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摘要：在当前社会经济日新月异飞速发展的形势下，建筑业也蓬勃发展，从而使得钢结构被广泛的应用在建筑行业中，而在钢结构行业中，最常用的一种连接技术就是焊接，因其具备的性能较为优良，被广泛的应用在钢结构的连接中，然而在对钢结构进行具体焊接时，或有很多负面因素对其产生影响，若未应用合理科学的控制措施，将使得焊接后的钢结构中有一定的残余应力存在，有可能出现焊接变形，从而使钢结构的焊接质量备受影响。所以，经过分析与比较钢结构焊接残余应力的形成原因，引入行之有效的焊接残余应力控制方式与焊接变形控制技术，进而最终使焊接质量与有关标准规范要求相符合。为此，本文详细论述了钢结构焊接残余应力和变形控制，旨在可以为相关业内人士提供有价值的借鉴与参考，使其更好的为钢结构焊接工作贡献力量。
关键词：钢结构；焊接残余应力；变形控制
前言：最近一些年，现代焊接逐渐向精细化方向发展，然而，焊接残余应力的广泛应用和钢结构的变形控制使这一方向的发展受到了限制。在钢结构中关键的一种连接方法就是焊接，其具体优点有节约钢材、加工方便、操作迅速等，然而，焊接残余应力的存在在一定程度上影响了钢结构。所谓的焊接残余应力就提指在焊接钢结构的过程中，隐焊接冷却、受热不均衡，导致焊件体积热胀冷缩分布不均衡，从而为钢结构母材带来变形的风险。这样一来，在后期对钢结构的应用中，定会严重影响到其性能，所以，当前迫切需要解决的一项任务就是良好的控制焊接残余应力。
1分析钢结构焊接残余应力的形成
1.1钢结构力学性能、材料性能产生的焊接残余应力
在焊接钢结构时，产生残余应力的主要原因是加热时受热不均匀，致使焊后温度梯度冷却所致。它的不均匀受热站在物理因素角度可将其总结为如下内容：在加工不同材质的钢结构零部件过程中，因金属材料的差异，其对温度的感应也会出现不同的反应，从而使比热容出现改变，进而引发焊接部位的结构组织出现一定的改变。与此同时，因为焊接位置的密度、导热系数、热膨胀系数等相关物理因素，也会导致焊接部位出现不均匀受热，进而出现残余焊接应力。
1.2不同种类焊接热源引发的残余应力
在具体焊接时，接入不同焊接热源也会在一定程度上影响到焊接残余应力。现如今，化学能、光辐射、机械能、电能等均是金属焊接所需要的能量热源。相应产生的焊接热源包含了：电子束热源、电阻焊热源、气体火焰焊接热源、电弧焊热源等。在进行焊接时需要对不同的焊接热源进行使用，出现的温度场不同，所以使得出现的焊接残余应力也有差异，从而也会对钢结构产生的变形产生不同的影响。加工钢结构时，需要针对钢材的不同优选最佳的焊接热源，从而使钢材炸裂和变形的概率降低。
1.3其他原因引发的焊接残余应力
在加工钢结构时，其影响因素很多，如力学性能、材料、人员等，并且其他有因素也会对其产生一定程度的影响，进而产生不同的残余应力。比如，在开展焊接加工之前，对钢结构器材、局部零部件实施轧刹，进而也会是钢结构焊接加工过程受到一定程度的影响，最终使得不同的残余应力产生在钢结构焊接加工中。与此同时，在焊接加工钢结构过程中，还应对其他多方面的影响因素进行重点考虑，只有这样才会有效防止出现大的残余应力。
2焊接残余应力的控制方法
2.1热处理消除法
一种经常使用的控制残余应力的方法就是热处理，利用退火处理措施处理行结构的焊接处，从而使焊接处的受热温度，加热温度越高其需要的保温时间就会越长，在进行热处理时，需要合理、科学的有效控制加热温度，防止加热温度太高而使得钢结构焊接表面出现氧化过度的情况，从而改变钢结构内部组织结构，并且在一定程度上降低了整体性能的发挥。通过采取有效的退火处理措施，使焊接残余应力得到松弛，从而释放钢结构中的残余应力，有效消除钢结构中的残余应力。
