一、焊接变形的形式与原因

在钢结构连接中，焊接算得上是普遍采用的方式，并且针对一些重要焊缝而言，通常采用的是全熔透焊接。当金属进行焊接时，处于一种局部加热、并使之熔化的过程里，加热区域的金属与周边的母材相比较，温度存在很大的差异，进而产生了焊接过程期间的瞬时应力。

当冷却到原始温度之后，整个接头区域里，焊缝以及近缝区域的拉应力区域，和母材在压应力区域，二者数值达成平衡，如此便产生了结构自身的焊接残余应力。

这时，于焊接应力的作用之下，焊接件结构出现多种样式的变形。残余应力的存有跟变形的产生是相互转变的，弄清楚变形规律，就不容易从中找寻到防止减少以及纠正变形的办法。

一、焊接变形的形式与原因

钢结构焊接之后所产生的变形大体上能够被划分成两种情形，也就是整体结构方面的变形以及结构局部位置的变形。整体结构的变形涵盖了结构的纵向以及横向的缩短，还有弯曲，也就是翘曲。局部变形呈现出凸弯、波浪形、角变形等多种样式。

1.1变形常见基本形式

板材坡口对焊之后，会出现长度缩短，也就是纵向收缩的这种情况，同时还会出现宽度变窄，也就是横向收缩的那种变形，它们以及还有板材坡口对接焊接之后所产生 的角变形，此为常见焊接变形的基本形式，具体会有如下几种 。

焊后构件会出现角变形，其沿构件纵轴方向的数值是不一样的，并且构件翼缘与腹板的纵向收缩存在不一致的情况，由此形成了扭曲变形。

薄板焊接之后，母材受压应力的区域，因为失稳，使得板面出现翘曲，进而形成波浪变形；焊缝的纵向收缩以及横向收缩，相对于构件的中和轴而言不对称，由此引发构件的整体弯曲，这样的变形就是弯曲变形。

这些变形属于基本的变形形式，各种各样复杂的结构变形，是这些基本变形的发展，是这些基本变形的转化，是这些基本变形的综合。

1.2焊接变形的原因

在焊接进程当中，针对焊件实施了局部的、并非均匀的加热，这乃是产生焊接应力以及变形的缘由。于焊接之时，焊缝以及焊缝附近受热区域的金属产生膨胀，鉴于四周较为寒冷的金属对这种膨胀予以阻挡，于是在焊接区域以内便出现了压缩应力以及塑性收缩变形，进而生成了不同程度的横向以及纵向收缩。因这两个方向的收缩，致使焊接结构出现了各种各样的变形。

二、影响焊接结构变形的因素

因影响焊接变形量的因素数量较多，所以有时同一因素对应纵向变形、横向变形以及角变形会呈现出相反的影响。要对各因素针对各种变形的影响展开全面分析，掌握其影响规律，这是采取合理措施控制变形进而达到预期效果的基础。不然就难以达成预期效果。

1）焊缝截面积有着影响，焊缝截面积所指的是熔合线范围内的呢一个金属空间面积，焊缝面积一旦越大，冷却的时候收缩造成的塑性变形状量就会越大。。

2）焊接热输入带来怎样影响呢：通常状况下，要是热输入量大，那么被加热的高温区范围就会大，冷却的速度会慢，进而让接头塑性变形区增大，不管是对于纵向、横向还是角变形，都会有使变形增大的作用。然而在进行表面堆焊时，当热输入增大到一定程度的时候，因为整个板厚温度趋于接近，所以即便热输入持续增大，角变形也不会再增大，反而会有所降低。

工作的预热，层间温度的影响，预热温度越高，等同于热输入加大，致使冷却速度减缓，收缩变形增大，层间温度越高，同样如此 。

4）焊接方法所产生的影响：于建筑钢结构焊接常常会用到的诸多方法当中，不包含电渣焊的情形下，埋弧焊热输入是最大的存在，在诸如焊缝面积等其他条件一样的状况下，收缩变形表现为最大。手工电弧焊的热输入处于中位，收缩变形相较于埋弧焊而言更小。CO2气体保护焊热输入是最小的，收缩变形的响应同样是最小。

5）焊缝位置对于变形所产生的影响：鉴于焊缝位置坐落于结构里呈现出不对称的状况，焊缝位置不对称这般的情形将会引发各种各样的变形 。

6）结构的刚性对于焊接变形会产生影响，结构刚性的大小，主要是由结构的形状以及其截面大小所决定的，刚性相对较小的结构，焊接之后的变形会比较大，刚性较大的结构，在焊接完成后变形相对较小。

因所采用的装配方法存在差异，故而这会对结构的变形产生影响，这便是装配和焊接规范对焊接变形的影响，整体装配完毕之后再开展焊接，此情形下其变形通常要小于边装配边进行焊接时所产生的变形 。

