建筑工程中的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)研究

來(lái)陽(yáng)月星

摘 要：本文通過(guò)對(duì)高強(qiáng)度鋼的特性、焊接特點(diǎn)、焊接質(zhì)量控制及變形預(yù)防等方面進(jìn)行了闡述，目的是通過(guò)本文的介紹，對(duì)建筑工程中的鋼焊接技術(shù)、焊接工藝的發(fā)展起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)鋼；焊接；預(yù)防

中圖分類號(hào)：TG44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

鋼結(jié)構(gòu)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、資金耗費(fèi)少、工期短等優(yōu)點(diǎn)在如今的廠房建筑或大型建筑中廣泛使用，鋼結(jié)構(gòu)通過(guò)將鋼構(gòu)件吊裝拼接并焊接連接，從而很容易就可以安裝到位，因現(xiàn)如今鋼構(gòu)件主要采用H型鋼材并通過(guò)焊接連接，因此焊接是否到位對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的安全性有很大的影響。下文就對(duì)焊接的種類、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接的種類

鋼結(jié)構(gòu)焊接主要是型鋼、角鋼、箱型和圓形截面之類的焊接。根據(jù)鋼材的特性不同，安裝位置不同因此需要采用不同的焊接方式。

2 焊接材料的選擇

焊接材料要滿足強(qiáng)匹配、焊縫的塑性、滿足沖擊韌性這三個(gè)要求。

3 高強(qiáng)鋼焊接

低合金（合金含量<5%）和微合金（微合金元素總量<0.2%）高強(qiáng)鋼目前用于造船、橋梁、鋼結(jié)構(gòu)建筑、壓力容器、低溫鋼、耐熱鋼、管線鋼等。其特點(diǎn)是1.降碳、微合金化、高結(jié)晶化。高強(qiáng)鋼這一鋼種同傳統(tǒng)鋼種同傳統(tǒng)鋼種有很大的區(qū)別，掌握和研究新鋼種的焊接性是一件十分重要和困難的工作，因此采用新工藝、新的運(yùn)條手法進(jìn)行施焊勢(shì)在必行，否則將紿工程帶來(lái)?yè)p失。強(qiáng)度級(jí)別較低的普通強(qiáng)度鋼，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，接近于低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強(qiáng)度級(jí)別提高（屈服強(qiáng)度≥315MPa），鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)的主要問(wèn)題是：熱影響區(qū)的淬硬傾向，冷裂紋，熱裂紋，粗晶區(qū)脆化。在焊接低合金的高強(qiáng)鋼過(guò)程中，冷裂紋在熱影響區(qū)的傾向會(huì)逐步的加大，并且這種裂紋往往會(huì)帶有一定的延遲性，具有較大的危害。在定位焊縫部位低合金高強(qiáng)鋼極其容易發(fā)生裂縫現(xiàn)象，原因就在于焊縫的尺寸較小且較短，因此冷卻速度較快，這種開(kāi)裂性質(zhì)被歸屬到冷裂紋中。而在施工中對(duì)冷裂紋的預(yù)防主要通過(guò)三方面進(jìn)行，第一對(duì)淬硬組織的減少，第二對(duì)擴(kuò)散氫的含量的降低，第三則是對(duì)殘余應(yīng)力的降低。而主要的預(yù)防措施包括以下三種：首先是焊前需要進(jìn)行及時(shí)的預(yù)熱，其次應(yīng)當(dāng)對(duì)線能量進(jìn)行及時(shí)的選擇，最后則是保障焊后熱處理效果。裂紋的產(chǎn)生可以通過(guò)預(yù)熱的方式有效預(yù)防，并且預(yù)熱能夠改善焊接接頭的性能。但是勞動(dòng)條件會(huì)因?yàn)轭A(yù)熱而惡化，并且預(yù)熱會(huì)造成生產(chǎn)工藝由簡(jiǎn)單變得復(fù)雜，并且預(yù)熱的溫度若是過(guò)高，對(duì)接頭的韌性也會(huì)有所影響。所以，是否需要在焊前進(jìn)行預(yù)熱，需要根據(jù)鋼材的成分以及厚度、形狀、結(jié)構(gòu)以及環(huán)境溫度和實(shí)際的需要決定。低碳熱軋鋼在焊接中由于鋼材的脆化以及冷裂淬硬傾向較小，因此不需要限制焊接線能量。焊接含V、Nb、Ti的鋼種，為降低熱影響區(qū)粗晶脆化所造成的不利影響，應(yīng)選擇較小的焊接線能量。后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至200～250℃范圍內(nèi)，并保溫一段時(shí)間（2h左右），使接頭中的氫擴(kuò)散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。

