近年來(lái)， 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和鋼鐵冶煉技 術(shù)的不斷進(jìn)步以及鋼結(jié)構(gòu)形式的不斷改進(jìn)， 鋼結(jié)構(gòu)在 各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 但是， 在鋼結(jié)構(gòu)制造、 安裝過(guò)程中由于多種原因會(huì)引起構(gòu)件的變形 ， 其中 由焊接引起的變形最為突出。 這使得對(duì)變形要求較 嚴(yán)格的鋼結(jié)構(gòu)件 （如起重設(shè)備、 港口機(jī)械等 ） 就必 須要解決有關(guān)焊接引起變形的問(wèn)題 。 因?yàn)楹附幼冃?/span> 可以降低產(chǎn)品的抗疲勞特性、 引起產(chǎn)品裝配困難等 不良后果， 有時(shí)焊接變形可以直接導(dǎo)致產(chǎn)品的報(bào)廢。

因此， 如何來(lái)減少鋼結(jié)構(gòu)件的變形是各生產(chǎn)廠(chǎng)家所 關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。

1      焊接變形的常用矯正方法及火焰矯正的優(yōu)點(diǎn)

在制造、 安裝鋼結(jié)構(gòu)中采用各種不同的方法來(lái)預(yù) 防、 減小焊接變形常用方法有以下幾種： ①剛性固定 法； ②反變形法； ③散熱法； ④選擇合理的裝配焊接 順序； ⑤確定合理的焊接熱輸入； ⑥選擇合理的焊接 坡口形式；  ⑦選擇合理的焊縫尺寸和焊縫布置位置；

⑧選擇合理的構(gòu)件截面； ⑨盡量減少不必要的焊縫 等。 但是在實(shí)際生產(chǎn)中還是或多或少地會(huì)產(chǎn)生焊接變 形。 如果此時(shí)的變形量超過(guò)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)圖樣的 要求。 則必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行矯正， 以滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)、 標(biāo) 準(zhǔn)的要求。 在工程中常用的矯正方法有：

（1） 手工矯正法： 采用手錘等工具， 錘擊變形構(gòu) 件的適當(dāng)位置， 從而使變形量減小， 但是由于手工錘 擊力量有限， 所以， 手工矯正只適用于薄板、 變形小 的構(gòu)件。

（2） 機(jī)械矯正法： 利用機(jī)械力使構(gòu)件變短的部位 伸長(zhǎng)， 產(chǎn)生合量的塑性變形， 從而使變形部件達(dá)到相 關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。 機(jī)械矯正法可以比較精確地矯正變 形， 但一般要求有專(zhuān)門(mén)的壓力機(jī)和相關(guān)專(zhuān)用工具。

（3） 火焰矯正法： 利用氣體燃燒放出的熱量對(duì)變 形構(gòu)件的局部進(jìn)行加熱， 使其產(chǎn)生塑性變形， 使伸長(zhǎng) 的部位在冷卻時(shí)局部收縮， 利用收縮產(chǎn)生的變形來(lái)抵 消焊接引起的變形， 從而達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

在上述 3 種方法中以第 3 種方法應(yīng)用最為廣泛。 這是因?yàn)樗腥缦聝?yōu)點(diǎn)：

（1） 設(shè)備簡(jiǎn)單、 操作方便。 火焰矯正工藝只需氣 焊工常用的焊炬和氧乙炔設(shè)備， 部分平臺(tái)、 平尺及簡(jiǎn) 單的工具和量具。

（2） 效率高、 速度快。 火焰矯正是利用金屬本身 的熱脹冷縮特性， 在很短時(shí)間內(nèi)， 使其產(chǎn)生很大的應(yīng) 力變形。

（3） 質(zhì)量高。 用錘打方法矯正變形， 往往使工件 變形不均勻。 表面錘痕累累、 凹凸不平， 尤其對(duì)已經(jīng) 精加工的零部件就更不宜采用。 用火焰加熱矯正， 可 使工件表面光潔無(wú)痕， 不影響外觀(guān)質(zhì)量。

（4） 經(jīng)濟(jì)效果好。 當(dāng)有些零部件用其他方法難以 矯正時(shí)， 則可用火焰矯正法矯正。 從設(shè)備、 人力、 時(shí) 間、 質(zhì)量上比較， 其經(jīng)濟(jì)性是任何其他矯正方法無(wú)法 比擬的。 可在幾分鐘內(nèi)或幾小時(shí)內(nèi)將變形矯正好。