于工程焊接的时间里面，鉴于各类条件以及诸多因素共同发挥作用，焊接残余变形所呈现出的规律相对较为复杂，知晓各个因素独自发挥作用带来的影响，有助于针对工程的具体情形展开具体的综合剖析。

三、防止和减少结构变形的措施

其一，减小焊缝的截面积，其二，在获取完好且无超标缺陷焊缝的前提条件之下，其三，尽可能去采用较小的坡口尺寸，其四，此坡口尺寸包含角度以及间隙，句号。

二、对于屈服强度处于其之下，淬硬性并非很强的钢材，采用相对较小的热输入情形，尽可能不去进行预热或者适度的降低预热温度以及层间温度；优先挑选热输入较小的焊接方法，像是CO2气体保护焊方式 。

3）厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。

4）当进行双面均可焊接操作呐，得采用双面对称坡口，且在多层焊的时候要采用与构件中和轴对称的焊接顺序，就如同下面的图2所示，。

图2：用双面坡口对称焊接顺序减小角变形

5）T形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝，见图3：

图3：T形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝

6）采用焊前反变形方法去控制焊后的角变形，这是生产当中极为普遍的一种方法，要预先对焊件进行基本抵消（补偿） 。

借助焊后呈现弯曲状态的反变形方式，以此达成防止在焊接之后出现变形这一目的。其中，表1所展示的内容、图4呈现出来的图形，分别是箱形柱进行焊接之前反变形参考的数值、H型钢进行焊接之前反变形参考的数值：

图4 H形钢焊接前翼缘的反变形量参考值

7）刚性固定法，也被称作强制法。于实际制作当中，针对刚性大的构件，焊后变形通常较少。对于刚性小的构件而言，能在焊前增强构件刚性，如此焊后变形同样会减小。在运用这种方法时，一定要等焊接冷却之后再将夹具以及支撑卸去，几种常见的方法包含夹具法、支撑法、胎具法、临时固定法（像焊钉固定以及压紧固定法）、定位焊接法。

8）锤击焊缝法：此方法主要是适用于薄板焊接的，当薄板的焊缝以及其热影响区尚未处于完全冷却的状态时，要马上针对那个区域进行锤击，对于厚板而言则是使用风枪去敲击的。

9）采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形。

10）在进行设计时，需要尽可能地，去减少焊缝的数量与尺寸；要对焊缝进行合理性的布置，除了要防止焊缝出现密集的情况之外，还应当让焊缝的位置，尽可能地靠近构件的中和轴，并且要使焊缝的布置，与构件中的 。

和轴相对称。

（11）要正确地去选取焊接顺序，在钢结构里当同时有对接焊缝以及角焊缝存在的时候，按照原则来说要先焊接对接焊缝，反过来再去焊接角焊缝，对于十字型焊缝以及T字型焊缝而言，更应当去采用正确的顺序，以此避免出现焊接应力的集中情况，从而保证接头的焊接质量，采取对称于整个钢结构中和轴的焊接方式，以及采取从中间向两段进行焊接的方式，对于减少变形切实非常有利，对于钢结构中强度要求较高的重要部位进行焊接时，应当尽可能让接头能够自由收缩，不受到约束 。

四、焊接变形的焊后矫正方法

为了符合设计、规范的要求，出现焊接变形的焊接结构构件得进行矫正，换个角度讲，这种矫正实际上都是想办法制造新的变形去补偿或者抵消已经出现的变形。施工生产里，最常用的焊后残余变形矫正方法能分成施力矫正、加热矫正以及这两种方法结合运用这几种情况。

4.1施力矫正法

施力进行矫正操作，一般会借助千斤顶来达成；或者利用螺旋加力器来实现；又或者通过辊压矫正机来完成；亦或是在大型压力机上面予以达成 。

4.2加热矫正法

也就是借助不均匀的加热，让结构获取反向的变形，旨在补偿或者抵消原本的焊接变形。加热矫正法的加热方式能划分成点状加热、线状加热、三角形加热。加热矫正能够消除诸多施力矫正没办法处理的变形 ，把控火焰局部加热致使的变形的规律是做好矫正的重点 ，决定火焰矫正效果主要是加热的位置以及加热温度。低碳钢和普通合金的焊接结构通常采用650至8000C的加热温度 ，一般不适宜超过9000C。参见表2各种颜色能够判别温度范围 。

借助加热来进行矫正之际，为了让矫正效果得以提升，那么在加热进程当中也能够施加外力去矫正，当进行火焰矫正之时，加热点的冷却存在两种方式，也就是自然冷却以及水冷却，运用水火矫正法能够让结构矫正收获较快成效，并且能够让矫正量超出自然冷却的矫正量，就像矫正大截面的H型钢那样 。