淺談鋼結構施工過程中低溫焊接技術

王波

摘要：焊接時構件鋼結構的主要連接方法，如今物理、化學、冶金、計算機等不斷發(fā)展，使得出現(xiàn)了許多新工藝、新設備、新材料。這些技術內容在我國的鋼結構建設中發(fā)揮了非常重大的作用。因此本文通過研究低溫環(huán)境下的鋼結構焊接技術，提出焊接時的注意問題，要嚴格按照相關工藝進行施工。并對低溫環(huán)境下不同的焊接工藝內容進行了一番介紹。

關鍵詞：鋼結構;低溫焊接;技術措施

前 ?言

由于低溫環(huán)境下，鋼材容易發(fā)生脆斷現(xiàn)象，會加快焊縫、母材熱影響區(qū)的冷卻速度，從而產生淬硬組織，增大了脆性。這使得建筑鋼結構中常用的低合金鋼（如Q345）的危害性加大。提高焊接水平能夠在很大程度上保證鋼結構技術快速發(fā)展，并對建筑鋼結構的施工質量給予有力的保證。低溫環(huán)境對鋼結構的焊縫有很大的危害作用，我們要采取科學、合理的低溫焊接技術及工藝措施。

一、低溫焊接技術

為了實現(xiàn)施工的進度要求以及保證建筑鋼結構施工的質量良好，我們需要對低溫焊接技術進行嚴格的分析，并對工程中的焊接材料、規(guī)格、焊接位置等方面進行慎重考慮。

1.分析低溫焊接技術

在低溫焊接技術中，不同的預熱溫度會帶來不同的焊接強度，尤其在厚板焊接上，低溫環(huán)境會對強度指標帶來很大的影響。因此重視環(huán)境溫度的提高以及準確的預熱溫度是尤為重要的;當然降低預熱溫度會在很大程度上減小焊縫的綜合指標，其最大原因是因為過低的環(huán)境溫度加大了焊縫冷卻的速度;焊接熱循環(huán)的傳導方式使得20mm厚度的薄板比60mm的厚板受到低溫環(huán)境的影響小;焊接質量并不是有環(huán)境溫度唯一決定的。但是改變環(huán)境溫度，尤其是改變母材本身的溫度會直接影響低溫焊接的成功率。

2.低溫焊接理論分析

焊縫金屬會受到建筑鋼結構低溫焊接的破壞性影響，其主要表現(xiàn)是使得焊縫金屬出現(xiàn)裂紋，并使得工作狀態(tài)容易發(fā)生脆斷。而且溫度的改變會在很大程度上影響脆斷機理，其中包含著一定的客觀規(guī)律。

第一，采用低溫焊接的方式，其冷卻速度比常溫焊縫的快。冷卻之后會直接影響二次結晶，出現(xiàn)淬硬組織，并提高了硬度，從而增大了冷裂紋的敏感性。第二，如果結構的拘束度很大，則會產生很大的焊縫冷卻速度，這會在很大程度上增加焊縫一次結晶的區(qū)域偏析。如果外加的拉應力作用較大，就會產生熱裂紋，以焊縫中心處出現(xiàn)結晶裂紋的形式出現(xiàn)。第三，增加了冷裂紋的延遲效應。在冷卻焊縫金屬的過程中，會大大降低游離氫的溶解速度，而一旦冷卻的速度變快，就會發(fā)生冷裂紋的現(xiàn)象。延遲效應的增大會使得殘留在金屬中的氫含量增大，二者的關系是以正比的形式存在。第四，低溫環(huán)境下容易發(fā)生脆斷，尤其是快速加載焊縫時，會增大了工作的危險性。這時，臨界轉變溫度會有一定程度的提高，并與拉應力以及焊接殘余應力共同作用，降低結構的靜荷載強度，這會使得遠低于材料焊點的外力作用下發(fā)生脆斷的可能性增大。

三、焊接工藝的選擇

1.接頭坡口形式

焊接接頭開坡口主要是為了保證電弧能深入焊縫根部，使根部能夠焊透。在選擇坡口形式時應考慮保證焊縫焊透，坡口形狀易加工，提高勞動效率，節(jié)省焊材，減小焊后變形的可能性等。因此，實際工程中應根據現(xiàn)實條件采用合理的坡口形式。本工程鋼板主要采用單邊坡口焊，T形接頭采用K形坡口。

