淺談鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝

裴喜軍 武靜靜 武進(jìn)偉

摘要：近年來(lái)在建筑工程施工中，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較為廣泛。在鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，對(duì)其施工工藝具有較高要求，特別是鋼結(jié)構(gòu)焊接施工過(guò)程中，需要掌握焊接工藝的要點(diǎn)，嚴(yán)格對(duì)焊接環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行控制，確保鋼結(jié)構(gòu)性能更好的發(fā)揮出來(lái)。

關(guān)鍵詞：建筑施工；鋼結(jié)構(gòu)；焊接工藝；操作技術(shù)；質(zhì)量檢驗(yàn)

引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，不論是在物理、化學(xué)、冶金，還是在電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，新技術(shù)、新設(shè)備、新材料不斷被發(fā)現(xiàn)和使用，作為主要的鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)—焊接技術(shù)，在我國(guó)的建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用。根據(jù)相關(guān)的資料顯示，在建筑領(lǐng)域一半以上的鋼結(jié)構(gòu)在使用前都需要進(jìn)行必要的焊接處理加工，由此可見(jiàn)，為了實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展，以及鋼結(jié)構(gòu)在建筑方面的質(zhì)量保證，不斷提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接水平就顯得尤為重要。本文主要結(jié)合實(shí)際操作過(guò)程，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝進(jìn)行詳細(xì)的論述。

一、建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝的特點(diǎn)

（一）鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

建筑結(jié)構(gòu)造造型的變化，促使鋼結(jié)構(gòu)類型也變得多種多樣，例如，當(dāng)前存在大量的由較為復(fù)雜的大跨度組成的結(jié)構(gòu)，逐漸以管狀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，并逐漸成為一種趨勢(shì)?，F(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，并加大其鋼板自身的厚度，促使其全面發(fā)展，在優(yōu)化過(guò)程中，從傳統(tǒng)的低碳鋼等發(fā)展為新型的材料。

（二）焊接施工難點(diǎn)

除了上述的鋼結(jié)構(gòu)以外，焊接施工中還存有以下幾個(gè)難點(diǎn)：（1）成品返修困難、工作量大；（2）施工環(huán)境危險(xiǎn)系數(shù)大；（3）施工中天氣因素影響大；（4）施工中輔助工作任務(wù)量較大；（5）焊接過(guò)程中工件容易發(fā)聲變形；（6）施工空間限制施工進(jìn)行；（7）在實(shí)際的焊接過(guò)程中，可能出現(xiàn)焊接撕裂情況，并引發(fā)更嚴(yán)的情況。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)主要焊接施工工藝的應(yīng)用

（一）高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)

在選擇焊材時(shí)需要強(qiáng)度相互匹配，即焊接材料熔敷金屬的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性需要保持在母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值之上，同時(shí)焊接接頭各項(xiàng)性能也要求要達(dá)到母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。在針對(duì)厚板進(jìn)行焊接時(shí)，焊材選配時(shí)要根據(jù)厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行匹配，對(duì)于節(jié)點(diǎn)拘束度較大的情況，則可以配用低強(qiáng)焊材。所選擇的焊材要具有較好的韌性，特別是對(duì)于焊縫及熱影響區(qū)部位，焊材的韌性要求達(dá)到鋼材規(guī)范的要求。

在具體焊接開(kāi)始之前，需要對(duì)最低預(yù)熱溫度進(jìn)行確定，通會(huì)會(huì)采用裂紋試驗(yàn)來(lái)對(duì)最低預(yù)熱溫度進(jìn)行確定，利用硬度控制來(lái)確定焊接線能量。在最低預(yù)熱溫度確定時(shí)還要需要根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級(jí)、溶敷金屬摭展氫含量、接頭熱輸入和冷卻時(shí)間、鋼材特定曲線圖等相關(guān)參數(shù)的情況做為參考。在具體焊接過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)焊接電流、電壓、焊接速度和熔敷金屬的冷卻時(shí)間來(lái)控制熱輸入和冷卻速度。對(duì)焊縫中各化學(xué)元素的質(zhì)量百分比進(jìn)行控制，選擇優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材，并利用有效的操作方法來(lái)對(duì)溶池金屬進(jìn)行維護(hù)。具體焊接時(shí)要選用高能量密度和低熱輸入的焊接方法，以此來(lái)對(duì)應(yīng)力和變形進(jìn)行有效控制，盡可能的減小焊接坡口的角度和間隙，有效的減少熔敷金屬填充量，利用對(duì)稱和輪流方法進(jìn)行施焊，當(dāng)焊縫較長(zhǎng)時(shí)，可以分段或是多人同時(shí)施焊。具體焊接過(guò)程中為了防止變形和應(yīng)力集中情況發(fā)生，可以采用跳焊法進(jìn)行焊接。

