建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接關(guān)鍵技術(shù)

白虎偉

(甘肅第四建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730060)

現(xiàn)如今，隨著我國社會(huì)的不斷發(fā)展，有關(guān)材料技術(shù)的研發(fā)已然邁入了全新的階段。在日常生活中，鋼結(jié)構(gòu)的建筑具有廣泛的應(yīng)用特性，有關(guān)材料與技術(shù)內(nèi)容都符合社會(huì)發(fā)展需要，尤其是在一些橋梁項(xiàng)目以及工業(yè)建筑中更是有著極為重要的作用。但是，就目前來看，我國施工單位在進(jìn)行建筑工程施工中，往往會(huì)存在著焊接方面的問題，良好的焊接技術(shù)能夠有效提高施工效率與質(zhì)量，反之，低水平的技術(shù)手段會(huì)使得建筑本身的穩(wěn)定性大幅度下降，施工安全也會(huì)因此無法得到有效保障。

1 高強(qiáng)鋼焊接的施工工藝

1.1 焊接材料的選擇及匹配

1）強(qiáng)匹配。通過焊接技術(shù)所完成的金屬材料，因其本身是以熔敷的方式為主，因而無論是在最終材料的強(qiáng)度還是韌性上，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常標(biāo)準(zhǔn)。此外，在進(jìn)行焊接接頭位置的參數(shù)對(duì)比時(shí)也能夠發(fā)現(xiàn)，焊接材料能夠滿足正常狀態(tài)的母材料標(biāo)準(zhǔn)。

2）焊縫的塑性。在開展厚板焊接的過程中，工作人員需要依照厚度效應(yīng)為基礎(chǔ)來進(jìn)行強(qiáng)度的判斷，從而來確保所選的焊材在適應(yīng)性與可靠性方面能夠得到有效保障，此外，當(dāng)節(jié)點(diǎn)所具備的約束度相對(duì)較大時(shí)，工作人員則要對(duì)整個(gè)板厚的四分之一處進(jìn)行“隱藏劃分”，其他的四分之三區(qū)域都要進(jìn)行強(qiáng)度上的削弱，以此來確保后續(xù)工作能夠順利開展。

3）滿足沖擊韌性的要求。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊材而言，韌性屬性的存在是極為重要的，良好的人性能夠極大程度上降低外界因素所帶來的不利影響，并且滿足我國社會(huì)在建筑工程施工方面所提出的要求。比如說，為了確保鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，施工單位在進(jìn)行焊接模式的選用中會(huì)以無裂縫模式為主，以此來完成鋼種的焊接處理工作，在這一過程中，焊接人員能夠依照焊接材料的特性進(jìn)行選取，并對(duì)溫度進(jìn)行有效管控，當(dāng)鋼板厚度或者是環(huán)境溫度不達(dá)標(biāo)時(shí)，則不會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)開展任何的加熱處理，這樣不但能夠有效提高力學(xué)的管控效率，同時(shí)還能夠提高鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際強(qiáng)度。

1.2 確定最低預(yù)熱溫度的常用方法

1）在對(duì)預(yù)熱溫度的最低數(shù)值進(jìn)行判定時(shí)，往往會(huì)選用裂紋實(shí)驗(yàn)，從而來開展相應(yīng)的控制工作，在實(shí)際操作的過程中，會(huì)涉及到斜坡口的抗裂性能檢測，并利用預(yù)熱溫度來完成相應(yīng)的結(jié)果判定；2）利用硬度來完成對(duì)預(yù)熱溫度的有效控制，在這一過程中往往會(huì)涉及到鋼材本身所具備的碳含量，并依照實(shí)際情況完成對(duì)焊縫熱強(qiáng)度影響的參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的冷卻速度；3）根據(jù)裂紋敏感指數(shù)、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量確定最低預(yù)熱溫度。

