊接变形的大小的主要取决于管板的刚性、焊接线能量、坡口角度、焊缝截面形状、熔敷金属填充量焊接操作等因素有关。根据管板变形的原因及影响因素，由于管板焊接不能实现双面焊，焊接时电流过大会引起烧穿伤及换 第 2 页共 8 页
钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施 随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。 一、焊接应力与变形产生机理 焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。 焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。
二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施 1．焊接残余应力的危害 影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。 2．降低焊接应力的措施 (1)设计措施 尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。 (2)工艺措施 采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。 采用热处理方法：整体高温回火、局部高温回火或温差拉伸法（低温消除应力法，伴随焊缝两侧的加热同时加水冷） 三、焊接变形的危害性及预防焊接变形得到措施 1、焊接变形的分类 焊接变形可以区分为在焊接热过程中发生的瞬态热变形和室温
When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 防止焊接变形的措施(2021新版)
防止焊接变形的措施(2021新版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。"安全第一" 的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。 1.设计合理的焊接结构 2.采取适当的工艺措施 其实设计合理的焊接结构，它包括了合理安排焊缝的位置，减少不必要的焊缝，合理选用焊缝形状和尺寸等。例如，采用焊缝对称布置。象咱们常用于肋板与腹板的脚焊缝的焊脚就不应该太高。一般对低碳钢有个最小焊脚尺寸推荐 板厚《6mm最小焊脚3mm 板厚7---13mm最小焊脚4mm 板厚19--30mm最小焊脚6mm 板厚31--35mm最小焊脚8mm 板厚51--100mm最小焊脚10mm 减少焊接变形的工艺措施： （1）.反变形法 （2）.利用装配顺序和焊接顺序控制焊接变形
（3）.热调整法 （4）.对称实焊法 （5）.刚性固定法 （6）.锤击焊缝法 其实这些里也包含了各种措施，本人打字太慢，就不详细说了。 如果有人想了解焊接的一些、知识，我象大家推荐一本书吉林化学工业集团公司组织编写.孙景荣主编. 这个老焊接工程师经验丰富的很,我刚毕业的时候跟他共事了一年,学到了很多焊接的知识.他出过好几本有关焊接方面的书.呵呵,我也算跟名人混过啊!! 钢板拼装可以采用从中间至两边分段退焊法进行 焊前要适当的做一些反变形，这是事前控制的办法！ 反变形法： 在焊接进行装配时，预先将工件向焊接变形相反的方向进行人为的变形。例如，焊接8~~12mm的钢板，V型破口单面焊。将工件预先反向斜置，焊接后由于自身收缩，使工件恢复到平正的形状（我将附图说明） 对于较大刚性的构件，下料的时候，可将构件制成预定大小和方
