焊接变形是因焊件在焊接过程中不均匀加热引起的，是钢结构制造中所遇到的一个普遍问题。如何控制好焊接变形是钢结构产品制造成功与否的关键之一，也是难点之一。有的工厂因为控制不好焊接变形而报废整个产品，如行车梁、吊车梁、钢平台等，这样不仅造成人力、物力的浪费，而且影响了工期和厂家的声誉。结合武船重型工程有限公司已承建的钢结构产品，针对不同的结构形式，介绍控制焊接变形的工艺方案和控制措施。
        1钢结构焊接变形的主要类型
        钢结构焊接变形的原因有很多，不同原因出现的结果也不同。钢结构焊接变形的主要类型有：①降温收缩纵横变形。该类变形是焊接温度降低金属收缩的过程中，以焊缝为原点，钢结构在纵横轴方向出现的变形。②降温过程中收缩量的不同导致角度发生变形。钢结构在焊缝位置主要是因为金属收缩量的差异导致角度位移，呈现出角度变形。③焊缝角螺旋状变形。焊缝角钢结构纵横面无法实现均匀分布，导致变形，进而出现焊接变形。④错边变形。加热钢结构若发生不均匀情况，构件的收缩度也会不同，进而导致焊缝位置的构件在长和宽上无法相同，导致错边变形。⑤两焊缝位置不可能会出现同一焊接变形结果，带给人一种感官扭曲变形，也就是挠区变形。⑥波浪形变形。焊缝位置有着自身的内应力，能够在焊接位置出现波浪式表现，即波浪式变形。
        2空腹格构式桥梁钢结构焊接变形的控制
        2.1严格保证下料精确度
        空腹格构式桥梁钢结构焊接过程中存在坡口焊缝，坡口焊缝的焊接变形主要通过控制坡口的精度来控制，而下料尺寸直接关系到构件的尺寸精度，进而直接影响构件的组焊精度，如果下料的尺寸偏短，焊缝间隙就会偏大，焊接量就会增加，焊接变形就会变大，因此，保证下料精度尤为必要。保证下料精度可以通过以下措施进行控制。（1）选用专业划线工人以及专业划线工具，并且按照图样尺寸精确划线，划线完成后还需要经过质量部门复核，合格后才能进行切割下料。（2）采用高精度切割设备。钢板切割下料应用新型数控等离子弧切割机和新型数控火焰切割机。所有数控切割设备都可以有自动划线、写号功能，板件在下料阶段用数控切割机床划组装线、写号，取代了人工划线、写号，降低了影响划线、写号精度和准确性等不利因素。
        2.2钢箱梁横隔板单元件制造焊接变形的控制
        许多钢箱梁横隔板的加强肋只布置在一侧，横隔板一般比较薄，部分还有人孔加强圈，大量的焊缝在一侧进行焊接，容易引起横隔板的波浪变形和翘曲变形。以武汉江汉五桥为例，江汉五桥横梁横隔板为中空结构形式，中间过人孔采用薄板镶边。这种结构由于焊缝距离板边太近，焊接时由于焊接应力产生的波浪变形很难控制，采用刚性固定可以较好地解决波浪变形。焊接前采用20号槽钢焊成一个中空的框架刚性体，框架上表面要求平整，槽钢槽口向外，以便于装C形夹具。将装配好的横隔板置于槽钢框架中间，横隔板板边落于槽钢之上，采用C形夹固定，C形夹间距为300mm一个。当隔板四周固定完毕后，采用实芯焊丝CO2气体保护焊进行焊接，同时安排二名焊工对称施焊。为了防止电弧灼伤眼睛，中间以三夹板遮挡弧光。每名焊工采用分段退焊法施工，焊完一面后再焊另一面。经过这种方法焊接的横隔板很少有超差的波浪变形。
        2.3钢梁装配和焊接
        主板材为直条切割机两面同时保持垂直下料，减少切割枪头数量，减少钢板的变形量，随后按照图纸的要求，采用半自动切割机对腹板实行开坡口并且针对坡口面和附近50mm的范围实行修磨，对割渣和氧化皮等杂物实行清除。

