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摘要：塔机的钢结构是塔基的骨骼，在工业生产过程中容易产生焊接变形的情况。本文塔基钢结构焊接变形的控制为研究核心，分析阐述了塔机钢结构在性能和质量上进行焊接控制的研究，明确了塔基钢结构焊接变形的原因，指出了塔机钢结构焊接变形的控制措施，为工业生产提供了必要的技术性的推进和指导。
关键词：塔机；钢结构；焊接；变形；控制
前言
塔机也被称为塔式起重机，又被俗称为塔吊。塔机主要的组成部分是基础、塔身、顶升、回转、起身、平衡臂、起重臂、起重小车、塔顶、司机室、变幅等部分。在现代化的工业生产中，塔机型号不同，品牌质量大概一致，从总体上可以分为自升式塔机、内爬式塔机、平头塔机、动臂式塔机、快装式塔机等等。塔机的钢结构是塔机最为基础的组成部分。塔基钢结构的焊接变形问题，是生产过程中常出现的问题，钢结构承重力大，使用频次较高，就容易因为重力大而导致焊接变形，对塔基钢结构焊接变形的控制需要从技术角度进行提升，才能够真正凸显出塔基钢结构，在施工过程中的保障性措施。
一、塔机焊接变形的情况
1、弯曲变形
弯曲变形一旦出现，对于钢结构整体的性能影响就比较大，弯曲变形在焊接过程中常常出现，这种现象是焊接过程中的主要现象之一，钢材在纵向收缩和横向收缩的过程中会产生弯曲的变形（见图1），就是T型梁在腹板很薄的时候就会产生特殊的弯曲，这是由于钢板的厚度不同，在弯曲的过程中，因为温度的变化会产生不同的作用力，由于本身厚度不同，所处的位置具有差异，那么弯曲变形就很容易形成。
2、横向变形
钢结构焊接的横向变形，主要是因为板材的不均匀受热引起的，钢板材的不同部分受热就有一定差异，在热的过程中也是不同的状态，那么板材在冷却的时候，横向收缩不均匀就会引起横向变形，这种横向变形的主要原因，由于板材的材质和受热过程不同而形成的，横向变形的形成过程较快，在焊接变学中，也是属于一种常态化的状态。
3、纵向变形
焊接过程是一个不均匀的受热的过程，钢材在焊接加热或者是冷却的过程中都会产生变形的问题。焊接式钢结构发生变形的一种主要因素，那么在实际的变形过程中，纵向变形是经常发生的状态，钢板冷却以后温度高的部分被压缩得多，在冷却之后那么搜索的地方也会变多，纵向的收缩造成了纵向变形，就成为变形的主要的状态。
4、角变形
角变形的产生是因为厚钢板进行单面焊接时，焊接一侧的温度高，而背面的温度低，那么在冷却的过程中焊接的一侧收缩较大，加热区的横向收缩引起相对角度的变化，角变形的形成是不同侧面温度和厚度引起的，角变形容易引起钢结构整体结构上的变化，角变形是最为避免发生的状态，以免对于钢结构的整体性能造成影响。
5、波浪变形
波浪变形的形成是在薄钢板中容易出现的问题，薄钢板在冷却收缩时候，不同区域之间产生不同的作用力，就会产生相应的应力反应，那么应力较大时薄钢板无法维持稳定的状态，就容易出现褶皱。波浪变形就被俗称为褶皱变形，这种变形容易使钢结构比较脆弱，而且会造成结构上的不稳定状态，波浪变形不利于塔基钢钢结构的坚固性。
6、扭曲变形
扭曲变形的发生是一个复杂的过程，扭曲变形主要的表现是横断面发生了扭转，这种扭曲变形产生的原因很多，多数不仅是由于结构和热度以及冷却过程中产生的，更多的是材料原因形成的扭曲变形。
二、焊接变形的控制方法
1、焊缝设计
对于钢结构的稳定性而言，结构设计科学合理，才能够使钢结构焊接变形得到明确的控制，那么在设计的过程中需要针对不同的特点，而设计出符合钢结构施工的焊接方式[1]。在焊缝的设计上，要选择数量和尺寸相对应的方式，在钢结构的节点构造设计中，对焊缝的数量和尺寸，进行最大限度的控制，在焊缝位置控制时，要实施焊缝布置位置的均匀性，避免焊缝变形出现，尽量使焊缝对称，一侧和另一侧在焊接的过程中保持平衡性，实施钢结构全方位的焊缝设计。
2、前期准备
