H型钢焊接变形的控制与矫正
焊接H型钢薄腹板起鼓变形原因分析与质量控制
焊接H型钢薄腹板起鼓变形原因分析与质量控制作者：纪华亭来源：《装饰装修天地》2019年第23期摘 ; ;要：通过薄腹板起鼓变形的原因分析，从钢板切割变形、焊接应力变形以及焊后变形矫正三个方面去解决焊接H型钢薄腹板的起鼓变形，使焊接H型钢外观几何尺寸满足设计及规范要求，保证产品质量。
关键词：焊接H型钢薄腹板;变形原因;质量控制1 ;前言日常生产中在加工腹板厚度≤6mm、截面高度>600mm的焊接H型钢时，由于钢板自身内应力和远离焊缝区的压缩应力超过了钢板失稳的临界应力值而导致腹板产生波浪变形，严重影响构件的外观质量。
矫正变形不仅费工、费时，而且往往难以达到规范的技术要求。
工艺人员通过长期的生产实践，在钢结构理论的基础上进行了系统整合，采取火焰矫正的同时避开兰脆温度区段在火圈周围施以锤击矫正，达到了快速矫正的目的。
2 ;薄腹板起鼓变形原因分析与对策一是由于钢板自身内应力和远离焊缝区的压缩应力超过了钢板失稳的临界应力值而导致单板产生起鼓变形;二是由于热胀冷缩的原因导致腹板残余应力无法释放，从而产生起鼓变形。
根据变形情况将变形区域分成几个区段，各区段用线状加热法由两侧向中央进行加热或在变形最高点周围施以点状加热与锤击相结合进行矫正方法，使腹板平面度满足设计及规范要求。
3 ;制定工艺措施及控制控制变形措施分为切割应力控制、焊接应力控制和焊后变形矫正三个过程控制措施。
3.1 ;消除切割应力控制变形的措施3.1.1 ;切割时钢板变形的控制钢板起始端切割时切割口应留30mm的连体，中间每隔2000mm留10mm的连体不切，依此类推直至全部切完。
切割后料条之间仍相连，当自身存在的残余应力和切割应力得到控制后，再用手工割枪将连体逐个切开，以此来控制应力变形。
3.1.2 ;锤击消除钢板轧制和切割残余应力将腹板至于整张厚板上（厚度约30mm），用锤（一般以5kg为宜）击法沿切割边纵向两侧一锤挨一锤进行击打，一直锤击到头，在消除切割应力后再进行H型钢组对。
大型H型钢焊接变形的控制与矫正
大型H型钢焊接变形的控制与矫正摘要用二氧化碳气体保护焊现场组焊大型异形H钢结构件,配以合理的焊接工艺和焊接顺序, 减少焊接变形，并采用反变形施焊的方法;以及对焊接H型钢的矫正方法的探讨。
关键词异形焊接H型钢控制矫正1前言2010年，我单位承接克拉玛依石化总厂物料大棚施工工程，现场自制物料大棚柱梁, 异形柱结构形式如图 1 所示, 截面尺寸单根长度为8200mm，腹板宽度250-490mm，翼缘板宽度250mm。
对于物料大棚立柱的制造质量要求, 焊缝为一级焊缝, 构件长度制造允许偏差为±10mm, 高度的允许偏差为±2.0mm, 宽度的允许偏差为±3.0mm 弯曲矢高的允许偏差为1/1000, 且不大于10mm, 扭曲偏差不大于h/250且不大于5mm, 翼缘板垂直度的允许偏差为 2.5mm, 腹板局部平面度的允许偏差为 3.0mm。
H 型钢因具有优越的结构型式和良好的力学性能而成为钢结构的主要结构模式。
下面以焊接物料大棚立柱为例, 探讨焊接H 型钢焊接变形的控制与矫正方法。
图1 物料大棚立柱2 焊接变形分析2.1变形产生的原因该结构按整体组装焊接的方式, 必然会造成较大的变形：一是腹板的拼接焊缝焊后收缩, 有可能使腹板产生波浪变形；二是上、下翼缘板与腹板的连接焊缝截面尺寸较大, 焊接过程中输入的热能量大, 上、下翼缘板必然会产生角变形并引起较大的纵向收缩变形, 使立柱在长度方向形成弯曲变形和扭曲变形；三是如果焊接顺序不合理, 还会造成扭曲变形。
