東莞鋼結構公司分析鋼結構焊接變形是焊接過程中因不均勻加熱和冷卻導致的構件形狀或尺寸改變，其類型和成因與焊接工藝、構件設計、材料特性密切相關。

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一、鋼結構焊接變形的基本類型及成因
1. 收縮變形（最常見）
定義：焊接后構件沿焊縫長度或寬度方向縮短。
成因：
焊縫金屬從液態冷卻至固態時發生體積收縮，高溫區域鋼材膨脹受低溫區域約束，冷卻后產生拉應力，導致整體縮短。
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彎曲，導致截面尺寸偏差。
2. 角變形
定義：構件焊后兩側鋼板繞焊縫軸線產生角度變化，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，翼緣板向焊縫一側傾斜，角度偏差可達 1°-3°。
影響：影響構件組裝精度，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：構件焊后沿長度方向產生彎曲，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，工字形梁單側施焊（如僅焊下翼緣焊縫），收縮力使梁向上彎曲。
構件截面剛度不足時，細長構件（如檁條）更易因焊縫收縮產生整體彎曲。
數據參考：10 米長 H 型鋼（截面 300×200mm）單側焊接后，撓度可達 5-10mm。
4. 波浪變形（失穩變形）
定義：薄板焊接后表面出現波浪狀起伏，多發生于板厚≤6mm 的構件。
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，產生壓應力，當壓應力超過材料屈服強度時，薄板發生屈曲失穩。
例：集裝箱側板焊接后，板面出現波長 100-300mm 的波浪紋，影響外觀和剛度。
關鍵因素：板厚與寬度比（b/t）越大，越易發生波浪變形，當 b/t＞50 時需特別控制。
5. 扭曲變形
定義：構件焊后發生螺旋形扭曲，多為復雜結構焊接后整體形態異常。
成因：
焊縫在構件截面上分布不對稱，且焊接順序不合理（如先焊一側所有焊縫，再焊另一側），導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，因上下收縮差產生扭曲，扭曲量可達 10-20mm/m。
危害：嚴重影響構件安裝（如鋼柱扭曲導致垂直度超差），需返工矯正。
二、焊接變形的關鍵影響因素
1. 材料與構件設計
鋼材強度：高強度鋼（如 Q460）彈性模量高，焊接收縮應力大，變形更明顯。
構件剛度：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
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），構件受熱區域更廣，變形更顯著。
焊接方法：氣焊（熱影響區大）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：多層焊時，后續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），導致兩側收縮差；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，自由狀態下焊接變形量是約束狀態的 3-5 倍。
焊工操作：手工焊時電弧偏向一側，導致局部熱輸入不均，如焊條傾角偏差 10° 可使焊縫兩側溫差達 100℃以上。