談建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法

楊劍龍

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)焊接的基本原則是安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材，接頭需要有足夠的強(qiáng)度，還要有適宜于施行連接手段的足夠空間。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

【關(guān)鍵詞】建筑；鋼結(jié)構(gòu)；連接；方法

焊接就是通過(guò)一定的手段將板材或型鋼組合成構(gòu)件，或?qū)⑷舾蓸?gòu)件組合成整體結(jié)構(gòu)，以保證其共同工作。鋼材或鋼構(gòu)件只有焊接起來(lái)，才能形成鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)焊接的基本原則是安全可靠、傳力明確、構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便和節(jié)約鋼材，接頭需要有足夠的強(qiáng)度，還要有適宜于施行連接手段的足夠空間。

1.焊縫連接

焊縫連接就是將鋼材連接處金屬加熱熔化，待冷卻后形成焊縫，將縫兩側(cè)鋼材連成一體，焊縫連接是目前鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方法。

1.1 常用焊接方法

1.1.1手工電弧焊手工電弧焊是最常用的一種焊接方法。通電后，涂有藥皮的焊條和焊件之間產(chǎn)生電弧，其溫度可高達(dá)3000℃。在高溫作用下，電弧周?chē)饘偃刍梢簯B(tài)，形成熔池。同時(shí)，焊條中的焊絲熔化滴人熔池中，與焊件金屬溶液相互結(jié)合，冷卻后形成焊縫。焊條藥皮在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生氣體保護(hù)電弧和熔化金屬，并形成焊渣覆蓋于液態(tài)金屬表面，隔絕空氣中的氧、氮?dú)怏w，避免形成脆性化合物。

手工電弧焊的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，適用于任何空間位置的焊接，特別適于焊接短焊縫。其不足之處是生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊縫質(zhì)量與焊工技術(shù)水平有關(guān)，且質(zhì)量波動(dòng)較大。

手工電弧焊常用的焊條分碳鋼焊條和合金鋼焊條兩種，牌號(hào)有E43型、ES0型和E55型，其中E表示焊條，兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值（kgf/mm2）。焊條的選用應(yīng)與主體金屬（焊件鋼材）相匹配，一般情況下，對(duì)Q235鋼材采用E43型焊條，對(duì)Q345鋼材則采用ES0型焊條，對(duì)Q390、Q420鋼材采用E55型焊條。當(dāng)不同強(qiáng)度的兩種鋼材進(jìn)行焊接時(shí)，宜采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊條。

1.1.2 埋弧焊埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒的一種電弧焊方法，分自動(dòng)埋弧焊和半自動(dòng)埋弧焊兩種方式。通電引弧后，由于電弧的作用，使埋于焊劑下的焊絲和附近的焊劑熔化，熔渣浮在熔化的焊縫金屬上面，使熔化金屬不與空氣接觸，并供給焊縫金屬所需要的合金元素，隨著電焊機(jī)的移動(dòng)，顆粒狀的焊劑不斷由料斗漏下，電弧完全被埋在焊劑之內(nèi)，同時(shí)焊絲邊熔化邊下降。如果電焊機(jī)沿軌道按設(shè)定的速度自動(dòng)移動(dòng)，就稱(chēng)為自動(dòng)埋弧焊；如果電焊機(jī)的移動(dòng)是由人工操作，則稱(chēng)為半自動(dòng)埋弧焊。

埋弧焊具有的優(yōu)點(diǎn)較多，概括起來(lái)為：工藝條件穩(wěn)定，與大氣隔離、保護(hù)效果好，電弧熱量集中；熔深大，焊縫的化學(xué)成分均勻；焊縫質(zhì)量好，塑性和韌性較高；生產(chǎn)效率高。但自動(dòng)埋弧焊只適合于焊接較長(zhǎng)的直線焊縫，手工埋弧焊可適合于焊接曲線焊縫。

埋弧焊采用的焊絲、焊劑要保證其熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于相應(yīng)手工焊條的數(shù)值。Q235鋼焊件可采用H08、H08A、H08MnA等焊絲配合高錳、高硅型焊劑；Q345鋼和Q390鋼焊件可采用H08A、H08E焊絲配合高錳型焊劑，也可采用H08Mn、H08MnA焊絲配合中錳型和高錳型焊劑，或采用H10Mn2焊絲配合無(wú)錳型或低錳型焊劑。