（5） 適用性強(qiáng)。 火焰矯正可用在產(chǎn)品的制造、 安 裝等場(chǎng)合， 矯正可在生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行， 也可在施工現(xiàn)場(chǎng)

進(jìn)行。

當(dāng)然火焰矯正也有其不足之處， 如手工火矯要求 操作工人的經(jīng)驗(yàn)比較豐富， 自動(dòng)化加熱火矯的設(shè)備比 較昂貴。

2 火焰矯正在工程中的應(yīng)用

專(zhuān)門(mén)用于港口貨物運(yùn)輸?shù)牡跹b機(jī)由箱式立柱、 拉 桿、 主梁、 端梁、 導(dǎo)軌及控制室等部分組成。 主梁的 外形尺寸主要取決于最大起重載荷、 跨度等的要求。

某公司生產(chǎn)的這種港口吊裝機(jī)所用的材質(zhì)是 St52．4， 板厚 20 mm。 主梁長(zhǎng)度是 40 m （由兩各長(zhǎng) 20 m 的梁組成）， 高 2 m， 橫隔板的四周全部焊接。 因 該主梁的長(zhǎng)度較長(zhǎng)， 所以主梁的上蓋板和腹板在焊接 組裝后很難達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。 因此， 一般在焊接、 組裝后， 要對(duì)超標(biāo)部分進(jìn)行矯正。 而此類(lèi)構(gòu)件只能用 火焰矯正。 當(dāng)然， 在火矯的同時(shí)， 可以用機(jī)械力 （如 使用千斤頂?shù)裙ぞ撸?輔助矯正。

2．1     影響火焰矯正效果的主要因素

（1） 加熱位置

它是火矯成敗的關(guān)鍵 。 如果加熱位置選擇不正 確， 不僅起不到矯正的作用， 反而會(huì)加重已產(chǎn)生的變 形。 因此， 加熱位置的選擇必須使構(gòu)件產(chǎn)生變形的方 向和與由焊接引起的變形方向相反。 因此， 對(duì)于上述 主梁的矯正也要在此原則下進(jìn)行。

（2） 加熱區(qū)形狀

加熱區(qū)的形狀有點(diǎn)狀、 條狀和三角形 3 種。 點(diǎn)狀 加熱主要用于薄板的矯正； 條狀區(qū)加熱主要用于矯正 變形比較大或剛性較大的構(gòu)件； 三角形加熱多用于矯 正發(fā)生彎曲變形的焊接構(gòu)件。 根據(jù) 3 種加熱區(qū)形狀的 適用范圍和本產(chǎn)品的特點(diǎn)選用條狀加熱區(qū)。

（3） 加熱溫度

加熱區(qū)的溫度必須高出相鄰未加熱的部位， 且使 受熱金屬的膨脹受阻， 產(chǎn)生壓縮塑性變形。 一般鋼結(jié) 構(gòu)的加熱溫度控制在 500～800 ℃之間。 工件的溫度可 采用溫度測(cè)量?jī)x或根據(jù)鋼鐵的顏色變化來(lái)控制， 在工 程實(shí)際中通常用后者， 不過(guò)要求火矯工具有這方面豐 富的經(jīng)驗(yàn)。 按火焰矯正的加熱溫度可以分為低溫矯 正、 中溫矯正和高溫矯正 3 種。

火焰矯正時(shí)加熱溫度不宜過(guò)高， 否則會(huì)引起金屬 變脆、 影響沖擊韌性。 如 16Mn 等低合金鋼在高溫矯 正時(shí)不可用水冷卻 ， 包括厚度或淬硬傾向較大的鋼 材 。 因?yàn)楸井a(chǎn)品的材質(zhì)是 St52．4 （ 相 當(dāng) 于 我 國(guó) 的 16Mn）。 板厚為 20 mm， 結(jié)構(gòu)剛性比較大。 所以矯正 溫度選在 600 ℃左右。

2．2 影響火焰矯正效果的次要因素

影響火矯效果的次要因素比較多， 如氣焊炬噴嘴的口徑、 氣焊炬數(shù)量、 加熱方法、 冷卻介質(zhì)等的選擇。

（1）   氣焊炬噴嘴的口徑

氣焊炬噴嘴口徑大， 則加熱功率大， 矯正變形量大； 反之， 矯正變形量小。 噴嘴口徑有 5 種型號(hào)， 由 小到大依次為 1#～5#。 對(duì)于不同厚度的板， 矯正時(shí)的 加熱溫度不同， 所采用的噴嘴大小也不同。 噴嘴號(hào)與 板厚、 加熱溫度存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 根據(jù)有關(guān)參考 文獻(xiàn)及本產(chǎn)品的厚度， 選用 4# 噴嘴。

