談鋼結(jié)構(gòu)施工安裝過程中的焊接技術(shù)

賀繼華

中建二局第二建筑工程有限公司廣東省518052

談鋼結(jié)構(gòu)施工安裝過程中的焊接技術(shù)

賀繼華

中建二局第二建筑工程有限公司廣東省518052

隨著我國建筑業(yè)的高速發(fā)展，人們漸漸地不再局限于使用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)作為建筑的結(jié)構(gòu)也越來越受到重視。在鋼結(jié)構(gòu)中，焊接技術(shù)是十分關(guān)鍵的施工技術(shù)，本文主要對鋼結(jié)構(gòu)中的焊接技術(shù)的發(fā)展歷程、工程應(yīng)用現(xiàn)狀、施工過程中對焊接技術(shù)的具體技術(shù)控制要點以及焊接技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用等方面進(jìn)行了詳細(xì)探究和分析，為焊接技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)中的運用提供了一定的理論基礎(chǔ)。

建筑鋼結(jié)構(gòu)；施工；焊接技術(shù)；技術(shù)控制；應(yīng)用

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對于建筑施工技術(shù)的要求也越來越高，采用焊接技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合并以及整合，從而構(gòu)成一個完整的建筑鋼結(jié)構(gòu)。這種施工技術(shù)是目前建筑施工的發(fā)展趨勢，越來越多的結(jié)構(gòu)均采用焊接鋼結(jié)構(gòu)的方式作為建筑的結(jié)構(gòu)。

2 我國的鋼結(jié)構(gòu)施工焊接技術(shù)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

在我國，鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用越來越廣泛，如著名的鳥巢、水立方和廣州歌劇院和沈陽國際金融中心等建筑均采用了鋼結(jié)構(gòu)，在鋼結(jié)構(gòu)的施工中，由于其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，施工節(jié)點較多，因此對結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)要求也非常高。通過這些建筑的成功建造，可以看出我國在鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝及技術(shù)水平上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

目前，在鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工中，在電弧焊接技術(shù)、埋弧焊接技術(shù)、氣體保護(hù)焊接技術(shù)、螺旋焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展演變到了現(xiàn)代的焊接技術(shù)，不僅顯著地縮短了結(jié)構(gòu)施工的工期，更重要的是提高了施工效率和節(jié)約了施工成本。

現(xiàn)代焊接技術(shù)中，主要包括：高強鋼焊接技術(shù)、低溫焊接技術(shù)以及厚鋼板焊接技術(shù)等，如在高強鋼焊接技術(shù)中，首先應(yīng)當(dāng)按照母材的標(biāo)準(zhǔn)，對強節(jié)點焊接的各項性能必須高于母材標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；其次應(yīng)當(dāng)盡量保證焊接時焊縫的塑性要按照厚度效應(yīng)、厚度強度以及節(jié)點拘束大等原則，選擇低強焊材；再次重點保證焊材的韌性強度，從而滿足焊接的抗沖擊韌性。在高強焊材的性能評價體系中，主要的評價方法有碳當(dāng)量計算、熱影響熱溫度確定以及插銷實驗臨界斷裂應(yīng)力等。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工工程中焊接技術(shù)的技術(shù)控制要點分析

3.1 控制和解決焊接變形問題的技術(shù)措施

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接施工時，其中非常關(guān)鍵的工序是控制焊接的變形，這種變形是由于焊接過程中的溫度變化非線性而形成的剛性變形或者塑性變形，焊接變形會嚴(yán)重影響焊接頭的抗疲勞強度和韌性，使其抗腐蝕的性能降低。為了盡量避免焊接變形，應(yīng)當(dāng)采取以下措施：1）對焊接的坡口進(jìn)行合理布置，從而減少焊接變形；2）對焊接的工序進(jìn)行合理安排，盡量避免出現(xiàn)應(yīng)力集中；3）在進(jìn)行角焊縫焊接時，應(yīng)采取相應(yīng)的反變形措施，如針對對稱構(gòu)件，采用同步對稱焊接技術(shù)；4）選取合適的焊接材料、采取合適的焊接工藝，從而減小焊接應(yīng)力。