4 低溫焊

鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法：手工焊接和二氧化碳保護(hù)氣焊接法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴(yán)格控制層間溫度。

4.1 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。

4.2 焊接質(zhì)量控制要點(diǎn)

焊前預(yù)熱和焊后熱處理：常溫下，焊縫需要進(jìn)行焊后熱處理以及預(yù)熱的，其溫度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定，在焊道兩側(cè)的預(yù)熱區(qū)，寬度應(yīng)當(dāng)保證大于焊件的厚度，且寬度超過(guò)厚度的1.5倍，且不應(yīng)小于100mm；低溫情況下，其預(yù)熱的溫度要比常溫情況下高，預(yù)熱的面積也要比常溫時(shí)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。后熱處理應(yīng)在焊后立即進(jìn)行，適當(dāng)?shù)暮鬅釡囟冗€可以適當(dāng)降低預(yù)熱溫度，保溫時(shí)間根據(jù)板厚，按每25mm板厚1h確定。嚴(yán)禁在焊縫區(qū)以外的母材上打火引弧，在坡口內(nèi)起弧的局部面積應(yīng)焊接一次，不得留下弧坑。多層焊縫應(yīng)連續(xù)施焊，每一層焊道焊完后應(yīng)及時(shí)清理。由于是低溫焊接，在條件允許的情況下可以搭建保護(hù)房，從而減少空氣流動(dòng)保存熱量，當(dāng)條件不允許時(shí)，也應(yīng)采取另外的方法來(lái)保存熱量。

5 厚鋼板焊接

厚板在建筑鋼結(jié)構(gòu)中也得到了大量的應(yīng)用，隨著厚鋼板應(yīng)用的增多也催生了焊接技術(shù)的發(fā)展。焊接技術(shù)的發(fā)展也反過(guò)來(lái)影響著厚板品種的多樣性。下面就厚板焊接時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明。

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)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。進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱和保溫處理。

6 鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的保證

鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝單位承擔(dān)鋼結(jié)構(gòu)焊接工程時(shí)，應(yīng)具有國(guó)家認(rèn)可的企業(yè)資質(zhì)和焊接質(zhì)量管理體系，應(yīng)具有規(guī)范規(guī)定資格的相關(guān)人員，應(yīng)具有相應(yīng)的焊接方法、焊接設(shè)備、檢驗(yàn)和試驗(yàn)設(shè)備、檢定有效的計(jì)量器具，施工單位在承擔(dān)鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)應(yīng)具備與焊接難度相適用的技術(shù)條件，并建立相關(guān)人員的工作職責(zé)。

7 鋼結(jié)構(gòu)變形的預(yù)防

（1）對(duì)稱零件尺寸或孔徑尺寸同一，以便加工，并有利拼裝時(shí)互換性。

（2）合理的布置焊縫，避免焊縫之間的距離的靠太近，當(dāng)材料的尺寸與零件長(zhǎng)度尺寸時(shí)，盡量減少或不做拼接焊縫；焊縫布置應(yīng)對(duì)稱于構(gòu)件的重心或軸線對(duì)稱兩側(cè)，以減少焊接應(yīng)力的集中和焊接變形。

（3）在進(jìn)行連接構(gòu)件以及零件過(guò)程中，不可避免的會(huì)使厚度同不等截面相連；在相接時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)截面的厚度以及形狀按照緩坡形式進(jìn)行改變，保證對(duì)接部位的厚度以及截面一致，保證傳力受力平順均勻，從而防止焊后應(yīng)力過(guò)大而增加形變量。

結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)的連接主要通過(guò)焊接完成，焊接在鋼結(jié)構(gòu)連接中有著舉足輕重的地位，而隨著科技的發(fā)展，建筑的進(jìn)步，焊接工藝也要隨之進(jìn)步，本文就建筑中的鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，希望對(duì)大家有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]姜煥忠.焊接方法及設(shè)備[J].機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.endprint