2.焊接材料

鋼結構焊接接頭的質量在很大程度上取決于所選用的焊接材料。焊接材料的選擇必須根據母材的成分、性能、接頭形式及質量要求綜合考慮。焊接材料選擇不當，熔敷金屬中摻入合金元素，易使焊縫過渡區(qū)產生脆相或裂紋。因此，在超低溫條件下焊接，在滿足設計強度的要求下，優(yōu)先采用屈服強度較低、沖擊韌性好的低氫堿性或鈦鈣型焊條。在超低溫環(huán)境下焊條還應進行烘焙。

3.焊接順序

合理的焊接順序能夠有效地控制焊接變形。焊接順序一般先焊縮量較大節(jié)點、后焊縮量較小、先單獨后整體，分解拘束力的合理順序，從根本上減少撕裂源。本工程由于十字形鋼柱對接組合焊縫比較長，由兩名焊工從中間同時向兩端進行退焊，以防鋼柱的扭曲變形。

四、焊接工藝在低溫施工的防護以及注意的問題

1.防護措施

在冬天實施鋼結構的焊接工藝過程中，需要注意一定的防護措施。一是要注意及時發(fā)放定做的“三防“焊接服裝，而且要配備護膝，保暖的小棉襖、皮棉鞋、較薄的皮手套、防寒帽等;二是在有條件的操作面，要盡一切可能保證焊工是以坐姿的方式進行焊接，可以在最大程度上減小焊工的體能消耗。

2.鋼結構低溫施工下注意的問題

在冬季或是低溫環(huán)境下施工時，要注意很多問題。

在制作或安裝鋼結構時，要嚴格按照鋼結構冬季施工的相關規(guī)定進行施工;對鋼構件進行正溫制作，負溫安裝時，要充分考慮在不同那個的環(huán)境溫度下設置構件的收縮量，并在施工過程中使用偏差調整的相關技術，保證施工合理、科學的進行;要對參加焊接負溫鋼結構的施工人員進行相關工藝的培訓，保證考試合理，并取得相應的合格證;要對負溫情況下使用的鋼材及相關連接材料，附帶質量證明書。保證鋼材料符合產品標準;要在焊接前，對焊劑進行一定程度的烘烤，保證其含水量小于0.1%。

在組裝構件時，要根據工藝的相關要求進行有內向外的擴展組拼，并要預留合理的焊接收縮值。而且要將50mm內存留的鐵銹、毛刺、泥土、油污、冰雪等雜物清除，保證接縫處于干燥的程度，沒有殘留水分的存在;根據氣溫條件編制鋼構件安裝順序圖表，施工時嚴格按規(guī)定的順序進行安裝;負溫安裝的柱子、主梁立即進行矯正，位置校正正確立即永久固定，當天安裝的構件要形成穩(wěn)定的空間體系;季運輸、堆放鋼結構時采取防滑措施，構件堆放場地平整堅實無水坑，地面無結冰。同一型號構件疊放時，構件應保持水平，墊鐵放在同一垂直線上，并防止構件溜滑;不合格的焊縫鏟除重焊，按照在負溫度下鋼結構焊接工藝的規(guī)定進行施焊;使用鋼索吊裝鋼構件時應加防滑隔墊，與構件同時起吊的節(jié)點板，安裝人員需用的卡具等物用繩索綁扎牢固。

五、結束語

低溫焊接時冬季鋼結構施工的重要手段，在有些省市，其冬季的溫度達到零下15攝氏度，而且持續(xù)的時間較久。為了滿足冬季施工中的進度，要適時開展鋼結構的冬季焊接施工。項目技術人員要充分考慮低溫厚鋼板的質量控制問題，通過分析實際情況，制定出科學、合理的技術控制措施及其焊接工藝，盡最大可能減少環(huán)境帶來的不利因素。這樣才能在最大程度上提高焊接的質量，并減少焊接的變形程度，從而達到施工的質量要求。在實際施工過程中，會存在許多影響焊接質量的因素，比如施工人員存在較弱的質量意識，沒有一定的工作經驗，存在不合格的材料、儀器、設備等，或是項目管理不到位等。但是技術在工程實踐中是不段進步的，我們要不斷克服低溫環(huán)境中存在的問題，做到具體問題具體分析，這樣才能保證工程質量趨于完美。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范.GB50205-2001.

[2]中華人民共和國國家標準.建筑鋼結構焊接技術規(guī)范.JBJ81-2000.