钢结构工程中焊接变形质量控制 一、小组概况：本小组是一个具有较强QC 理论基础和丰富实践经验的QC 小组，小组成员是项目部的主要技术骨干，都接受过四川三峡认证公司、省、市、十一局的TQC 培训教育。 QC 小组概况 小组成员简介
二、选题理由 由于在万家寨体育馆工程中钢屋架起承载和支撑作用，设计对钢结构的要求很高，因为钢结构的质量不仅影响到其它工序，而且对整体工程质量起着十分重要作用，同时在安全方面也起着十分重要的作用。在钢结构安装施工过程中，特别是在气割下料或焊接时，由于在加热或冷却过程的不均匀性的存在，十分容易导致结构内部产生应力，这些应力的存在，最终可能出现结构发生变形，从而降低装置钢结构的承载能力和使用寿命。外形尺寸超差还可能对其他安装工序产生影响，如果这种变形所引起的尺寸过大，还可能造成工件报废或返工，造成人力和物力的浪费，使工程成本增加，这种情况是施工单位所最不想看到的工之前，我们就想到了钢结构制作中可能产生变形这一问题，并引起大家的重视。我们总结了以往的施工经验，想办法控制由于焊接所产生的残余应力，防止发生结构变形，使该项工程的钢结构施工质量最终达到设计要求。 为此我们 QC 小组把“钢结构工程中焊接变形质量控制”作为此次小组活动的课题”，并希望能够通过此次活动使钢结构焊接形变质量达到设计要求。 三、选择课题
1、钢结构具有强度高、重量轻、抗震性能好、施工速度快等 特点，在现代公共建筑中会出现一系列的质量问题，导致 各种安全事故的发生。 2、为了防止各种质量问题导致的安全事故的发生，我们从开 始制作钢屋架前的每一个环节入手、分析论证出现形变的 原因、针对原因找出主要因素，制定实施防范措施，确保 钢屋架整体安装的质量安全，最终保证本工程质量合格。 四、现状调查 （1）普遍调查 2007 年4 月，本小组查资料发现在以前所干的工程，抽取了不同时间、不同地点的钢结构工程，在这些工程中往往会出现钢结构焊接顺序不当、焊接质量未达到要求、下料方法不当、卡具使用方法不当等等一些质量安全事故的发生。 (2)实际调查工程的各质量问题的百分比统计如下：
1、焊接变形的定义 在焊接过程中，焊缝金属和基材的冷热循环所引起的膨胀和收缩形成焊接变形。焊接时，沿 同一边持续焊接引起的变形比两边交叉焊接的变形大。在焊接引起的冷热循环中，很多因素 影响金属的收缩并导致变形，如金属在受热时其物理、机械性能发生变化。当热膨胀增加、 热量增大时(见图1)，焊接区域温度升高，焊接区域钢板的弯曲强度、弹性、热导性能将降低。 2、产生焊接变形的原因 在金属冷热变化过程中，应了解怎样产生变形、为什么产生变形。图2 为一组钢板冷热变化 时产生的变形示例。均匀加热钢板时，向各个方向均匀膨胀，见图2a。当钢板冷却至室温时，也是均匀收缩并恢复至原始尺寸。如果钢板在加热时给予刚性约束(见图2b)，两个侧边就不 会产生变形。但是，加热时钢板一定会膨胀，所以只能在无约束的垂直方向膨胀(厚度方向)，从而使钢板变得更厚。同样，当钢板温度降至室温时，也将在各方向上收缩(见图2c)，这样，工件就发生了永久性弯曲或扭曲变形。
在焊接受热过程中，膨胀和收缩作用于焊接金属和基材上，焊缝和基材因局部被加热而形成 很大的温度梯度。冷却时，焊接金属试图正常收缩至室温时的体积。但是，熔化的焊接金属 因基材而受到约束，焊缝金属和基材之间就会产生应力集中。焊缝附近区域因此产生应力集 中而伸展或弯曲或变薄，这些超过焊缝金属屈服应力的集中释放就形成了永久变形。当焊接 温度接近室温，整个基材受到约束而无 法变形，金属的伸缩应力接近屈服应力。如果约束(夹具固定工件或反收缩力)取消，残余应 力释放，基材将发生迁移，焊接工件将产生变形。金属内部结构因焊接不均匀的加热和冷却 产生的内应力叫焊接应力，由焊接应力造成的变形叫焊接变形。不同的焊接工艺引起的焊接 变形量不同。 