1.1.3 氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊，又稱(chēng)氣電焊。它是利用惰性氣體或二氧化碳（CO2）氣體作為保護(hù)介質(zhì)的一種電弧熔焊方法。該法依靠保護(hù)氣體在電弧周?chē)纬删植扛綦x區(qū)，以防止有害氣體的侵入，從而保持焊接過(guò)程的穩(wěn)定。

氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)是電弧熱量集中，焊接速度快，焊件熔深大，熱影響區(qū)較小，焊接變形較小；由于焊縫熔化區(qū)不產(chǎn)生焊渣，焊接過(guò)程中能清楚地看到焊縫成型的全過(guò)程；氣體保護(hù)焊所形成的焊縫強(qiáng)度比手工電弧焊高、塑性和抗腐蝕性較好，適用于全位置的焊接，特別適用于厚鋼板或厚度100mm以上的特厚鋼板的連接。氣電焊的缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，不適于野外或有風(fēng)的地方施焊。

1.2焊縫連接的主要優(yōu)缺點(diǎn)

焊縫連接不削弱構(gòu)件截面，節(jié)約鋼材；構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便；連接的剛度大，密封性能好；易于采用自動(dòng)化作業(yè)。

焊縫附近的熱影響區(qū)內(nèi)鋼材的力學(xué)性能發(fā)生變化，導(dǎo)致局部材質(zhì)變脆；焊接殘余應(yīng)力和殘余變形使構(gòu)件的承載力受到不利影響；焊接結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋很敏感，一旦局部發(fā)生裂紋，就容易迅速擴(kuò)展到整個(gè)截面，低溫冷脆現(xiàn)象較為突出。

2.焊接規(guī)范

焊接規(guī)范是指影響焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的各個(gè)工藝參數(shù)的總稱(chēng)。其主要參數(shù)包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊條或焊絲直徑等。由于它直接影響著焊縫的熔深、寬度與高度，因此正確選擇焊接規(guī)范是保證焊縫質(zhì)量的重要條件。

2.1焊接電流增大電流能提高生產(chǎn)率，增加熔深，適于焊厚板。但電流過(guò)大易造成咬邊而影響成形質(zhì)量；相反，電流過(guò)小也易造成夾渣及未焊透缺陷?？傊附与娏骷炔荒芴?，又不能過(guò)大，只有適當(dāng)選擇才能保證焊接質(zhì)量。

2.2電弧電壓電弧電壓主要影響焊縫的尺寸和形狀。電弧電壓過(guò)高時(shí)，會(huì)形成淺而寬的焊縫，易導(dǎo)致未焊透和咬邊等缺陷；但電弧電壓過(guò)低時(shí)，會(huì)形成高而窄的焊縫，使邊緣熔合不良。選擇時(shí)電弧電壓應(yīng)與焊接電流相適應(yīng)，隨著電流的提高，電弧電壓也應(yīng)相應(yīng)增大。

2.3焊接速度焊接速度對(duì)焊縫的外觀有直接的影響。焊接速度過(guò)快，易產(chǎn)生未焊透、咬邊、氣孔等缺陷；速度太慢會(huì)導(dǎo)致焊瘤、溢流等缺陷的形成。焊接速度必須與所選定的焊接電流、電弧電壓相匹配才能形成質(zhì)量良好的焊縫。

3.焊接技術(shù)要求及材料選擇

一般的焊接技術(shù)要求主要有：選擇焊接方法；選擇焊條；焊縫布置；焊接工藝上的特殊要求；檢驗(yàn)方面的要求；水壓試驗(yàn)要求；氣密性試驗(yàn)以及后處理要求等。

焊接過(guò)程中的各種填充金屬及為了提高焊接質(zhì)量而附加的保護(hù)物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為焊接材料。主要包括焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體和釬劑、釬料等。選擇焊接材料時(shí)，一般應(yīng)按焊縫和母材等強(qiáng)度原則來(lái)選擇，其次還應(yīng)考慮工藝因素及各種焊接方法的冶金特點(diǎn)對(duì)接頭性能的影響。焊接材料標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品樣本上所列性能都是焊材熔敷金屬性能，而焊接接頭性能取決于焊縫和焊接工藝，目前沒(méi)有任一焊接材料在焊接過(guò)程中可以作用于焊接接頭中的熱影響區(qū)而改變它的性能，從選用焊接材料來(lái)說(shuō)只能考慮焊縫性能，為保證焊接接頭性能還需焊接工藝配合。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張宏偉. 建筑鋼結(jié)構(gòu).北京：中國(guó)石化出版社.2008

[2] 孫李波. 建筑鋼結(jié)構(gòu)概論 北京：中國(guó)石化出版社.2009.