在焊接高強(qiáng)鋼時(shí)，需要充分的考慮鋼材自身的強(qiáng)化機(jī)理和供貨狀態(tài)，并對(duì)其性能要求進(jìn)行綜合考慮，從而合理選擇焊接材料和試驗(yàn)方法，利用合理的焊接工藝來(lái)進(jìn)行具體的焊接作業(yè)。在具體高強(qiáng)鋼焊接過(guò)程中，需要采取有效措施來(lái)降低其發(fā)生冷裂的傾向，嚴(yán)格對(duì)層間溫度和焊接線能量進(jìn)行控制，盡可能的避免發(fā)生接頭弱化的情況。

（二）低溫焊接技術(shù)

1.焊接材料的選取

由于是在低溫環(huán)境中進(jìn)行焊接作業(yè)，所以為了更好的完成焊接任務(wù)，應(yīng)該盡量選取氫含量較低的焊接材料，并且對(duì)焊接材料進(jìn)行必要的烘焙以及保溫措施。

2.焊接前的防護(hù)措施

為了達(dá)到盡量減少熱量的損失，可以在進(jìn)行焊接作業(yè)的地方構(gòu)建相應(yīng)的保護(hù)房，從而形成相對(duì)密閉的空間。如果條件不允許構(gòu)建防護(hù)房，也可以采取其他一些措施來(lái)起到防護(hù)熱量損失的作用。在進(jìn)行一些氣體保護(hù)焊接操作時(shí)，氣瓶也要進(jìn)行必要的保溫措施。

3.對(duì)焊接質(zhì)量的控制

（1）預(yù)熱和層間溫度。相比較于常溫條件下的焊接預(yù)熱，低溫焊接時(shí)的預(yù)熱溫度要稍高，并且需要預(yù)熱的區(qū)域范圍較大，通常情況下是焊接點(diǎn)周圍大于等于兩倍鋼厚度的范圍，并且這一范圍不小于100mm。焊接層的溫度通常要高于預(yù)熱溫度，或者是不低于相應(yīng)規(guī)定中的最低溫度20℃，二者之間取較高溫度者；（2）采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴(yán)格控制層間溫度；（3）焊接后熱及保溫。焊接后及時(shí)對(duì)焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理。利于擴(kuò)散氫氣的逸出，防止因冷速過(guò)快而引起的冷裂紋，同時(shí)適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。

三、鋼結(jié)構(gòu)焊接變形的預(yù)防方法

（一）焊材選配原則

（1）強(qiáng)匹配。強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件：焊接資料熔敷金屬的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性高于母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。焊接接頭（焊縫及熱影響區(qū)）各項(xiàng)性能全面要求達(dá)到母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值。（2）兼顧焊縫塑性。厚板焊接時(shí)按厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度選配焊材，節(jié)點(diǎn)拘束度大時(shí)可在1/4板厚以下配用低強(qiáng)焊材。（3）滿足沖擊韌性要求。必需重點(diǎn)選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區(qū)韌性達(dá)到鋼材的規(guī)范要求。

（二）電渣焊焊接時(shí)的注意事項(xiàng)

實(shí)際上，當(dāng)前的電渣焊屬于一種自動(dòng)焊，主要被應(yīng)用在當(dāng)前的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼上，滿足實(shí)際的需求。在實(shí)際的操作過(guò)程中，工作人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)相關(guān)的電壓、電流、熔縫以及熔寬進(jìn)行合理的選擇，并保證其符合實(shí)際的比例，例如，在實(shí)際的焊接過(guò)程中，起弧段的電壓較高，因此，工作人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際，在以焊接透徹的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的調(diào)整，將該電壓進(jìn)行降低，并結(jié)合實(shí)際，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并保證焊接的速度符合實(shí)際的要求，通常情況下，其送絲速度最佳為200～300m/h，造渣過(guò)程則選擇為200m/h，以滿足實(shí)際的需求。

結(jié)語(yǔ)

在大多數(shù)的情況下，通過(guò)采取正確的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)，可以有效地控制鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形，以達(dá)到確保工程質(zhì)量的目的。但由于材料、結(jié)構(gòu)以及焊接施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素的復(fù)雜多變，還應(yīng)該在實(shí)踐中不斷總結(jié)和積累焊接經(jīng)驗(yàn)，提高控制焊接應(yīng)力和焊接變形技術(shù)水平。

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