海南隆鋼鋼結構建筑工程有限公司

    0概述

    鋼結構因其技術成熟、施工周期短、易于回收等獨特優勢，在海上油氣結構設施中得到了迅速發展和普遍應用。而焊接作為一項重要的鋼結構制作和連接技術，廣泛應用于平臺鋼結構的預制與安裝中，但隨之帶來的焊接變形問題也日益突出，對鋼結構的外形美觀、順利安裝和使用功能等造成了一定的影響，而且給焊后帶來大量復雜的矯正工作，嚴重的變形甚至會使焊件結構報廢。因此，綜合分析平臺鋼結構焊接變形產生的原因及其影響因素，采取適當措施控制焊接變形，對于保證平臺鋼結構工程質量具有重要意義。

    1平臺鋼結構的組成

    平臺鋼結構一般由平臺立柱、梁、撐桿、鋪板等組成。這些系統構件采用焊接H型鋼、熱軋H型鋼、角鋼、槽鋼、鋼板、結構無縫(有縫)鋼管，以及各種用于節點的異型鋼和箱形梁等。

    2平臺鋼結構焊接變形的基本形式及變形分析

    2.1平臺鋼結構焊接變形的基本形式

    平臺鋼結構焊接變形的基本形式有：焊接過程中產生的變形及焊后殘留在結構中的焊接殘余變形，其中焊接殘余變形對平臺鋼結構焊接質量有較大影響。

    焊接殘余變形按其對整個結構影響程度不同，可分為整體變形和局部變形；按其特征可分為：收縮變形、角變形、彎曲變形、波浪變形、扭曲變形和錯邊變形等。在這些焊接殘余變形中，角變形和波浪變形屬于結構局部變形，其它的屬于結構整體變形。而平臺鋼結構最多發生的是結構整體焊接變形。

    2.2平臺鋼結構焊接變形的原因分析

    根據焊接基本原理分析，平臺鋼結構產生焊接變形的根本原因是：焊接時局部的不均勻加熱和冷卻使結構中各部分金屬熱脹冷縮的程度不同，而焊件結構本身是一個整體，各部分金屬的膨脹和收縮因受到了周圍金屬的影響、制約，不能自由地進行，這樣在結構內部就會產生焊接變形。

    2.3影響平臺鋼結構焊接變形的因素

    2.3.1焊縫的布置

    焊縫若沿構件截面分布不對稱，則會引起該構件焊接時產生彎曲變形。

    2.3.2結構剛性

    焊后焊縫一般都產生縱向和橫向收縮，這種收縮受到整個結構的限制而產生“收縮力”。對于剛性大的焊接結構在這種力的作用下產生的變形比較小；而剛性小的焊接結構在這種力的作用下就產生較大的變形。

    2.3.3裝配和焊接順序

    結構的整體剛性總是比它的部件的剛性大，抗變形能力也大。有了合理的裝配順序還需要有合理的焊接順序配合，以控制變形。

    2.3.4備料和裝配質量

    備料情況和裝配質量對焊接變形也會產生影響。例如，裝配間隙大，焊縫的橫向收縮也大。此外還應考慮焊件的自重和形狀，對長形構件，在焊前需恰當地加以支撐。

    2.3.5焊接參數

    在諸多焊接參數中焊接線能量與焊接變形成正比，焊接線能量越大則焊接時產生的塑性變形區面積越大，焊后的焊接變形越大，反之則越小。決定焊接線能量的因素主要有：焊縫尺寸的大小；焊接的分層方式；焊接的初始溫度；焊縫是否連續。

    2.3.6焊接方法

    對于相同焊件、相同焊縫，不同的焊接方法，其焊接變形也不同，埋弧焊的焊接變形最大，其次為手弧焊，最小的焊接變形為CO2氣體保護焊。

    在平臺鋼結構焊接生產中，不同種類的焊接變形往往并不是單獨出現的，而是同時出現，互相影響的。只有全面分析影響焊接變形的各種因素，掌握其影響規律，才能采取合理的措施來控制焊接變形。