2.2变形的控制方法影响焊接变形的主要因素与焊缝在结构构件中的位置、焊接结构的刚性的大小、装配顺序、焊接顺序、焊接规范的选择与应用等有关。
一旦焊接变形超过标准要求, 矫正将会非常困难,以至于不得不用气割割开重焊或不得已而使整根立柱报废。
因此, 必须采取合理的组装焊接顺序和行之有效的工艺措施, 控制立柱的焊接变形, 确保制造质量达到设计和技术规范的要求。
焊接H型钢
焊接H型钢钢结构制造的技术要点钢结构制造技术主要是焊接H 钢的制造,其中控制主焊缝全自动埋弧焊的焊接质量为关键技术。
1 焊接变形的控制自动埋弧焊电流大,热量高,构件易产生变形(翼缘板角变形;H 钢的纵向弯曲;H 钢扭曲变形) 。
针对上述问题主要采取以下技术措施:(1) 针对焊接工作的需要自行制作了一个专用的工作台,将H 钢的四条纵向角焊变为船形焊,以保证焊缝的焊透,提高焊接质量,减少熔敷金属。
这是对焊接变形的第一步控制。
(2) 根据翼缘板与腹板的不同配置调整焊接参数,将角变形控制在3 mm 以内,然后用翼缘矫正机对其进行校正。
(3) 纵向弯曲是由于H 型钢单边受热产生的残余应力分布不均造成的。
通过实验决定利用后续焊缝的残余应力平衡上道焊缝的残余应力的办法,即第1、2道焊缝焊接时,电流调至下限值,第3 道焊缝焊接时,电流调至平均值,在最后一道焊缝焊接时,将电流调至上限值,以期消除变形。
如采用上述措施后仍有少量变形,则在后续工序中用火焰法予以校正。
(4) 扭曲变形与纵向弯曲产生的原因大致相同,因此,也是通过合理调整焊接顺序,以后续焊缝的残余应力来平衡前面的焊接残余应力。
2 自动埋弧焊的焊接参数的确定(1) 焊丝直径:在焊接电流、电压和速度不变的情况下,焊丝直径将直接影响焊缝的熔深。
随着焊丝直径的减少,熔深将加大,成型系数减小。
(2) 焊接电流:对焊缝熔深大小影响最大的因素是焊接电流。
随着焊接电流的增大,熔深将增加。
(3) 电弧电压: 电弧电压低时,熔深大、焊缝宽度窄;电弧电压高时,熔深浅、焊缝宽度增加;过分增加电压,会使电弧不稳,熔深减少,易造成未焊透的现象,严重时还会造成咬边、气孔等缺陷。
(4) 焊接速度:如焊接速度增加,焊缝的线能量减少,使熔宽减少、熔深增加,然而继续加大焊接速度,反而会使熔深减少,焊接速度过快,电弧对焊件加热不足,使熔合比减少,还会造成咬边、未焊透及气孔等缺陷。
3 构件变形的校正及几何尺寸的控制在焊接H 钢生产中对构件变形的校正,主要采用三种方法:火焰校正法、机械校正法和反变形法。
H型焊接钢柱变形控制
H型钢柱焊接变形控制及矫正一、摘要：本文通过H型钢柱焊接制作中采用的工艺和措施的介绍，讨论分析钢结构制作过程中，特别是H型截面构件焊接变形产生的原因、控制及矫正方法，为相关工作提供有益借鉴。
二、关键词：H型钢柱焊接变形控制矫正三、引言目前，钢结构已在厂房建筑中得到广泛的应用。
而钢结构厂房的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。
这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性，焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许变形范围，应设法进行矫正，使其达到质量要求。