1.3 對(duì)焊接質(zhì)量的控制方法

1）對(duì)熱輸入以及冷卻速度進(jìn)行控制。與其他方法相比，這類方法在進(jìn)行應(yīng)用的過程中，為了確保焊接質(zhì)量的控制效果能夠得到有效保障，往往會(huì)依照鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求進(jìn)行焊接速度與冷卻時(shí)間的調(diào)整，從而來達(dá)到相應(yīng)的加工目的；2）元素質(zhì)量的優(yōu)化控制。在焊縫中存在著不同類型的元素，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的有效管控，便要依照實(shí)際情況進(jìn)行元素內(nèi)容的調(diào)整，為了滿足這一要求，除了要選擇質(zhì)量優(yōu)越的低氫焊接材料外，還要求操作人員擁有較好的操作手法，從而對(duì)熔池金屬進(jìn)行很好的保護(hù)。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接關(guān)鍵技術(shù)

2.1 現(xiàn)場焊接機(jī)器人技術(shù)

新時(shí)代背景下，現(xiàn)場焊接機(jī)器人技術(shù)已然成為我國社會(huì)發(fā)展中較為常用的一種操作手段，其本身滿足自動(dòng)化作業(yè)的需求，能夠有效降低施工人員所要承擔(dān)的工作壓力。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，有關(guān)自動(dòng)化作業(yè)的程度也會(huì)因此得到一定程度的提升，尤其是在當(dāng)今信息技術(shù)較為發(fā)達(dá)的今天，機(jī)器人技術(shù)早已遍布在人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，并與人類社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生極為密切的聯(lián)系。通過對(duì)現(xiàn)場焊接機(jī)器人的應(yīng)用，能夠有效降低建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中所存在的問題，對(duì)于人員的綜合能力要求相對(duì)較低，極大程度上避免因勞動(dòng)強(qiáng)度過大而引發(fā)的各類問題，同時(shí)，自動(dòng)化的焊接手段還能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)焊接點(diǎn)的規(guī)范化與穩(wěn)定性，在綜合性能方面也能夠得到有效的保障與提升。

比如說，在我國著名建筑鳥巢中，便是選用的現(xiàn)場焊接機(jī)器人技術(shù)，通過對(duì)軌道式焊接機(jī)器人的方式來完成鋼結(jié)構(gòu)的處理工作，在這一過程中，考慮到當(dāng)?shù)貧鉁匾约懊烙^程度的需求，則是選用了CO氣體保護(hù)焊接技術(shù)，以實(shí)心焊絲為主要材料，這樣不但能夠有效提高焊接效率，同時(shí)在建筑穩(wěn)定性方面也能夠?qū)崿F(xiàn)有效的保障?，F(xiàn)場焊接機(jī)器人技術(shù)由于其本身具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不同的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于焊接模式的選擇都會(huì)產(chǎn)生明顯的不同，比如說，在鳥巢工程中，九號(hào)柱便是選用了橫向焊接的手段，反觀十六號(hào)柱則是以仰焊模式為主。

就目前來看，我國在進(jìn)行現(xiàn)場焊接機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用過程中，可以從兩種不同的角度來進(jìn)行突破，第一種是對(duì)新型的機(jī)械裝置進(jìn)行研發(fā)，通過這一技術(shù)來對(duì)焊接機(jī)器人的工作內(nèi)容進(jìn)行完善化處理，使其能夠針對(duì)實(shí)際情況完成不同位置的焊接工作。在傳統(tǒng)的焊接模式中，由于受到技術(shù)層面的影響，焊接機(jī)器人很難對(duì)焊接內(nèi)容進(jìn)行全方位管理，工作周期較長，在施工效率與質(zhì)量上也很難得到有效保障，為了避免類似的情況出現(xiàn)，則需要相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人技術(shù)的研究與分析，并對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行完善化管理，以此來滿足全方位高效率的焊接需求。第二種則是對(duì)焊接所要選用的材料進(jìn)行升級(jí)與優(yōu)化，以此來確保自動(dòng)化焊接質(zhì)量能夠得到有效提升。相關(guān)部門在進(jìn)行材料研發(fā)與應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)不同性能的升級(jí)，比如說防護(hù)性、實(shí)用性以及耐久性，確保所選用的焊接材料既能夠滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要，同時(shí)也能夠?yàn)楹罄m(xù)的社會(huì)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，施工單位在進(jìn)行材料使用時(shí)，其本身的施工效率與質(zhì)量都能夠得到有效提升。