3 影响焊接结构变形的主要因素和变形的种类 (1)影响焊接结构变形的主要因素。 a．焊缝在结构中的位置； b．结构刚性的大小； c．装配和焊接顺序； d．焊接规范的选择。 (2)焊接变形的种类。 a．纵向收缩和横向收缩(在焊缝长度方向上的收缩称纵向收缩，在垂直于焊缝纵向的收缩称 横向收缩)； b．角变形； c．弯曲变形； d．波浪变形； e．扭曲变形。 (3)从焊接工艺上分析，影响焊接收缩量的因素。 a．采用焊条电弧焊焊接长焊缝时，一般采用焊前沿焊缝进行点固焊，有利于减小焊接变形，同时也有利于减小焊接内应力。 b．备料情况和装配质量对焊接变形也会产生影响。 c．焊接工艺中影响焊缝收缩量的因素有： ①线膨胀系数大的金属材料其焊接变形大，反之焊接变形小。 ②焊缝的纵向收缩量随着焊缝长度的增加而增加。 ③角焊缝的横向收缩比对接焊缝的横向收缩小。 ④间断焊缝比连续焊缝的收缩量小。 ⑤多层焊时，第一层引起的收缩量最大，以后各层逐渐减小。 ⑥在夹具固定条件下的焊接收缩量比没有夹具固定的焊接收缩量小，减少约40％～70％。
钢结构焊接变形的火焰矫正方法 摘要火焰矫正是钢结构制作过程中解决焊接变形常用的一种方法，本文重点介绍了钢结构焊接变形火焰矫正方法的施工工艺。 关键词钢结构焊接变形矫正 1 前言 在XXX三期炼钢板坯,轨梁精整等厂房钢结构制作项目中,大部分是由宽翼缘焊接H型钢组成梁、柱等构件。这些构件在加工过程中存在焊接变形问题。这些焊接变形如果不矫正，对结构的整体安装和工程的安全可靠性都存在很大的影响。为此我主要采用了火焰矫正方法，使这些梁柱的焊接变形得到了很好矫正。 2 气体火焰矫正原理 金属具有热胀冷缩的特性，机械性能也随温度而变化。低碳钢（以Q235钢为例）的屈服温度的关系如图1虚线所示，一般可简化为实线所示，即当温度在500οC以下，屈极限σ s 服极限基本无变化；温度高于600οC时，屈服极限接近于零。温度在500—600οC之间时呈线性变化。 当金属结构局部加热时，加热区的金属热膨胀受到周围冷金属的阻止，不能自由变形，某些部位的金属被塑性压缩。冷却后，残留的局部收缩使结构获得所需要的变形。 2.1线状加热法 线状加热法的原理如图2所示，钢板表面被加热后，离加热点最近的表面温度上升最快，膨胀也最快，周围所受热影响较小，膨胀也很小，加热停止后，温度向周围扩散，被加热部分开始冷却，形状也渐次恢复，但又因钢板表面与空气接触，热散较快，因而使表面被加热部分还未恢复原状就已固定下来。
随着冷却过程的持续（图2），在中性轴上侧的高温开始收缩，其收缩力使板向上弯曲，弯曲终止后，钢板两端各缩短a/2，中间却凸起a，这样总体积不变，重量也不变。火焰沿钢板直线方向移动，同时为使加热线增宽也可作横向摆动，形成长条形加热。 2.2点状加热法 对薄板进行加热时，因板较薄，表面热量很快传递到内侧，高温部分贯通至整个板的横剖面。冷却时，上下表面冷却相同，中性轴上下侧的冷却收缩力也相同，所以加热时上下表面膨胀部分留下来，从而造成板整体缩短，但并没有弯曲。如图3所示。 缩短加工时加热点位置相对固定。这种方法一般用于矫正薄板波浪变形。 2.3加热温度和冷却介质 火焰矫正所用氧—乙炔混合比应为1：1.05—1：1.25之间的中性焰或氧化焰比较合适。 按火焰矫正的加热温度可分为低温矫正、中温矫正和高温矫正三种，相应的加热温度和冷却介质见表1所示。 表1：火焰矫正加工温度
