鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)探析

王輝

（身份證號(hào)：13040319760302061X）

鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)探析

王輝

（身份證號(hào)：13040319760302061X）

焊接作為構(gòu)建鋼結(jié)構(gòu)的一種主要連接方法，在鋼結(jié)構(gòu)工程中發(fā)揮著十分重要的作用。因此，焊接技術(shù)水平的提高是實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展和確保建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。本文分析了高強(qiáng)鋼焊接、低溫焊接和厚鋼板焊接的施工要點(diǎn)，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接存在的變形、裂紋等問題進(jìn)行了歸類分析，提出了相應(yīng)的控制措施。

鋼結(jié)構(gòu)；焊接；施工技術(shù)；問題；控制措施

1 高強(qiáng)鋼焊接施工要點(diǎn)

對(duì)于高強(qiáng)鋼的焊接，應(yīng)根據(jù)鋼材本身的強(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(yàn)方法對(duì)其焊接性作出評(píng)價(jià)，制定合理的焊接工藝，以指導(dǎo)實(shí)際焊接生產(chǎn)。對(duì)該鋼種的焊接應(yīng)主要考慮采取措施以降低其冷裂傾向。在焊接時(shí)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 低溫焊接施工要點(diǎn)

（1）焊材的選擇。在低溫環(huán)境中，應(yīng)盡量選擇低氫或超低氫焊材，對(duì)焊材嚴(yán)格執(zhí)行烘焙和保溫措施。

（2）焊前防護(hù)。在焊接作業(yè)區(qū)域搭防護(hù)棚，使焊接區(qū)域形成相對(duì)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(duì)焊接區(qū)域進(jìn)行防護(hù)；氣體保護(hù)焊時(shí)，焊接氣瓶也應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行保溫。

（3）焊接施工控制。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?yàn)闃?gòu)件焊接區(qū)各方向大于或等于2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)（JGJ81-2002）規(guī)定的最低溫度20℃（兩者取高值）。②加大定位焊時(shí)的熱輸入。適當(dāng)加大定位焊的熱輸入，增大焊縫截面和長(zhǎng)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(shí)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。盡量使用窄擺幅，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(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。

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，如國(guó)家體育場(chǎng)（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(shí)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)主要考慮以下幾點(diǎn)：①選用合理的坡口形式。如盡量選用雙U或X型坡口，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、降低焊接殘余應(yīng)力。②合理的預(yù)熱和層間溫度。③后熱和保溫處理。

4 鋼結(jié)構(gòu)焊接存在的主要問題及控制措施

4.1 鋼結(jié)構(gòu)焊接存在的主要問題

（1）焊接變形。焊接的變形主要有焊接中變形和焊接后殘余變形兩種。焊接變形根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)影響程度的不同又分為整體變形和局部變形。根據(jù)變形的特點(diǎn)又可分為角變形、彎曲變形、收縮變形、扭曲變形、波浪變形和錯(cuò)邊變形等。引起焊接變形的原因主要有鋼結(jié)構(gòu)的剛度，剛度是指結(jié)構(gòu)體對(duì)拉伸方向和彎曲變形的抵抗能力；焊接連接縫位置和數(shù)量，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)剛度不足時(shí)，在設(shè)計(jì)焊接連接縫位置和數(shù)量時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)體對(duì)稱安排，且焊接順序是合理的，構(gòu)件只能產(chǎn)生線性變形；當(dāng)焊縫為不對(duì)稱的安排，產(chǎn)生的多為彎曲變形；焊接工藝，焊接電流偏大、焊條直徑較粗，使得焊接速度緩慢，可能導(dǎo)致焊接變形大，采用多層焊接工藝時(shí)層數(shù)越多變形越大，另外焊接順序不當(dāng)或在沒有焊接妥當(dāng)分部構(gòu)件時(shí)就進(jìn)行整體組裝焊接，很容易產(chǎn)生焊接變形。

（2）焊接裂紋。鋼結(jié)構(gòu)焊接的另一個(gè)主要問題是焊縫裂紋。焊接裂紋又分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋是指高溫下所產(chǎn)生的裂紋，又稱高溫裂紋或結(jié)晶裂紋，通常產(chǎn)生在焊縫內(nèi)部，有時(shí)也可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接問題的控制措施

4.2.1 焊接變形的控制

①應(yīng)該選擇合理的焊條和焊接設(shè)備。焊條除配合所焊金屬確定規(guī)格外，還應(yīng)配合焊件厚度和電焊設(shè)備的供電能力，選定合適的尺寸。電焊設(shè)備應(yīng)選用可調(diào)節(jié)輸出電流的品種。②選擇合理焊接方法。優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方法，如CO氣體保護(hù)焊采用焊炬不擺動(dòng)，多層多道，薄焊層的施焊方法。施焊速度要適中，不宜過快，過快將使某些氣體來不及逸出而殘存在焊縫內(nèi)形成氣孔。③選擇合理的焊接工藝措施。鋼結(jié)構(gòu)的制作、組裝應(yīng)該在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的水平面上進(jìn)行。在焊接小型構(gòu)件時(shí)可一次完成，即在焊接固定好位置后，用合適的焊接順序組裝完畢。④選擇合理的焊接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)。a.應(yīng)控制焊縫的數(shù)量和大小，盡量減少焊縫的截面積；b.焊接節(jié)點(diǎn)的位置應(yīng)處于構(gòu)件截面的對(duì)稱處；c.應(yīng)選用剛性小的節(jié)點(diǎn)形式，節(jié)點(diǎn)應(yīng)避免在雙向、三向交叉處，這樣避免由于焊縫集中而導(dǎo)致的高溫和焊縫應(yīng)力集中，從而減少焊接變形。

4.2.2 焊接裂紋的控制

（1）熱裂紋的控制措施。①限制焊接材料中易偏析元素，如硫、磷等有害雜質(zhì)的含量和降低碳含量，硫、磷等易形成低熔點(diǎn)共晶物，降低碳在鋼中含量，可降低熱裂傾向。②采用合理的焊接順序和方向，適當(dāng)提高焊縫的形狀系數(shù)，采用多層多道焊接方法，避免中心線偏離，可防止中心線裂紋。

（2）冷裂紋的控制措施。①選擇合理的焊接規(guī)范和線能，改善焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)，如焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出。②采用堿性焊條或焊劑，以降低焊縫中的擴(kuò)散氧含量。③焊條和焊劑在使用前應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行烘干，認(rèn)真清理坡口和焊絲，去除油污、水分和銹斑等臟物，以減少氫的來源。④焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理：a.進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力，使淬火組織回火，改善其韌性；b.進(jìn)行消氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出。

5 結(jié)語

焊接作為鋼結(jié)構(gòu)工程連接的主要方式，其質(zhì)量的好壞直接影響著鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量。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，鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量較難控制，從而嚴(yán)重影響了鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。因此，必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)進(jìn)行全面分析，采取正確的焊接技術(shù)，并在工程實(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)力和焊接變形的技術(shù)水平，有效控制鋼結(jié)構(gòu)的焊接缺陷，以確保不斷提高鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量。

[1]姚晉勇.論鋼結(jié)構(gòu)焊接現(xiàn)場(chǎng)施工工藝[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007（13）：295～296.

[2]尤曉燕.鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的問題及處理方法[J].煤炭工程，2005（09）：43～44.

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