2.2 電加熱技術(shù)

通常情況下，在開展建筑結(jié)構(gòu)施工時(shí)，施工單位會(huì)以傳統(tǒng)的手段為基礎(chǔ)，通過火焰加熱法來完成焊接處理工作?，F(xiàn)如今，隨著我國社會(huì)對(duì)于建筑質(zhì)量的要求不斷提升，傳統(tǒng)的建筑模式已然無法滿足新時(shí)代發(fā)展需要，為了避免類似的情況出現(xiàn)，施工單位在進(jìn)行施工過程中，應(yīng)當(dāng)選用電加熱技術(shù)的應(yīng)用，以此來確保鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工質(zhì)量能夠得到有效提升。相較于火焰加熱方法，電加熱能夠?qū)崿F(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)加熱的均勻性，施工人員能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)加熱的溫度進(jìn)行有效控制，降低交叉點(diǎn)復(fù)雜所帶來的不利影響，以此來滿足相應(yīng)的施工要求。有關(guān)二氧化碳保護(hù)半自動(dòng)焊工藝參數(shù)如表1所示。

表1 CO2保護(hù)半自動(dòng)焊工藝參數(shù)表

正常狀態(tài)下，當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行電加熱裝置的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)，需要依照焊接熱處理需求進(jìn)行形狀上的調(diào)整，合理完成尺寸參數(shù)的控制工作，并調(diào)整厚度數(shù)值，以此來滿足焊接加熱需求。為了確保電加熱設(shè)備的使用效率與性能能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，則需要相關(guān)企業(yè)選用良好特質(zhì)的陶瓷，且在碳鋼特性方面較為明顯，以此來確保后續(xù)工作能夠順利開展。此外，陶瓷磁鐵式電加熱裝置也是不可或缺的重要裝置，施工人員在進(jìn)行使用時(shí)需要將其放置在焊縫坡口的兩側(cè)，并做好相應(yīng)的固定工作，以此來確保焊接處理效率能夠得到有效提升。由于焊接截面本身具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，因此可以利用鐵絲所具備的適應(yīng)性來完成捆綁工作，通過對(duì)接長導(dǎo)線的應(yīng)用來完成溫度控制系統(tǒng)的連接，而后來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的加熱工作。

在選用電加熱技術(shù)操作時(shí)，需要施工人員先在對(duì)口區(qū)域進(jìn)行焊縫兩側(cè)的加熱處理，尺寸上需要滿足100mm的標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行加熱的過程中，所涉及的覆蓋范圍應(yīng)當(dāng)處于焊件整體厚度的1.4倍，同時(shí)也需要高于100mm，這樣才能夠確保后續(xù)工作能夠順利開展。由于不同建筑對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)加工需求存在差異性，施工單位在進(jìn)行溫度加熱的過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行材質(zhì)的管理，并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來完成厚度方面的設(shè)計(jì)工作，為了確保設(shè)定結(jié)果能夠具有足夠的精準(zhǔn)性與可靠性，施工單位可以通過選用紅外線溫測儀來完成相應(yīng)的測量工作，并對(duì)加熱溫度進(jìn)行有效管控。與傳統(tǒng)的焊接手段相比，電腦溫控儀的存在能夠幫助施工單位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫工作，不需要由人員進(jìn)行主觀性的管理，無論是預(yù)熱溫度還是焊接保溫處理都可以利用該裝置來完成管理工作。等到焊接工作結(jié)束后，施工人員需要對(duì)保溫溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，將其控制在250～300℃之間，保溫時(shí)間一般要控制在兩個(gè)小時(shí)，這樣不但能夠有效提高焊接效率，降低風(fēng)險(xiǎn)因素的干擾，同時(shí)提高建筑工程的整體性與安全性。