浅谈焊接变形原因及防止措施 摘要：在工程施工过程中，各种设备、管道焊接产生的应力变形是个比较突出 的问题，采用合理焊接工艺方法可以较好减少变形。 关键词：工艺焊接变形处理 焊接在设备、管道安装过程中举足轻重，由于焊接过程中的变形与应力直接 影响工艺质量、使用性能、配件装配，为提高质量，我们在施工中采取了相对的 措施。 一、焊接应力与变形产生的原因 焊接过程中，对焊件进行局部不均匀加热，会产生焊接应力和变形。焊接时 焊缝和附近的金属处于高温，焊缝和近缝区纵向受拉应力，远离焊缝区受压应力，整个焊件纵向及横向尺寸有一定的收缩。如果在焊接过程中，焊件能够较自由的 伸缩，则焊后焊件的变形较大而焊接应力较小；反之，如果焊件厚度或刚性较大 不能自由伸缩，则焊后焊件的变形较小而焊接应力较大。还有组装与施焊的顺序 不当，焊接方向不正确，焊接参数不合理，引起局部过热，没有采用适当的辅助 措施等。 二、减小焊接变形的工艺措施 由于焊接变形在焊接生产中是不可避免的，因此应在生产中根据焊接结构的 具体形式，选用一种或几种方法，以达到控制变形的目的。 1、加裕量法和反变形法在下料时留一定量，补充焊后收缩。预先确定焊后 可能发生的变形大小和方向，将工件放在相反的方向位置上；或在焊前使工件反 方向变形，抵消焊后所发生的变形。 2、刚性夹固法输水主管上常常出现分支，这是根据工艺流程来设计的，如 来水汇管到各分支管，然后汇集到出水汇管再输出去。在制作汇管时产生很大的 焊接变形，为了减少变形需把此工艺汇管固定起来，如制作Φ426×7汇管，可在 其下放一Φ630×7的铜管，用Φ48×4短管固定。因此焊前将工件固定夹紧，并设 置拉杆提高焊接刚性，焊后即缩小变形。 3、选择合理的焊接次序减少焊接变形的施焊顺序方式很多，基本原则是使 焊接热比较均匀地加上去；或者使焊接变形相互抵消；或者用前道焊缝提高结构 刚性以限制后焊焊缝的变形工序合理的次序可缩小变形。 4、选择合理的焊接工艺（1）焊接速度高的焊接方法能减少焊件受热，减 少焊件受热，减少焊缝冷却时的收缩区宽度，从而减少变形。（2）采用从中间 向两端焊，逆向分段焊、跳焊法、多人对称焊，预热焊等。（3）利用减少焊接 线能缩小加热区或使不均匀加热或冷却尽可能趋于均匀，达到减少焊接变形的目的。（4）多层焊对减少焊缝的纵、横向收缩以及由此引起的挠曲和失稳变形是 有利的，但多层焊对角变形不利。（5）采用小电流、快焊速、不摆动焊法；小 直径焊条代替大直径焊条；厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊等。 5、设计方面（1）要尽量减少焊缝数量、焊缝长度和焊缝截面积，合理地 确定坡口的外形和尺寸，合理布置焊缝，除了要避免焊缝密集以外，还应使焊缝 位置尽可能靠近构件的中和轴，并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。（2）设 计焊接结构时，应尽量选用尺寸规格较大的板材、型材和管材，形状复杂的可采 用冲压件和铸钢件，以减少焊缝数量，简化焊接工艺和提高结构的强度和刚度。 在容器组焊时，应尽量避免十字焊缝，相邻两筒节纵缝、封头拼缝与相邻筒节的 纵缝应错开。
钢结构工程焊接技术重点、难点及控制措施本文针对钢结构工程焊接技术的重点和难点，按多年来的工程实践经验主要阐述十种实用焊接变形的控制措施和方法；焊接残余应力的控制措施；焊接裂纹的防治措施；焊接工艺评定的范围；焊缝质量检查；框架结构制作与安装焊接；安装焊接工艺；钢结构变形的预防等。 1、概述 钢结构焊接时，焊接热源对结构不均匀加热引起的结构形状和尺寸的变化，称为焊接变形。在变形的同时，结构内部还产生应力、应变，因为这时结构并未承受外载时，就存在这些应力，所以这些应力居于内应力范畴，称为焊接残余力。属于不均匀分布的自平衡内应力。 焊接变形及应力在焊接过程中往往是难以避免的。它们将影响到焊接结构尺寸精度和焊接接头的强度，轻者需耗费不少人力、物力去矫正、修理，严重的会使构件报废。此外，焊接变形和应力对焊接结构以后使用是的承载能力也产生不可低估的影响。