建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝主要技術(shù)分析

楊冬梅

摘 要：焊接如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝工藝之中。而鋼結(jié)構(gòu)焊接的技術(shù)水平直接關(guān)乎工程的質(zhì)量。因此必須對焊接技術(shù)進(jìn)行全面分析，并采取有效的焊接技術(shù)，以確保不斷提高生產(chǎn)效率和鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；焊接工藝；技術(shù)

一、鋼結(jié)構(gòu)焊接的技術(shù)要點

1、高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)

焊材的選擇：①強(qiáng)匹配。強(qiáng)節(jié)點弱桿件：焊接材料熔敷金屬的強(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。厚板焊接時按厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度選配焊材，節(jié)點拘束度大時可在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。

高強(qiáng)鋼焊接性評價方法：①碳當(dāng)量計算評定法。②熱影響區(qū)最高硬度試驗評定法。③插銷試驗臨界斷裂應(yīng)力評定法。最低預(yù)熱溫度確定方法：①裂紋試驗控制。根據(jù)斜Y坡口試樣抗裂試驗確定最低預(yù)熱溫度。②硬度控制。根據(jù)一定碳當(dāng)量的鋼材，其不同板厚T形接頭角焊縫熱影響區(qū)硬度達(dá)到350HV對應(yīng)的冷卻速度（540℃時）查表確定焊接線能量。③根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、板厚范圍、拘束度等級、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量確定最低預(yù)熱溫度。④根據(jù)接頭熱輸入、冷卻時間和鋼材的特定曲線圖確定最低預(yù)熱溫度。

焊接質(zhì)量控制：①控制熱輸入與冷卻速度?？刂坪附与娏?、電壓、焊接速度以及熔敷金屬800℃～500℃區(qū)間的冷卻時間。②控制焊縫中碳/硫/磷/氮/氫/氧的質(zhì)量百分比。選用優(yōu)質(zhì)堿性低氫焊材，采用良好的操作手法充分維護(hù)熔池金屬（短弧、限制擺動、傾角穩(wěn)定）。③應(yīng)力與變形控制。選用高能量密度、低熱輸入的焊接方法，如氣體保護(hù)焊；用小線能量，多層多道焊接；減小焊接坡口的角度和間隙，減少熔敷金屬填充量；采用對稱坡口，對稱、輪流施焊；長焊縫應(yīng)分段退焊或多人同時施焊；用跳焊法防止變形和應(yīng)力集中。

對于高強(qiáng)鋼的焊接，應(yīng)根據(jù)鋼材自身的強(qiáng)化機(jī)理和供貨狀態(tài)，綜合考慮其性能要求，合理選擇焊接材料和試驗方法對其焊接性做出評價，制定合理的焊接工藝，以指導(dǎo)實際焊接生產(chǎn)。對該鋼種的焊接應(yīng)主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。焊接時應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度和焊接線能量，防止接頭出現(xiàn)弱化現(xiàn)象。

2、低溫焊接施工工藝

焊材的選擇，低溫環(huán)境中，應(yīng)盡量選擇低氫或超低氫焊材，對焊材嚴(yán)格執(zhí)行烘焙和保溫措施。焊前防護(hù)，焊接作業(yè)區(qū)域搭防護(hù)棚，使焊接區(qū)域形成相對封閉的空間，減少熱量的損失，若無條件搭設(shè)防護(hù)棚，應(yīng)該采取其他有效措施對焊接區(qū)域進(jìn)行防護(hù)；氣體保護(hù)焊時，焊接氣瓶也應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行保溫。

焊接質(zhì)量控制：①預(yù)熱與層間溫度。低溫環(huán)境下的預(yù)熱溫度應(yīng)稍高于常溫下的焊接預(yù)熱溫度，加熱區(qū)域為構(gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于二倍鋼板厚度且不小于100mm范圍內(nèi)的母材，焊接層間溫度不低于預(yù)熱溫度或標(biāo)準(zhǔn)。②加大定位焊時的熱輸入。適當(dāng)加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長度，并采用與正式焊接相同的預(yù)熱條件，不在坡口以外的母材上打弧，熄弧時弧坑一定要填滿，可以有效減少由于定位焊接引起的收縮裂紋。③采用合理的焊接方法。盡量使用擺幅，多層多道焊，嚴(yán)格控制層間溫度。④焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進(jìn)行后熱保溫處理，利于擴(kuò)散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度。

3、厚鋼板焊接技術(shù)

建筑鋼結(jié)構(gòu)中厚鋼板得到大量的使用，如北京新保利大廈工程使用的軋制H型鋼翼板厚度達(dá)到125mm，國家體育場（鳥巢）工程用鋼最大板厚達(dá)110mm，大量鋼結(jié)構(gòu)工程采用厚鋼板，促進(jìn)了厚鋼板焊接技術(shù)的發(fā)展，同時也豐富了建筑用鋼的范圍。厚鋼板焊接的關(guān)鍵是防止由于焊接而產(chǎn)生的裂紋和減少變形，應(yīng)主要考慮：選用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X坡口，如果只能單面焊接，應(yīng)在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡口，以減小焊接收縮量、提高工作效率、降低焊接剩余應(yīng)力。合理的預(yù)熱和層間溫度。

二、鋼結(jié)構(gòu)焊接的常見問題與解決方案

1、主要問題

在X類型坡口熔透焊縫中，在施焊過程中由于反面的清根不徹底，導(dǎo)致在焊縫中出現(xiàn)質(zhì)量問題。采用墊板的V類型的坡口焊，由于墊板靠焊縫的一側(cè)墊板表面的氧化皮、鐵銹、油污等未清理干凈或者清除不徹底，直接在上面施焊，事后通過儀器檢測發(fā)現(xiàn)墊板處存在質(zhì)量問題。由于工藝文件編制的不合理，如焊接位置狹小工作面不能展開、坡口大小的設(shè)計不滿足施工要求、在焊接過程中采用的焊接電流不滿足要求、由于焊接工序不正確導(dǎo)致的不可矯正的變形、中厚板的加工事先沒有進(jìn)行預(yù)熱處理，焊接過程中的保溫措施及層間溫度的控制不當(dāng)?shù)取?/p>

2、措施

編制正確的工藝文件，特別是對于采用中厚板焊接的構(gòu)件，要結(jié)合具體的工程結(jié)構(gòu)特點制訂相關(guān)的焊接工藝評定，做好試驗過程中的記錄，為以后的施工積累經(jīng)驗。對于坡口的大小，預(yù)留的間隙等嚴(yán)格的按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。保證工藝文件制定的準(zhǔn)確性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性和適宜性。對于焊接材料的選擇必須通過焊接工藝評定的試驗和國家的標(biāo)準(zhǔn)加以確定，在施工過程中的使用，要求嚴(yán)格的按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行用前存放、用時焙烘，保溫溫度必須控制在規(guī)范要求的溫度之內(nèi)。

三、總結(jié)

總而言之，在大多數(shù)的情況下，通過采取正確的鋼結(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)場環(huán)境等因素的復(fù)雜多變，還應(yīng)該在實踐中不斷總結(jié)和積累焊接經(jīng)驗，提高控制焊接應(yīng)力和焊接變形技術(shù)水平。

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（作者身份證號碼：220182198905015547）