東莞鋼結(jié)構(gòu)公司分析鋼結(jié)構(gòu)焊接變形是焊接過程中因不均勻加熱和冷卻導(dǎo)致的構(gòu)件形狀或尺寸改變，其類型和成因與焊接工藝、構(gòu)件設(shè)計、材料特性密切相關(guān)。
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一、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的基本類型及成因
1. 收縮變形（最常見）
定義：焊接后構(gòu)件沿焊縫長度或?qū)挾确较蚩s短。
成因：
焊縫金屬從液態(tài)冷卻至固態(tài)時發(fā)生體積收縮，高溫區(qū)域鋼材膨脹受低溫區(qū)域約束，冷卻后產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致整體縮短。
例：鋼板對接焊時，焊縫縱向收縮量約為 0.15-0.3mm/m，橫向收縮量約為 0.2-0.4mm/m（隨板厚增加而增大）。
典型案例：H 型鋼翼緣與腹板焊接后，翼緣板因焊縫收縮向內(nèi)彎曲，導(dǎo)致截面尺寸偏差。
2. 角變形
定義：構(gòu)件焊后兩側(cè)鋼板繞焊縫軸線產(chǎn)生角度變化，形成 V 形或 Y 形偏差。
成因：
焊縫橫截面不對稱（如單面焊），加熱時焊縫正面膨脹受背面約束，冷卻后正面收縮量大于背面，形成角度偏差。
例：鋼板 T 形焊接時，腹板與翼緣的單面角焊縫冷卻后，翼緣板向焊縫一側(cè)傾斜，角度偏差可達 1°-3°。
影響：影響構(gòu)件組裝精度，如箱型柱焊接后對角線偏差超標。
3. 彎曲變形（撓曲變形）
定義：構(gòu)件焊后沿長度方向產(chǎn)生彎曲，呈弧形或 S 形。
成因：
焊縫布置不對稱，收縮力形成偏心彎矩。例如，工字形梁單側(cè)施焊（如僅焊下翼緣焊縫），收縮力使梁向上彎曲。
構(gòu)件截面剛度不足時，細長構(gòu)件（如檁條）更易因焊縫收縮產(chǎn)生整體彎曲。
數(shù)據(jù)參考：10 米長 H 型鋼（截面 300×200mm）單側(cè)焊接后，撓度可達 5-10mm。
4. 波浪變形（失穩(wěn)變形）
定義：薄板焊接后表面出現(xiàn)波浪狀起伏，多發(fā)生于板厚≤6mm 的構(gòu)件。
成因：
薄板焊接時，焊縫附近金屬因熱膨脹受周圍冷金屬約束，產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)壓應(yīng)力超過材料屈服強度時，薄板發(fā)生屈曲失穩(wěn)。
例：集裝箱側(cè)板焊接后，板面出現(xiàn)波長 100-300mm 的波浪紋，影響外觀和剛度。
關(guān)鍵因素：板厚與寬度比（b/t）越大，越易發(fā)生波浪變形，當(dāng) b/t＞50 時需特別控制。
5. 扭曲變形
定義：構(gòu)件焊后發(fā)生螺旋形扭曲，多為復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接后整體形態(tài)異常。
成因：
焊縫在構(gòu)件截面上分布不對稱，且焊接順序不合理（如先焊一側(cè)所有焊縫，再焊另一側(cè)），導(dǎo)致各部位收縮不同步。
例：吊車梁焊接時，若先焊下翼緣與腹板的全部焊縫，再焊上翼緣焊縫，因上下收縮差產(chǎn)生扭曲，扭曲量可達 10-20mm/m。
危害：嚴重影響構(gòu)件安裝（如鋼柱扭曲導(dǎo)致垂直度超差），需返工矯正。
二、焊接變形的關(guān)鍵影響因素
1. 材料與構(gòu)件設(shè)計
鋼材強度：高強度鋼（如 Q460）彈性模量高，焊接收縮應(yīng)力大，變形更明顯。
構(gòu)件剛度：截面慣性矩（I）越小（如工字形梁高寬比＞5），抗變形能力越弱。
焊縫尺寸：焊縫截面積越大（如焊腳尺寸≥8mm），收縮量越大，例：角焊縫焊腳每增加 1mm，橫向收縮量增加 0.1mm。
2. 焊接工藝參數(shù)
熱輸入量：電流越大、焊接速度越慢，熱輸入量越高（如埋弧焊熱輸入量是氬弧焊的 2-3 倍），構(gòu)件受熱區(qū)域更廣，變形更顯著。
焊接方法：氣焊（熱影響區(qū)大）比 CO?氣體保護焊變形大，手工電弧焊比自動焊變形離散性高。
焊接層數(shù)：多層焊時，后續(xù)焊層對前一層的熱作用會累積收縮量，例：8mm 厚鋼板分 3 層焊接，總收縮量比單層焊增加 20%。
3. 施工操作與順序
焊接順序：不對稱焊縫未采用對稱施焊（如先焊左后焊右），導(dǎo)致兩側(cè)收縮差；長焊縫未采用分段退焊（每段 500mm 逆向焊接），累積收縮量大。
夾具與約束：未使用剛性固定（如定位板、夾具）時，自由狀態(tài)下焊接變形量是約束狀態(tài)的 3-5 倍。
焊工操作：手工焊時電弧偏向一側(cè)，導(dǎo)致局部熱輸入不均，如焊條傾角偏差 10° 可使焊縫兩側(cè)溫差達 100℃以上。