（2） 氣焊炬的數(shù)量

一般要考慮材料厚度 、 結(jié)構(gòu)剛度和變形量等因 素。 一般對(duì)厚度<15 mm 的板或變形量比較小的構(gòu)件 用一個(gè)就可以； 對(duì)于厚度大的板材或剛性比較大的構(gòu) 件， 矯正時(shí)可用 3 個(gè)或多個(gè)氣焊炬一起加熱。 對(duì)于本 產(chǎn)品， 選用一個(gè)氣焊炬加熱和 3 個(gè)氣焊炬一起加熱 2 種形式， 對(duì)于后一種形式要將 3 個(gè)氣焊炬固定在小車(chē) 上。 每個(gè)氣焊炬的距離根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定為 80～100 mm 之間。 這是因?yàn)椋?/p>

①一般在同一處不易多次用火焰矯正； 在實(shí)際生 產(chǎn)中， 多數(shù)情況下一次矯正很難使變形度達(dá)到有關(guān)技 術(shù)、 標(biāo)準(zhǔn)要求。 這就需要二次、 三次……矯正， 這樣 就給下次矯正留有足夠的空間。

②因希望火焰加熱得到類(lèi)似于楔形熱影響區(qū)。 如果將 3 個(gè)氣焊炬的間距縮短， 這樣會(huì)使它們 各自加熱的熱影響區(qū)相互疊加， 在氣焊炬之 間的區(qū)域?qū)?huì)被整體加熱， 這樣得不到想要的楔形熱 影響區(qū)， 進(jìn)而影響火矯的效果。

（3） 加熱方法

①火矯應(yīng)該先在有加強(qiáng)肋或橫隔板的位置矯正， 然后， 再矯正無(wú)加強(qiáng)肋或橫隔板的部位； 若反之， 則 后矯正的會(huì)對(duì)前面矯正的效果產(chǎn)生不良影響 （在矯正無(wú)加強(qiáng)肋或橫隔板的部位時(shí)，  應(yīng)先從變形的中間開(kāi)始矯正）

②火焰加熱不應(yīng)該是沿著一個(gè)方向連續(xù)進(jìn)行， 而 是應(yīng)該斷續(xù)進(jìn)行， 即加熱 150～300 mm 后， 中間留有 100～150 mm 的間隔。 如果是第 2 次矯正， 必須待板 完全冷卻后過(guò)一段時(shí)間進(jìn)行。

③對(duì)于內(nèi)凹變形量比較大的地方， 可以在火焰矯 正的同時(shí)用千斤頂輔助矯正。

④對(duì)于需要多次矯正才能達(dá)到要求的部位， 其加 熱方法應(yīng)根據(jù)不同的位置和不同的變形采用不同的加 熱方法。

3 結(jié)論

火焰矯正因其使用方便 、 經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被 廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、 安裝等領(lǐng)域。 但是， 火焰 矯正與焊接一樣也會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 。 不恰當(dāng)?shù)?矯正方法產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力與焊接內(nèi)應(yīng)力迭加會(huì)使總應(yīng) 力超過(guò)材料的許用應(yīng)力， 從而降低產(chǎn)品的安全系數(shù)。 因此， 在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、 安裝過(guò)程中一定要盡量采用 一切辦法來(lái)減小變形。 在確定用火焰矯正時(shí)應(yīng)注意 以下幾點(diǎn)：

（1） 首先要了解被矯正產(chǎn)品的材質(zhì) ， 一般焊接 性好的材料都能采用火焰矯正。 如低碳鋼、 低合金

鋼等， 不僅可以采用火焰矯正， 而且當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度不 大、 加熱溫度不是太高時(shí)可用水來(lái)急冷 ， 以提高生 產(chǎn)率。

（2） 矯正前要分析產(chǎn)生變形的原因 ， 以便確定 正確的矯正位置。  矯正位置不得在主梁最大應(yīng)力截

面附近。

（3） 矯正一般采用中性焰， 如加熱范圍比較小時(shí) 可以采用氧化焰， 不得采用還原性火焰。

（4） 火矯過(guò)程中對(duì)于有淬硬性?xún)A向或剛性很大的 構(gòu)件， 不宜采用水冷方法。

（5） 一般火矯過(guò)程中加熱溫度不宜超過(guò) 800 ℃。