焊接残余应力和焊接变形是能量存在同一构件的不同形式，服从于能量存在同一构件的不同形式，服从于能量守恒定律；它们相辅相成，并互相转化。减少一方必须增大一方： 设：焊缝的总能量为E总，E总=E有+E损+ρ残+ε=1 （1） （1）式中，E有—冶金反应时的有用能；E损---无用能，损耗能；ρ残--焊接残余应力；ε-焊接变形，当焊接完成后，构件中只存在两种能量形式； E残+ε=c<1 （2） c---常量 于是（2）式有了工程应用的价值，这就是我们在工程实际中控制焊接残余应力和焊接变形的基本观点。我们从事钢结构设计、制作安装的技术人员必须了解和掌握焊接变形及应力产生的原因及其基本规律、影响因素，以便在制作安装过程中能够控制焊接变形和应力。 2、焊接应变与变形的控制 2.1焊接变形的控制 （1）尽量减少焊缝的截面积，施焊量以满足连接需要即可，俗话说：“不过焊”，（对一般的角焊缝）是按照有效焊角尺寸来决定其焊缝强度的，所以对于凸出很高的焊缝，多出的焊缝金属，按规范作用并不能提高其许可强度，反而增大了应力集中系数，消弱了坡口的综合性能。对厚板，对接焊缝，可采用U型刨边形成U型坡口，可进一步减少焊缝金属量。 （2）焊缝的数量愈少愈好，每条焊缝尽量采用多层多道焊，厚板焊接特别要注意。 （3）焊缝尽可能称、布置要靠近中和轴施焊（由于收缩力引起钢板变形力臂小），因此减少变形。 （4）环绕中和轴的焊缝要平衡：应用对称施焊的原则，时一个收缩力对另一个收缩力相互平
防止焊接变形的方法
针对焊接变形的原因和种类从焊接工艺上进行改进，可以有效防止和减少焊接变形所带来的危害。下面，我们主要介绍几种常见的防止焊接变形的方法。 1. 反变形法 在焊前进行装配时，预置反方向的变形量为抵消（补偿）焊接变形，这种方法叫做反变形法。图1所示为8—12mm厚的钢板V形坡口单面对接焊时，采用反变形法以后，基本消除了角变形。 2. 利用装配和焊接顺序来控制变形； 采用合理的装配和焊接程序来减少变形，这在生产实践中是行之有效的好办法，如图2（a）所示为一箱形梁，由于焊缝不对称，焊后产生下挠弯曲变形。解决办法是由两人或四人，对称地先焊只有两条焊缝的一侧，如图2（b）中焊缝1和1然后就造成了如图2 ?的上拱变形。由于这两条焊缝焊后增加了箱形梁的刚性。当焊接另一侧的两条焊缝时，如先焊图2(d)中焊缝2和2，最后再焊图2(e)中焊缝3和3，就基本上防止了变形。 有许多结构截面形状对称，焊缝布置也对称，但
焊后却发生弯曲或扭曲的变形，这主要是装配和焊接顺序不合理引起的，也就是各条焊缝引起的变形，未能相互抵消，于是发生变形。 焊接顺序是影响焊接结构变形的主要因素之一，安排焊接顺序时应注意下列原则： 1）尽量采用对称焊接。对于具有对称焊缝的工作，最好由成对的焊工对称进行焊接。这样可以使由各焊缝所引起的变形相互抵消一部分。 2）对某些焊缝布置不对称的结构，应先焊焊缝少的一侧。 3）依据不同焊接顺序的特点，以焊接程序控制焊接变形量。常见的焊接顺序有五种，即： a.分段退焊法 这种方法适用于各种空间的位置的焊接，除立焊外，钢材较厚、焊缝较长时都可以设挡弧板，多人同时焊接。其优点是可以减小热影响区，避免变形。每段长应为0.5—1m。见图2(f) b.分中分段退焊法 这种方法适用于中板或较薄的钢板的焊接，它的优点是中间散热快，缩小焊缝两端的温度差。焊缝热影响区的温度不至于急剧增高，减少或避免热膨胀变形。这种方法特别适用于平焊和仰焊，