实践证明，多数变形的构件是可以通过采取不同的方法矫正的，而所采用矫正的方法的主要原理都是基于人为制造可控的变形来达到抵消已经发生的变形，以达到控制质量的目的。
四、正文（一）概况某单跨钢结构，横向受力布置，柱高12m，主梁4.086m，中主梁5.386m，次梁5.15m，柱、主梁、次梁均采用焊接H 形截面，焊接方法使用埋弧自动焊。
（二）变形产生的主要原因1、构件原料下料过程中产生的变形梁、柱的H形截面都是由钢板焊接而形成的，钢板在下料的过程中，切割边受热且温度较高，未切割边温度较低，产生的变形量不同，造成旁弯变形。
2、焊接过程中产生的变形焊接过程中因焊接部位受热而产生各种应力，作用于不同方向，使构件产生相应的变形，主要有弯曲变形、角变形、扭曲变形、波浪变形（失稳翘曲变形）（三）变形控制及矫正方法1、下料过程中板件的旁弯控制在制作过程中在下料的环节即采取工艺措施，防止由于腹板的旁弯所导致的在整个H型钢长度方向上的拱起，必须严格控制下料时腹板的气割变形。
为此采用留取两端，从中间取点下料的方法：先在钢板两端各100 mm处分别划线，钻4 mm气割孔，分别做气割起始点及结束点，两孔之间划切割线，然后用半自动切割机从左至右沿直线逐条切割，在正式切割钢板条之前，预先在钢板上沿切割方向划线切割一条80～100mm宽钢条，以减少钢板条在切割过程中两侧应力差。
浅析H型钢的焊接变形及其控制和矫正方法
图４ Ｈ型钢焊接示意
适 的加热 区域 。
（ ）角 变形 ３
这 种 变 形 的根 本 原 因 是横 向收 缩
５ ．结 语 Ｈ型钢 的焊 接 变 形 常 见 而 多 变 ，但 是 只要 掌握 了其 中的关 键要 领 ，我 们 就 可 以在 日常 生 产 中 比较
好 地预 防和 控 制 这些 变 形 ，倘 若 焊 后 出现 了 上 述 变 形情 况 ，也 能 够 省 时 省 力地 予 以矫 正 ，从 而 获 得 符
法两种 。 （ ） 机械矫 正 法 １ 主 要设 备有 千 斤 顶 、压 力 机
越小 ，变形 也 就 越 小 ；再 次 ，采 用 间 断 焊 接 也 是 降
低纵 向收缩 变形 的有效 措施 。
（ ）挠 曲变形 （ 曲变 形 ） 纵 向收缩 变 形 和 ２ 弯 横 向收缩 变 形都 可 以产 生 挠 曲变 形 ，装 配 焊 接 次 序 不 当 、焊接 方 法 选 择 不 合 理 也 可 以 引起 挠 曲变 形 。 总 之 ，挠 曲变 形 是 由于温 度 在 腹 板 上 分 布不 均匀 引
方 法是 ：焊炬 沿 纵 长焊 缝 背 面 对 翼 板 进行 ｓ形 线 状
退 焊法 （ 图 ４ ，就可 以使 上 下 两对 角 焊缝 引 起 的 见 ） 挠 曲变 形基本 抵消 ，使构 件保持 平直 。
５ ４ ３ ２ １ １ ２ ３ ４ ５
加热可 以很好 地 矫 正 Ｈ 型钢 的角 变形 。对 外 凸翼 板 进行 矩形面 积 加 热且 对 腹 板 进 行 三 角 形 面积 加 热 可
向压 弯来 抵消 焊接 变 形 （ 图 ５ 。采 用 刚性 固定法 见 ） 来 防止 角变形 也是 比较好 的 。
合 实际使 用 的 Ｈ型钢 。ＭＷ
焊接H型钢变形矫正的施工方法
焊接Ｈ型钢变形矫正的施工方法根据工厂制作经验，结合国内外相关资料，简述钢结构变形的主要种类，分析焊接变形的施工方法。
标签：钢结构焊接变形施工0 引言当前钢结构已在建筑工程、装饰工程中得到广泛的应用。
钢结构的主要受力构件是焊接H型钢柱（包括格构式钢柱）、梁以及稳定系统。