在焊接工作实施的过程中，要对钢结构的整体性进行掌控，以科学设计合理的方式进行结构上的总体控制。在焊接方式的选择上考虑到焊接破口的尺寸和形状，在钢结构拥有足够承载力的同时，进行坡口形状与尺寸的确认，减少焊缝的面积，钢结构的焊接变形，做到最大化的控制，前期对于材料焊接工艺的选择，都要有明显的认知，特别是要精确到主结构次结构，杠杆支撑等系统，对整个塔基的钢结构的主体性从宏观上掌握[2]。
3、工艺选择
塔基的钢结构有很多的系统构件组成，主结构、次结构、支架系统等。主结构的钢柱、钢梁、吊车梁连接处等。次结构的支撑、系杆拉条钢等，这些构件都要根据不同的拼装状态进行工艺选择[3]。在工艺选择中，焊接方法选择多样化焊接节点和构造，都要从质量的高标准化进行考虑。施工中的工艺控制，要对焊缝进行对称性平衡性的设计，在实施焊接的过程中，尽量选择纵向焊接或者是间接焊接的方法（见图2），控制好所有部件的数量和尺寸，提高焊接的工艺精度。
4、顺序掌控
钢结构焊接过程中的施工顺序尤为重要，在顺序上掌握好精确化的要求，要完成安装流水区段内的主要构件的安装校正和固定，确定构件接头的焊接顺序，绘制构段，构件焊接顺序图，按照顺序进行现场焊接，在焊接过程中要注意焊接的工艺参数，电焊工要严格按照分配的焊接顺序实施，不得自行变更。
三、焊接变形矫正技术操作
1、冷矫正
在钢结构的矫正过程中，冷矫正是主要的方法。冷矫正就是机械矫正，机械矫正会使金属的冷作硬化，采用消耗材料的塑性储备，运用塑性良好的材料对塑性较差和脆的材料进行机械矫正，在矫正的过程中会选择大型的油压机、水压机、顶床或者直接进行人工大锤的敲打型矫正[4]。工件在棱角上后会迅速变硬，这是钢结构的正常表现，能矫正的具体方法上，主要是可以概括为锤击法、手工矫形法、滚脚法、辊压法、拉伸法、压床矫正法等，这些方法都要根据钢结构变形的具体情况进行选定。
2、热矫正
热矫正主要是指根据刚才的性质和结构的形式进行加热的方法进行矫正，这种方法主要适用于钢板的矫正，在焊接过程中对钢材进行矫正，也要分为不同的钢种，采用热矫正的方法就要充分注意钢材料的状态（见图3）。热矫正主要的原理是通过钢的性质进行热处理的方法来矫正，钢在不同工艺的热处理以后，内部的组织会发生相应的变化，而这种组织形式就会形成微观经历的变化会导致钢板形状的整体变化，热矫正采用的多数为火焰矫正的方法，把局部温度加热到AC3以上30度至50度，通过热处理的方式，来改变钢结构的内部组织状态，以达到矫形的目的。
结语
从本文的研究可以发现塔基钢结构焊接变形的控制方法，需要从整体上进行控制，既要明确塔机焊接变形的主要情况，又要根据每一项情况进行变形的相关控制。在具体实施的策略中，需要掌握好焊缝设计，前期准备，工艺选择，顺序掌握等方面的内容。同时，更要清晰和准确的判定出塔机焊接变形的原因和变形后的基本状态。在实施变形矫正的过程中，根据环境因素进行掌控，从材料、温度、施工技术方面，积极推进焊接变形的控制，以突出塔基钢结构使用的耐久性。
参考文献
[1]楼东, 李志信. 塔式起重机钢结构的焊接质量与焊接工艺[J]. 山东建筑大学学报, 2013(2):72-77.
[2]余震, 董浩明, 徐桂芳,等. 常规工况下塔机整体钢结构应力分析及其振动特性研究[J]. 电焊机, 2017, 47(5):22-26.
[3]钱学明. 塔式起重机钢结构的矫正修理[J]. 工程机械, 2014(9):33-35.
[4]严尊湘. 塔机起重力矩限制器的结构原理与调试[J]. 建筑工人, 2015(11):28-29.
论文作者:韦景庭
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/21
标签：钢结构论文; 过程中论文; 塔机论文; 钢板论文; 结构论文; 状态论文; 塔基论文; 《科学与技术》2019年第03期论文;