造船中的焊接变形和反变形控制 1.研究背景 船舶工业是传统的劳动密集型装配制造业，焊接操作是其中主要的作业形式之一，焊接水平的高低在很大程度上决定了船体的质量和生产效率,而焊接变形又是焊接过程中最难控制的一环。焊接变形的存在不仅造成了焊接结构形状变异,尺寸精度下降和承载能力降低,而且在工作荷载作用下引起的附加弯矩和应力集中现象是船舶结构早期失效的主要原因,也是造成船舶结构疲劳强度降低的原因之一[1]。焊接变形对现代造船技术的应用产生了障碍。由于焊接变形对船舶建造质量、成本和周期都具有重要影响，工业界一直对其非常重视，对焊接变形从实验和理论上进行了大量研究，希望能够对焊接过程进行有效预测和控制。反变形可以控制焊接变形，降低残余应力，且方法简单易行，在船舶行业有广泛的应用。 2.背景内容 针对造船中的焊接变形，国内外专家进行大量的研究。焊接过程是一个非平衡的、时变的、带有随机因素影响的物理化学过程，它涉及电弧物理、传质传热和力学等方面。至今对焊接过程变形的实时检测与监控仍是困难的，不仅需要特殊的方法，而且对设备的要求也很高。随着计算机软、硬件技术的快速发展，使得焊接热加工过程的数值模拟应运而生，实践证明数值模拟对于研究焊接现象是一种非常有用的方法。 2.1国外专家的预测和研究 20世纪30年代以来，许多苏联学者就开始了焊接变形计算与控制研究。如C.A.库兹米诺夫[2]研究了典型船体结构总变形和局部变形的计算方法，提出了减少和补偿焊接变形以及矫正主船体结构的解决方案。Greene和Holzbaur[3]开展了降低焊接残余应力和变形的研究，目前降低残余应力和焊接变形技术大多数由他们制定的法则演变而来。法国的国际焊接研究所对“焊接结构中残余
如何防止焊接变形 1、焊接变形的种类： 焊接过程中焊件产生的变形称为焊接变形。焊后，焊件残留的变形称为焊接残余变形。焊接残余变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等共六种，见图1，其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，在不同的焊件上，由于焊缝的数量和位置分布不同，这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。 2、如何利用合理的装配焊接顺序来控制焊接残余变形？ 不同的构件形式应采用不同的装配焊接方法。 1）结构截面对称、焊缝布置对称的焊接结构，采用先装配成整体，然后再按一定的焊接顺序进行生产，使结构在整体刚性较大的情况下焊接，能有效地减少弯曲变形。 例如，工字梁的装配焊接过程，可以有两种不同方案，见图4。若采用图4b所示的边装边焊顺序进行生产，焊后要产生较大的上拱弯曲变形；若采用图4c所示的整装后焊顺序，就可有效地减少弯曲变形的产生。
2）结构截面形状和焊缝不对称的焊接结构，可以分别装焊成部件，最后再组焊在一起见图5。图5b所示的方案由于焊缝1离中性轴距离较大，所以弯曲变形较大，而图5a所示的焊缝1 的位置几乎与上盖板截面中性轴重合，所以对整个结构的弯曲变形没有影响。 3、如何利用合理的焊接顺序来控制焊接残余变形？ ⑴对称焊缝采用对称焊接当构件具有对称布置的焊缝时，可采用对称焊接减少变形。如 图4所示工字梁，当总体装配好后先焊焊缝1、2，然后焊接3、4，焊后就产生上拱的弯曲变形。 如果按1、4、2、3的顺序进行焊接，焊后弯曲变形就会减小。但对称焊接不能完全消除变形， 因为焊缝的增加，结构刚度逐渐增大，后焊的焊缝引起的变形比先焊的焊缝小，虽然两者方向 相反，但并不能完全抵消，最后仍将保留先焊焊缝的变形方向。 ⑵不对称焊缝先焊焊缝少的一侧因为先焊焊缝的变形大，故焊缝少的一侧先焊时，使它 产生较大的变形，然后再用另一侧多的焊缝引起的变形来加以抵消，就可以减少整个结构的变 形。
