平台钢结构焊接变形控制措施

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1、平台钢结构焊接变形控制措施　　摘要:本文结合钢结构焊接变形的基础理论与海上钢平台焊接的实践经验，从节点设计、焊接工艺和施工管理方面总结了平台钢结构焊接变形的控制措施，保证了平台钢结构的工程质量。　　关键词:平台钢结构;焊接变形;控制措施　　　　0概述　　钢结构因其技术成熟、施工周期短、易于回收等独特优势，在海上油气结构设施中得到了迅速发展和普遍应用。而焊接作为一项重要的钢结构制作和连接技术，广泛应用于平台钢结构的预制与安装中，但随之带来的焊接变形问题也日益突出，对钢结构的外形美观、顺利安装和使用功能等

2、造成了一定的影响，而且给焊后带来大量复杂的矫正工作，严重的变形甚至会使焊件结构报废。因此，综合分析平台钢结构焊接变形产生的原因及其影响因素，采取适当措施控制焊接变形，对于保证平台钢结构工程质量具有重要意义。　　1平台钢结构的组成　　平台钢结构一般由平台立柱、梁、撑杆、铺板等组成。这些系统构件采用焊接H型钢、热轧H型钢、角钢、槽钢、钢板、结构无缝（有缝）钢管，以及各种用于节点的异型钢和箱形梁等。　　2平台钢结构焊接变形的基本形式及变形分析　　2.1平台钢结构焊接变形的基本形式　　平台钢结构焊接变形的基本

3、形式有：焊接过程中产生的变形及焊后残留在结构中的焊接残余变形，其中焊接残余变形对平台钢结构焊接质量有较大影响。　　焊接残余变形按其对整个结构影响程度不同，可分为整体变形和局部变形；按其特征可分为：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形、扭曲变形和错边变形等。在这些焊接残余变形中，角变形和波浪变形属于结构局部变形，其它的属于结构整体变形。而平台钢结构最多发生的是结构整体焊接变形。　　2.2平台钢结构焊接变形的原因分析　　根据焊接基本原理分析，平台钢结构产生焊接变形的根本原因是：焊接时局部的不均匀加热和冷却

4、使结构中各部分金属热胀冷缩的程度不同，而焊件结构本身是一个整体，各部分金属的膨胀和收缩因受到了周围金属的影响、制约，不能自由地进行，这样在结构内部就会产生焊接变形。　　2.3影响平台钢结构焊接变形的因素　　2.3.1焊缝的布置　　焊缝若沿构件截面分布不对称，则会引起该构件焊接时产生弯曲变形。　　2.3.2结构刚性　　焊后焊缝一般都产生纵向和横向收缩，这种收缩受到整个结构的限制而产生“收缩力”。对于刚性大的焊接结构在这种力的作用下产生的变形比较小；而刚性小的焊接结构在这种力的作用下就产生较大的变形。　　

5、2.3.3装配和焊接顺序　　结构的整体刚性总是比它的部件的刚性大，抗变形能力也大。有了合理的装配顺序还需要有合理的焊接顺序配合，以控制变形。　　2.3.4备料和装配质量　　备料情况和装配质量对焊接变形也会产生影响。例如，装配间隙大，焊缝的横向收缩也大。此外还应考虑焊件的自重和形状，对长形构件，在焊前需恰当地加以支撑。　　2.3.5焊接参数　　在诸多焊接参数中焊接线能量与焊接变形成正比，焊接线能量越大则焊接时产生的塑性变形区面积越大，焊后的焊接变形越大，反之则越小。决定焊接线能量的因素主要有：焊缝尺寸的

6、大小；焊接的分层方式；焊接的初始温度；焊缝是否连续。　　2.3.6焊接方法　　对于相同焊件、相同焊缝，不同的焊接方法，其焊接变形也不同，埋弧焊的焊接变形最大，其次为手弧焊，最小的焊接变形为CO2气体保护焊。　　在平台钢结构焊接生产中，不同种类的焊接变形往往并不是单独出现的，而是同时出现，互相影响的。只有全面分析影响焊接变形的各种因素，掌握其影响规律，才能采取合理的措施来控制焊接变形。　　3控制平台钢结构焊接变形的设计措施　　平台钢结构焊接节点构造形式多，比较复杂。如果在节点构造设计上考虑得比较周全，注

7、意减少钢结构焊接变形，往往比单纯从焊接工艺上来解决问题方便得多。　　在平台钢结构焊接节点构造设计时，应注意以下几点：　　3.1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。　　3.2合理选用焊缝的坡口形状和尺寸　　设计平台钢结构节点焊缝时，应在保证结构具有足够承载能力的条件下，采用适当的坡口形状和尺寸，以减少焊缝截面积及结构的焊接变形。　　3.3焊缝位置应对称于构件截面的中性轴　　

8、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。　　3.4避免焊缝集中和双向、三向相交　　这样可减少焊缝交叉点处或焊缝集中处的热量及应力，从而减少焊接变形。　　3.5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接裂纹。　　3.6不同的节点采用不同的焊接要求　　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角接组合焊缝；箱形梁