这些构件在制作过程中都存在焊接变形问题，如果焊接变形不予以矫正，则不仅影响结构整体安装，还会降低工程的安全可靠性。
对于焊接结构应采取各种有效措施以防止或减小变形，当这些变形超过现行规范的规定时必须加以矫正。
使其达到符合产品质量要求。
实践证明，多数变形的构件是可以矫正的。
矫正的方法都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。
在生产过程中普遍应用的矫正方法，主要有机械矫正、火焰矫正和综合矫正。
在钢结构制造中常用的有机械矫正法和火焰矫正法两种。
1 钢结构焊接变形的火焰矫正火焰矫正法就是把焊接变形相对部位的金属局部加热到热塑状态，利用不均匀加热引起的变形来矫正焊接结构已经发生的变形，这种方法只需普通气焊所用的工具和设备。
但火焰矫正是一门较难操作的工作，方法掌握、温度控制不当还会造成构件新的更大变形。
因此，火焰矫正要有丰富的实践经验。
下面对钢结构焊接变形的种类、矫正方法作一个粗略的分析。
钢结构的主要构件是焊接H型钢柱、梁、撑。
焊接变形经常采用以下三种火焰矫正方法：①线状加热法；②点状加热法；③三角形加热法。
下面介绍解决不同部位的施工方法。
以下为火焰矫正时的加热温度(材质为低碳钢)低温矫正500℃600℃冷却方式：水中温矫正600℃700℃冷却方式：空气和水高温矫正700℃800℃冷却方式：空气注意事项：火焰矫正时加热温度不宜过高，过高会引起金属变脆、影响冲击韧性。
16Mn在高温矫正时不可用水冷却，包括厚度或淬硬倾向较大的钢材。
1.1 翼缘板的角变形矫正H型钢柱、梁、撑角变形。
在翼缘板上面(对准焊缝外)纵向线状加热(加热温度控制在650℃以下)，注意加热范围不超过两焊脚所控制的范围，所以不用水冷却。
控制H型钢侧弯焊接变形
控制H型钢侧弯焊接变形降低矫正成本控制H型钢侧弯焊接变形降低矫正成本1有色建安钢构公司二00四年十月二十八日控制H型钢侧弯焊接变形降低矫正成本1、小组概况建安公司钢结构厂于2004年1月成立QC小组，在公司注册，现有成员8人，平均年龄为31岁，且均经过TQM教育，我们是一支具有强烈进取精神的攻关型队伍。
小组自成立以来，紧紧围绕公司的质量年度方针目标，结合生产实际，深入开展QC活动。
我们的宗旨是：团结一致，发挥特长，不断提高自身素质，努力提高工程的施工质量，为公司的持续发展和不断壮大作出应有的贡献。
1.1、QC小组成员结构一览表如下：表一1.2、本次课题活动内容概况2、选题理由3、现状调查在对埋弧自动焊焊后成品检查中发现，埋弧焊焊后H型钢的主要变形为侧弯和扭曲（扭曲较少）。
下表为2004年1月～6月对所生产H型钢构件检测结果：表二以上统计均为超标构件H型钢埋弧自动焊侧弯与扭曲变形对比从检测结果可以看出控制H型钢焊接侧弯变形为主要控制方向。
4、确定目标为了保证安装质量、节约矫正成本，树立企业的良好形象。
小组决定，对已收集数据进行整理、分析，根据分析结果制定预防措施并加以实施，确保矫正前构件侧弯不合格率控制在10%以下。
5、目标可行性分析6、原因分析6.1 弯曲变形：主要出现在H型钢经埋弧自动焊后，它是由于焊缝的纵向和横向收缩相对于构件中轴不对称引起的构件整体弯曲。
6.2 扭曲变形：出现在H型钢经埋弧自动焊后，主要为构件角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不一致，综合而形成的变形形态。
