建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及防治措施

敖新時(shí)

摘要：建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接很容易受到鋼材料結(jié)構(gòu)、元素含量、拉伸應(yīng)力等影響，出現(xiàn)各種類型的裂紋，這些裂紋的出現(xiàn)并不是不可避免的，因此在鋼結(jié)構(gòu)焊接階段，需要焊接人員合理地控制施工工藝，根據(jù)施工要求選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?，按照相關(guān)的焊接順序進(jìn)行，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的質(zhì)量控制，能夠有效地降低施工的難度，避免焊接缺陷的發(fā)生，以此來(lái)提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu);裂紋

引言

鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，涉及到的要求比較嚴(yán)格，要結(jié)合不同的鋼結(jié)構(gòu)施工操作環(huán)節(jié)，在焊接操作的質(zhì)量控制上加強(qiáng)重。鋼結(jié)構(gòu)工程的類型多樣，施工要求標(biāo)準(zhǔn)都有著不同，焊接操作作為施工中的必要操作部門(mén)，焊件加工質(zhì)量就關(guān)乎著鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，要充分注重在焊接施工中能?chē)?yán)格按照要求執(zhí)行，保障各環(huán)節(jié)的施工工作良好落實(shí)。

1建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的特征及產(chǎn)生機(jī)理

1.1熱裂紋

在較高的溫度條件下，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接容易出現(xiàn)熱裂紋，在焊接的過(guò)程中，焊縫受到溫度的影響，發(fā)生了結(jié)晶反應(yīng)，再加上金屬本身的拉伸應(yīng)力的影響，導(dǎo)致熱裂紋呈現(xiàn)出來(lái)不同的形態(tài)，通過(guò)分析這些形態(tài)，又可以將其劃分為不同的種類。由于高溫和拉伸應(yīng)力的影響，在焊接的過(guò)程中受熱不均勻，導(dǎo)致受熱面出現(xiàn)了失衡的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象導(dǎo)致焊縫處發(fā)生了結(jié)晶，這一結(jié)晶受到金屬雜質(zhì)和拉伸應(yīng)力的影響，出現(xiàn)了多邊化的裂紋。凝固裂紋指的是在金屬焊接操作中金屬凝固，后期出現(xiàn)了脆性溫度，這個(gè)溫度導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)凝固裂紋。

1.2冷裂紋

建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接所選用的工具存在一定的拘束度，在焊接的過(guò)程中，這一特點(diǎn)會(huì)對(duì)金屬的結(jié)構(gòu)造成一定的影響，施加不同類型的力，這些力相互作用，影響金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，在焊接結(jié)束金屬冷卻后，金屬的結(jié)構(gòu)也變形結(jié)束，從而在焊接的熱影響區(qū)域出現(xiàn)了一些裂紋。此外接頭的含氫量會(huì)大量地融入到熔池內(nèi)。焊接結(jié)束后金屬進(jìn)行冷卻，其中包含的氫會(huì)溢出，但是由于冷卻速度過(guò)快，導(dǎo)致金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)了一部分氫氣，冷卻凝固并不完全，嚴(yán)重影響了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)了冷裂紋。

1.3層狀撕裂

層狀撕裂的位置形態(tài)的特點(diǎn)包括：一是層狀撕裂會(huì)沿著焊接熱影響區(qū)域進(jìn)行分布，主要是由于這一區(qū)域具有較長(zhǎng)的拉伸應(yīng)力，非金屬交雜物分布進(jìn)行擴(kuò)散成為出現(xiàn)的層狀撕裂。第二起裂點(diǎn)一般出現(xiàn)在焊縫的根部或者焊趾處，所形成的裂縫，平行于鋼板表面呈現(xiàn)出階梯狀。

2鋼結(jié)構(gòu)焊接中的問(wèn)題

2.1焊接局部變形問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)工程焊接操作中，出現(xiàn)局部的變形問(wèn)題是比較常見(jiàn)的，這一焊接問(wèn)題發(fā)生和構(gòu)件質(zhì)量有著緊密聯(lián)系，如構(gòu)件自身的剛性相對(duì)比較下，這就會(huì)在焊接過(guò)程中出現(xiàn)收縮的質(zhì)量問(wèn)題。而焊接人員在操作的時(shí)候沒(méi)有集中注意力，應(yīng)力釋放過(guò)程中存在著不均的問(wèn)題，對(duì)焊接放置沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)水平，這就容易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題。