使用低溫焊接技術(shù)對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時，由于預(yù)熱溫度不同，導(dǎo)致不同部位的焊接強度也不相同，尤其是在進(jìn)行厚板的焊接時，較低的溫度會極大地影響鋼板的各項強度指標(biāo)，這是因為鋼材在低溫條件下，其硬度很低，極容易產(chǎn)生脆化。從微觀上來說，由于低溫會加快焊縫的冷卻速度，從而在焊縫和熱影響區(qū)之間產(chǎn)生一種叫馬氏體的脆性組織。因此，在采用低溫焊接時，應(yīng)當(dāng)尤其注意環(huán)境溫度對焊接的影響。

3.2 選擇正確的焊接工藝形式、材料和工序

在焊接接頭坡口形式的選擇上，為了使電弧能夠充分深入焊透至焊縫的根部，需要在接頭上開一個坡口，在選擇坡口的形狀時，應(yīng)選擇易加工的坡口形式，并且保證焊縫能被完全焊透，從而達(dá)到降低焊接成本和減少焊后變形可能性的效果。

在選擇焊接用材料時，應(yīng)當(dāng)充分考慮到母材的具體化學(xué)成分、物理力學(xué)性能、接頭的形式等因素。如果沒有正確選用焊接用材料，就會很容易使焊縫的過渡區(qū)產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象。因此，進(jìn)行超低溫焊接時，應(yīng)在保證設(shè)計強度的前提下，盡量選用低氫堿性或者鈦鈣型的焊條，因為其屈服強度比較低、沖擊韌性比較好；同時對焊條進(jìn)行預(yù)加熱，從而提升焊條的抗疲勞強度。

4 鋼結(jié)構(gòu)施工的焊接技術(shù)的運用

4.1 開發(fā)和應(yīng)用優(yōu)質(zhì)的焊接材料

在焊接材料的選取上，應(yīng)當(dāng)結(jié)合我國目前的建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀，采用優(yōu)質(zhì)、合適的焊接材料，從而提升建筑用鋼結(jié)構(gòu)的強度、耐火性和抗震性等性能。隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展和規(guī)模化推廣，具有較高性能的鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)焊接材料也會得到大規(guī)模的開發(fā)與應(yīng)用，其中實芯的CO2焊絲、藥芯CO2的焊絲以及特種電渣焊材料等焊接材料會得到逐步地開發(fā)與運用。

4.2 預(yù)防鋼結(jié)構(gòu)的厚板焊接施工過程中“層狀撕裂”的現(xiàn)象

在一些高性能、大跨度和超高強度的復(fù)雜建筑鋼結(jié)構(gòu)體系中，由于接頭多而繁雜，再加上鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和焊接技術(shù)人員的施工水平參差不齊等原因，就會產(chǎn)生“層狀撕裂”現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象，施工單位應(yīng)當(dāng)逐步積累施工經(jīng)驗，不斷提升焊接技術(shù)，同時考慮采用具備更好抗層狀撕裂性能的焊接材料，從而降低層狀撕裂對鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響。

4.3 推廣應(yīng)用厚鋼板的焊接技術(shù)

在許多大型建筑鋼結(jié)構(gòu)中，存在較多的厚鋼板，如鳥巢中鋼板的最大厚度甚至達(dá)到110mm，為了進(jìn)一步提升厚鋼板焊接技術(shù)，應(yīng)當(dāng)選擇合理焊接坡口的形式，通過采取小角度焊接、減小坡口的間隙等方法，從而較少焊接的收縮量，有效地降低了焊接過程總的各種集中應(yīng)力。

4.4 推廣應(yīng)用先進(jìn)的焊接設(shè)備

在建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接過程中，先進(jìn)的焊接設(shè)備會起到事半功倍的效果，因此應(yīng)當(dāng)積極探索和研發(fā)具備高技術(shù)含量的各種焊接專用設(shè)備，從而從硬件上提升我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)。

5 結(jié)語

綜上所述，目前我國的建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)取得了較大進(jìn)步，但還存在一些問題，如焊接技術(shù)更新?lián)Q代慢、焊接技術(shù)人員的水平參差不齊等。因此，應(yīng)選擇開好應(yīng)用優(yōu)質(zhì)的焊接材料，大力推廣各種先進(jìn)的焊接技術(shù)，加強對焊接施工技術(shù)人員的培訓(xùn)，同時對加大對先進(jìn)焊接設(shè)備研發(fā)和應(yīng)用的推廣力度，從而為我國建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

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10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.123