翼板、腹板的平面度必须控制在1mm/m范围内，平直度合格钢板才能够放样、切割和号料；对厚板母材道中心线两边各2倍板厚加30mm的区域内实行超声波探伤检查，母材不能出现裂纹、夹层等缺陷；下料中，必须要依据图纸提供的套料实行配套下料，切割的长度和宽度偏差为±1mm，对角线允许偏差在2mm以内；切割表面和钢板表面之间的不垂直度必须低于钢板厚度的5%，且不能超过1.5mm。借助对偏差的严格控制确保H型钢组立精度。焊接变形控制：（1）采用撑杆撑住上下翼缘板；（2）采用千斤顶撑住上下翼缘板；（3）考虑焊接变形及矫正困难，在装配时翼板进行反变形；（4）焊条、焊剂应按规定进行烘干；（5）点焊用焊条等级应与正式施焊时所用的焊条等级相一致；（6）焊接采用对称焊接，对收缩量大的部位应先焊接，焊接过程中，应平衡加热量，使焊接收缩量小；（7）CO2气保焊的焊接电流、电压应根据焊接工艺评定结果来选择，所有拼接焊缝要注意焊缝余高，余高不得超过2mm；（8）焊接前应在H型钢的两端头设置“T”形引弧板，长度应大于或等于150mm，宽度应大于或等于100mm，其材质应与母材一致；（9）焊缝引出长度应大于或等于60mm，引弧板及引出板应用气割切除，严禁锤击去除。
        2.4压力容器封头制造焊接变形的控制
        大型的压力容器封头无法进行整体锻压成型，往往采用“瓜瓣”拼焊的方式进行制造，这样大大增加了焊接热输入量，增加了焊接变形，而往往这种大型的压力容器封头是很难进行矫正的，一旦出现了超差的焊接变形则只能报废。2300m3LPG贮罐产品就有这种封头，单个封头直径达7m多，由六个“瓜瓣”和一个顶圆拼成。为了防止焊接变形采用双面坡口焊条电弧焊双面焊接，要求严格按施工工艺规定的焊接顺序进行焊接，采用内弧圆模板随时监测变形量，再根据变形情况调整焊接顺序。采用双数焊工分段对称施焊，先在封头外侧焊2～3层，然后内侧清根焊接，焊接顺序同外侧。一旦发现接头处内凹或外凸则立即改为内侧施焊或外侧施焊。当“瓜瓣”焊缝焊接完3～4层后焊接顶圆与“瓜瓣”间的焊缝，该焊缝只焊接1/2的填充量就停止，待“瓜瓣”焊接完后再焊接，反面焊缝翻身后清根焊接。
        2.5合理制订焊接工艺参数和焊接顺序
        通常，空腹格构式桥梁钢结构焊缝尺寸都较大，需填充的焊接材料多，热输入大，焊件的变形就会相对要大。因此，对于一些焊接结构件，焊缝的焊脚高度要求＞6mm时，可以使用直径比较小的焊丝，采用小的焊接电流和高的焊接速度，通过多层多道焊等减小热输入方法防止可能出现的收缩变形。其次，就是要明确定位焊位置，选取定位焊一定要在刚性大、焊接变形小的位置，这样定位尺寸将会非常准确，不会因为焊接变形而影响定位精度。除此之外，还要明确焊接顺序，依据的原则是：对称构件要采取相同的焊接工艺参数同时焊接，应遵循先焊约束大后焊约束小部位，焊接方向要一致、多层同顺序、两侧交替焊接、对称施焊等原则。具体细节如下：（1）底板与腹板间角焊缝施焊时，从节段中间向两端同时、对称焊接，焊接时，尽量保持焊接工艺参数一致；腹板与顶板间坡口角焊缝施焊时，从单元件的中间向两端对称施焊，采用埋弧焊焊机，从一端焊至另一端。（2）钢梁段装配顺序为：底板单元件上胎定位→横隔板单元件定位→T梁单元件定位。焊接顺序：节段装配好并进行定位焊后，隔板与腹板的立焊缝焊接（焊接时，隔板两侧立焊缝同时、对称施焊，应向上立焊，严禁向下立焊，并从节段中间隔板向两边逐次焊接）→焊接底板与腹板的箱内角焊缝→焊接横隔板与翼板、底板的角焊缝→焊接底板与腹板的箱外角焊缝。