2.2焊接側(cè)彎扭曲問(wèn)題

焊接操作中發(fā)生側(cè)彎扭曲的質(zhì)量問(wèn)題也比較突出，主要是在實(shí)際的焊接操作中加工構(gòu)件進(jìn)行組裝過(guò)程中，間隙的設(shè)置沒(méi)有達(dá)到均勻的要求，組裝構(gòu)件的時(shí)候平臺(tái)沒(méi)有搭設(shè)到位，運(yùn)輸中起吊點(diǎn)沒(méi)有準(zhǔn)確造成了側(cè)彎。扭曲的問(wèn)題會(huì)造成焊接變形質(zhì)量問(wèn)題，主要是由于間隙沒(méi)有達(dá)到均勻性，節(jié)點(diǎn)角鋼進(jìn)行拼接的時(shí)候沒(méi)有達(dá)到嚴(yán)密性，這就必然會(huì)影響焊接的最終質(zhì)量。焊接的時(shí)候構(gòu)件翻身加工的時(shí)候缺乏加固處理，也容易發(fā)生側(cè)彎扭曲的質(zhì)量問(wèn)題。

3建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的防治措施

3.1明確焊接施工的難點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに?/p>

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的過(guò)程中，焊接人員需要明確焊接施工的難點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚕拍芊乐购附狱c(diǎn)紋的出現(xiàn)。首先必須要選擇合適的焊接電流，各項(xiàng)工藝校正之后進(jìn)行焊接，能夠有效地避免焊接位置出現(xiàn)偏差。其次需要控制好焊接參數(shù)，根據(jù)所選擇的焊接材料選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚒Ｐ枰⒁獾氖呛附咏宇^具有較大的剛性約束力，導(dǎo)致在焊接過(guò)程中產(chǎn)生了三向應(yīng)力的出現(xiàn)的裂紋，因此在焊接的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地把控施工材料的選擇，降低裂縫發(fā)生的可能性。

3.2熱裂紋的防治措施

做好熱裂紋的防治工作，可以才從材料的選擇入手，控制材料中的各類含量，其中碳的含量越低越好?？刂坪媚覆闹兴械碾s質(zhì)元素量，規(guī)范施工工藝，減少焊接熱用。還需要注重材料具有良好的結(jié)構(gòu)性能，在焊接的過(guò)程中，這些特點(diǎn)能夠有效的杜絕內(nèi)部因素的影響，防止熱裂紋的產(chǎn)生。針對(duì)失塑裂紋需要提高金屬材料的塑，性縮小脆性溫度的區(qū)間，能夠有效地避免熱裂紋的出現(xiàn)。

3.3冷裂紋的防治措施

在鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工中，隨著含碳量和強(qiáng)度的增加，冷裂紋出線的概率也會(huì)增加，因此為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，需要合理的選擇材料，確保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量較低。在焊接的過(guò)程中，需要嚴(yán)格地控制氫的來(lái)源，冷卻過(guò)程中，控制氫含量對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響。在選擇焊條時(shí)，盡可能地選擇堿性焊條，確保金屬中的含氫量較低，具有較高的塑性，同時(shí)還需要保證焊接接頭無(wú)雜質(zhì)，無(wú)水分。

3.4層狀撕裂的解決途徑

之所以說(shuō)層狀撕裂具有一定的隱匿性是因?yàn)閷訝钏毫褜儆趦?nèi)部裂縫，無(wú)法從外部看出裂縫，也無(wú)法通過(guò)專業(yè)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)到層狀撕裂，這就加大了修復(fù)難度。因此需要積極預(yù)防層狀撕裂的產(chǎn)生，提高建筑質(zhì)量。首先，需要選擇優(yōu)質(zhì)鋼材，同時(shí)要保證鋼材的抗裂性能可以滿足需求。其次，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)工作時(shí)需要格外注意接頭形式的選擇，還要合理設(shè)計(jì)坡口形狀，從而減小接頭的拘束應(yīng)力和拉伸應(yīng)力。

3.5做好焊接的質(zhì)量控制工作

在焊接結(jié)束后，為了提高焊件的質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊件的質(zhì)量檢查工作，這樣能夠在第一時(shí)間內(nèi)避免焊后開(kāi)裂的情況，減少冷裂紋等的出現(xiàn)。針對(duì)出現(xiàn)裂紋的工件應(yīng)當(dāng)及時(shí)分析其中存在的問(wèn)題，修改焊接方案，及時(shí)止損。在焊接的過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保施工人員嚴(yán)格地按照相關(guān)的流程進(jìn)行操作，確保焊接的規(guī)范性。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在焊接過(guò)程中，由于各個(gè)裂紋所產(chǎn)生的機(jī)理并不相同，因此需要焊接人員嚴(yán)格把控施工重點(diǎn)、焊接特點(diǎn)以及在焊接過(guò)程中的影響因素。選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に?，從而能夠有效地防止焊接裂紋出現(xiàn)。監(jiān)管人員需要做好焊接過(guò)程的質(zhì)量控制工作，保障建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，提高建筑工程整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡美玉.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及防治措施[J].四川水泥，2016（8）：284.