2.2锤击消除法
所谓锤击消除法，具体指的是利用锤击处理钢结构的焊接部位，通过锤击外力作用对钢结构的焊接部位进行延展，这样就会在很大程度上是焊接够出现的热胀冷缩残余应力抵消，使钢结构的残余应力情况得以显著改善，并使钢结构的整体性能有效提升。锤击钢结构时，应保证钢结构焊接位置均匀受力，防止过度锤击同一焊接位置，使锤击效果受到影响。与此同时，严禁锤击焊缝根部、盖面焊缝和焊缝坡口边缘，以免形成严重的不良后果。
2.3基于固态相变理论的焊接残余应力控制法
通过建立V型坡口厚板多道焊的热－冶金－力学三维耦合计算模型，利用焊接专业有限元软件SYSWELD焊接温度场和焊接后残余应力变形进行了计算分析；相变对焊接变形的影响通过热力学模型进行了研究。以固相转变理论为基础的控制焊接残余应力的方法，能把焊接残余应力产生的原因从多元化向一元化转变，利于预测、控制焊接残余应力。通过比较实测焊接应力同试样金相组织，对焊接组织固相转变与应力分布、尺寸的关系进行与此。在此基础上，应用相变法合理、科学地调整焊接残余应力，可有效地减小残余拉应力，甚至产生残余压应力。进而使残余应力的形成得以有效避免。
3焊接变形的控制技术
3.1焊接量的合理的控制
想要有效防止焊接中钢结构出现残余应力，要合理科学的控制焊接质量，在保证整体结构与安全使用规则相符合的基础上，最大程度的控制焊接的应用量。在开展焊接以前，需要全面、系统的分析研究、科学布置焊接部位，最大程度的降低对焊接的应用两，最终可以实现有效控制残余应力产生的目的，那些需要实施焊接的不稳，需要保证牢固连接的基础上，将焊缝的尺寸最大程度进行减小，从而使焊接对钢结构形成的影响有效降低，防止出现残余应力。
3.2调整焊接工艺次序
钢结构焊接工艺直接关系到残余应力的形成，通过对钢结构焊接位置的合理安排和总体规划，从而有针对性的适当调整焊接工艺次序，这样能够在很大程度上避免产生残余应力。比如，在焊接钢结构时，需要对收缩量的焊接部位进行优先焊接，然后接着对小收缩量的焊接部位进行焊接，根据先大后小的焊接次序逐步焊接，这样，可以在很大程度上良好的控制残余应力的形成。同时，还应通过预热处理焊接的零件部位，进而有效降低焊接中的温差，最终可以有效控制参与应力的产生。
3.3采用新型焊接技术
在控制残余应力方面，传统的焊接技术十分有限，从而产生残余应力出现大幅度的钢结构形变。所以，在钢结构焊接中可引入新型的焊接技术，有效地控制了钢结构的残余应力和变形。氩弧焊、二氧化碳保护焊可以在焊接过程中形成一定的气体保护层，避免在焊接现场出现氧化情况，减少焊缝的产生概率，最终使整个焊接结构质量得以充分保证。
结束语：
总体而言，在当前时期，我国社会经济日新月异的飞速发展，也使得各行业业得以蓬勃繁荣，建筑业也是如此得到了迅猛的发展，城市化进程的持续加快，使得高层建筑的规模与数量在持续增加，钢结构被广泛的应用在了很多高层建筑中，而在钢结构施工过程中经常应用的一种连接方式就是焊接，随着焊接技术的日渐发展，对焊接结构的性能与质量有了更高的要求。想要保证焊接结构质量则需要消除焊接残余应力，只有将焊接残余应力进行完全消除，则才会使焊接结构的强度、刚度、稳定性等质量指标得以充分实现。根据如今现状，想要先出焊接残余应力还需要一段很长时间，行业人士需要认真推敲每个环节，充分确保焊接结构的性能与应用寿命，从而有利于我国现代化焊接技术逐渐走向精细化并实现可持续发展。
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