建筑工程钢结构焊接变形的控制措施 摘要：在焊接结构施工的过程中，焊接变形是经常出现的，如果在这一过程中，我们不能对钢结构变形予以全面的控制，就会对整个建筑工程的钢结构焊接变形 控制产生十分不利的影响，因此，我们必须要采取有效的措施对其加以控制和完善。本文主要分析了建筑工程钢结构焊接变形的控制措施，以供参考和借鉴。 关键词：钢结构；焊接；变形；控制 当前我国建筑行业发展水平有了十分显著的提升，越来越多的人开始将目光转向钢结构，因为钢结构在应用的过程中其质量小，强度相对较高。安装方面存在着非常强的便利性，施 工的方法相对比较简单，所以在工程建设的过程中，其也逐渐的取代了其他的连接方式，但 是其也同样存在不足。 1、建筑钢结构概论 当前，我国钢铁工业的发展速度和发展水平在不断的提升，建筑钢结构在不应用的过程 中显示出了非常明显的优势，所以在工程建设的过程中也得到了非常广泛的应用，所以，走 不同形式的焊接设备和焊接的方法也在这一过程中有了非常大的发展，在工程建设的过程中，怎样不断的提高当前现有的焊接技术也成为了人们非常关心和关注的一个问题。在建筑结构 高度发展的当今社会，焊接变形问题也越来越严重，对钢结构的尺寸以及美观性都产生了较 大的影响，同时还给日后的焊接工作带来了很多麻烦，需要进行非常多的校正工作。而当构 件出现了严重变形情况的时候，我们还需要将构件直接报废。所以我们需要对焊接变形当中 各方面的因素予以全面的分析，采取有效的措施对其加以控制，这样才能更好的保证结构的 质量和生产的效率。 2、建筑钢结构焊接变形的形式就变形因素 首先，焊接残余变形如果按照其对于结构的影响程度去划分，我们可以将其分成整体变 形和局部变形，按照其自身的特征，我们可以将其分成收缩变形、较变形、弯曲变形、波浪 变形和女扭曲变形等等，在这些焊接残余变形当中，角变形和波浪变形属于是局部变形，其 他的变形属于是整体变形，而建筑钢结构大多数产生的是整体焊接变形问题。 其次是在建筑钢结构路焊接施工的过程中，只有对影响环节变形会产生影响的各种因素 进行全面的分析，掌握其内在的规律，只有这样，才能更好的保证建筑钢结构自身的质量。 在建筑钢结构施工的过程中，影响焊接变形的因素主要有钢结构组成基本构建一定要全 面的满足该构件的技术要求，但是在实际的施工中，一些构件并没有达到其具体的要求，这 样也就使得构件在焊接的过程中没有出现非常严重的超差现象。其次，钢结构各个构件整体 组装研配控制的质量把控并不是十分的严格，比如说出现了严重的空隙，焊接的过程中比较 容易出现变形现象等等。再次是焊缝如果沿着构件截面分布产生了不对称的现象，就会使得 这种结构构件在焊接的过程中会出现非常严重的弯曲变形问题。最后是在组装焊接施工的过 程中，焊缝坡口的形式和焊接次序、方法等选择都不是十分的恰当，钢结构的热性，物理性 质等都存在着非常大的差异，这样也就会出现较为严重的焊接变形问题。 3、建筑钢结构焊接变形控制措施 3.1在建筑钢结构焊接节点构造设计时，应注意以下几点：①焊缝位置应避开高应力区：焊缝区的应力越大，则钢结构越容易产生焊接变形及焊缝裂纹。②焊缝位置应对称于构件截 面的中性轴：焊缝位置尽可能对称于构件截面的中性轴，或者尽量靠近中性轴，这对减少梁、柱等一类钢结构的挠曲变形有良好的效果。③尽量减少焊缝的数量、尺寸：钢结构中焊缝数 量越多、尺寸越大，焊接热源对结构的热输入就越大，产生的焊接变形也就越大。因此在设 计钢结构节点构造时，应力求减少焊缝数量和尺寸。④采用刚性较小的节点形式，避免焊缝 集中和双向、三向相交：这样可减小焊缝交叉点处或焊缝集中处的热量及应力，从而减小焊 接变形。⑤便于焊接操作，避免在仰焊位置施焊：在建筑钢结构加工制作时，应尽量避免将 焊缝置于仰焊位置施焊，以利于操作和保证焊接质量。无法避免时，应要求焊工掌握全位置 焊接的操作技能。⑥不同的建筑钢结构节点形式，对焊缝设置：应有不同的要求。例如，焊 接组合箱形梁、柱的纵向角焊缝，宜采用全焊透（应采用垫板单面焊）或部分焊透的对接与