经过小组对数据的分析和现场调查结果画出了影响构件侧弯变形的因果7、要因确认8、对策表9、实施对策9.1、悬臂焊支撑架跨度过长由于悬臂焊支撑架跨度L过长，构件局部在焊接过程受热后强度下降，致使变形加大。
实施对策：减小L，对截面尺寸较小及尺寸较长的易变形构件采用L较小的门焊机焊接或CO2气体保护焊。
9.2未按工艺施工由于操作人员的疏忽和质量意识不强，致使部分构件未按工艺进行施工。
H型钢焊接的变形与矫正
关于焊接H型钢焊接变形的控制与矫正总结H型钢矫正机H型钢是一种新型经济建筑用钢。
H型钢截面形状经济合理，力学性能好，轧制时截面上各点延伸较均匀、内应力小，与普通工字钢比较，具有截面模数大、重量轻、节省金属的优点，可使建筑结构减轻30-40%;又因其腿内外侧平行，腿端是直角，拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25%。
常用于要求承截能力大，截面稳定性好的大型建筑（如厂房、高层建筑等），以及桥梁、船舶、起重运输机械、设备基础、支架、基础桩等。
H-型钢是由工字型钢优化发展而成的一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，尤其断面与英文字母“ H相同而得名。
其特点如下：T翼缘宽，侧向刚度大。
抗弯能力强。
T翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便。
T与焊摄工字钢相比，成本低，精度高，残余应力小，无需昂贵的焊接材料和焊缝检测，节约钢结构制作成本30%左右。
f相同截面负荷下•热轧H钢结构比传统钢结构重量减轻15%-20%。
—与砼结构相比，热轧H钢结构可增大6%的使用面积，而结构自重减轻20%一30%,减少结构设计内力。
f H型钢可加工成T型钢，蜂窝梁可经组合形成各种截面形式，极大满足工程设计与制作需求。
H型钢主要用于工程，厂房设备，机械设备，桥梁，高速公路，民房等；机械性能和物理性能好，牢固，节约能源和环保的效果。
H型钢是一种经济型断面钢材，广泛用于工业、建筑、桥梁、石油钻井平台等方面，据预测2005年我国H型钢需求量约250万吨，2010年需求量500万吨，但目前我国H型钢年生产能力为120万吨，市场需求量非常巨大。
钢结构连接普遍采用焊接，且对于一些重要焊缝一般都采用全熔透焊接。
金属焊接时在局部加热、熔化过程中，加热区的金属与周边的母材温度相差很大，产生焊接过程中的瞬时应力。
冷却至原始温度后，整个接头区焊缝及近缝区的拉应力区与母材在压应力区数值达到平衡，这就产生了结构本身的焊接残余应力。
此时，在焊接应力的作用下焊接件结构发生多种形式的变形。
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H型钢焊接变形的控制与矫正
H型钢是一种常用的结构钢材，广泛应用于建筑工程、桥梁工程、机械制造等领域。
而H型钢的焊接变形是在焊接过程中常常面临的难题之一。
焊接变形对H型钢的整体性能
和使用效果都会产生影响，因此控制和矫正焊接变形是非常重要的。
本文将从H型钢焊接
变形的原因、特点和影响入手，结合相关案例和实践经验，探讨H型钢焊接变形的控制与
矫正方法。
1. 焊接热量引起的热变形
焊接是通过加热和冷却的过程将两个或更多的工件相连接。
在焊接过程中，热源集中
在焊缝附近，导致焊缝处的局部温度升高，使焊缝处的材料发生膨胀，而临近区域的材料
则受热变形。
当焊接热量作用于H型钢时，由于H型钢是厚板结构，在焊接过程中，焊缝
附近的热变形会引起整个H型钢的变形，甚至产生塑性应力，导致焊接变形。
焊接完成后，焊接接头的冷却和收缩过程中会产生残余应力，这些残余应力会引起H
型钢的变形。
残余应力是由于焊接材料热胀冷缩以及热循环引起的变形应力，这些应力将
影响H型钢的整体性能，甚至产生裂缝和变形。
焊接工艺参数的选择会影响焊接过程中的热量输入和热量分布，从而影响焊接变形。
如果焊接工艺参数选择不当，如焊接电流、焊接速度、焊接层间温度等参数未进行有效的
控制，就会导致焊接变形增加。
4. 材料刚度引起的变形
H型钢是一种高强度、高刚度的结构钢材料，在焊接时，材料的刚度会影响焊接变形。
如果焊接接头附近的材料没有得到有效的支撑或约束，焊接过程中就会产生材料的塑性变形，从而导致焊接变形。
5. 焊接应力引起的微观组织改变
焊接过程中产生的焊接残余应力不仅会影响H型钢的整体形状，还会引起H型钢的微
观组织改变。
残余应力会改变材料的晶格结构和内部组织，使得材料的性能发生变化，从
而影响焊接接头的力学性能。
1. 多种形式的变形
H型钢在焊接过程中的变形形式多种多样，例如扭曲变形、翘曲变形、弯曲变形、挠
曲变形等。
这些变形形式不仅会影响H型钢的外观和尺寸，还会影响其力学性能。
而且这
些变形形式往往会相互影响，相互叠加，使得H型钢的变形更加复杂。
2. 变形程度较大
H型钢在焊接过程中，由于受到焊接热量的影响，其变形程度往往较大。
尤其是在大
型H型钢结构的焊接过程中，其变形程度更是难以控制，甚至会影响到整体结构的安装和
使用。
3. 变形对焊接接头的影响
焊接变形不仅会影响H型钢的整体结构，还会对焊接接头的质量和性能产生影响。
焊
接接头是结构件的焊接部位，在焊接变形的影响下，其质量和性能容易出现问题，从而影
响整个结构的使用效果。
1. 影响外观及尺寸精度
2. 影响结构的整体性能
H型钢作为建筑结构材料，其整体性能对整个结构的安全性和使用效果具有重要影响。
焊接变形会导致H型钢在受力状态下产生不均匀变形，使得结构受到破坏和变形，甚至影
响整个结构的使用寿命。
1. 优化焊接工艺参数
2. 控制焊接热量
控制焊接热量是减少焊接变形的有效途径。
通过合理控制焊接热源的位置和大小，调
整焊接速度和层间温度等参数，可以有效减少焊接热量对H型钢的影响。
3. 采用预应力加固方法
在焊接前对H型钢进行预应力加固，可以有效减少焊接过程中的变形。
通过预应力的
作用，可以抵消焊接过程中产生的变形应力，减缓焊接变形的发生。
4. 提高焊接质量
提高焊接质量是控制焊接变形的关键。
合格的焊接接头能够提供更好的约束和支撑，
能够降低焊接变形的发生。
1. 采用机械矫正方法
在焊接后对H型钢进行机械拉伸和压缩矫正，可以有效改善焊接变形。
通过机械矫正，可以使H型钢恢复原来的形状和尺寸，降低焊接变形对整体结构的影响。
采用加热矫正方法可以使H型钢在恢复原有形状的同时消除残余应力，减少后续使用
过程中的变形。
通过加热局部区域，可以使H型钢发生塑性变形，从而使焊接变形得到矫正。
通过以上分析和探讨，我们可以看出H型钢焊接变形是在焊接过程中常见的问题，影响着H型钢结构的整体性能和使用效果。
控制和矫正焊接变形是非常重要的。
在实际焊接过程中，要通过优化焊接工艺参数、控制焊接热量、采用预应力加固方法和提高焊接质量等方式，尽量减少焊接变形的发生。
对于已经发生焊接变形的H型钢，可以通过机械矫正和加热矫正等方法进行矫正。
只有通过有效的控制和矫正方法，才能保证焊接后的H型钢结构具有良好的整体性能和使用效果。