對(duì)于整個(gè)建筑工程而言，焊接工作無疑是極為重要的，為了確保后續(xù)工作的順利開展，施工單位還要加強(qiáng)對(duì)焊接后溫度的管控，使其處于既定數(shù)值之上，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。倘若施工單位在進(jìn)行焊接工作中，所涉及的環(huán)境溫度相對(duì)較低，則需要施工人員依照實(shí)際情況對(duì)后熱溫度進(jìn)行調(diào)整，最好是控制在200℃，并去確保保溫時(shí)間達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，以此來滿足建筑工程的施工要求。

2.3 建筑工程鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)存在的不足

當(dāng)前，盡管我國工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展較為迅速，各行業(yè)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的依賴性不斷提升，但受到技術(shù)層面的影響，很多鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)具有較為明顯的缺陷，比如說在原材料的使用方面，施工單位并不了解所選用的鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)需求，在進(jìn)行焊接材料選擇時(shí)也會(huì)出現(xiàn)與工程不符的情況，進(jìn)而導(dǎo)致建筑工程的焊接質(zhì)量大打折扣。究其原因，是因?yàn)槭┕挝粚?duì)焊接技術(shù)的認(rèn)知水平不足，人員的綜合能力與實(shí)踐操作能力無法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行建筑工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的過程中，無法實(shí)現(xiàn)焊接材料與技術(shù)手段的有效核對(duì)，這樣不但會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工作無法順利開展，同時(shí)也會(huì)對(duì)建筑工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

除此之外，氣孔的存在也會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量大幅度下降，建筑工程的施工效率也會(huì)因此受到不利影響。就目前來看，我國在氣孔防范工作方面并沒有有效的應(yīng)對(duì)手段，在進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用的過程中，很容易會(huì)受到外界因素的干擾，使得熔池內(nèi)部流入空氣，使得鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量受到不利影響。此外，施工人員在焊接過程中沒有對(duì)原材料進(jìn)行清理也是導(dǎo)致氣孔現(xiàn)象發(fā)生的一大原因。為了確保整個(gè)工程質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，施工單位在進(jìn)行日常工作中，應(yīng)當(dāng)提高對(duì)焊接設(shè)備、元件以及焊絲的清理工作，明確烘焙標(biāo)準(zhǔn)，并依照實(shí)際情況開展防風(fēng)處理工作，這樣不但能夠有效提高焊接效率，同時(shí)還能降低成本支出，對(duì)施工單位自身的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)產(chǎn)生積極有效的影響。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 對(duì)焊接部位施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督

施工單位在開展建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工時(shí)，很容易會(huì)受到材料質(zhì)量的影響，因而有關(guān)焊接材料的管控工作成為施工單位在準(zhǔn)備階段不可或缺的重要措施。通常情況下，施工單位在進(jìn)行焊接材料的選擇時(shí)，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并在現(xiàn)場對(duì)材料進(jìn)行全方位檢查，確保焊接材料的整體質(zhì)量能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在對(duì)材料進(jìn)行檢測工作的過程中，還需要施工人員利用信息化技術(shù)完成信息的核對(duì)與記錄，已經(jīng)發(fā)生問題則需要及時(shí)進(jìn)行上報(bào)，防止發(fā)生偷工減料的情況。此外，為了確保焊接工作質(zhì)量能夠滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，施工單位還要依照項(xiàng)目實(shí)際情況完成形態(tài)化的選擇，從性質(zhì)以及位置兩方面角度出發(fā)，對(duì)焊接施工技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析。在施工結(jié)束后，施工人員還要對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行有效檢查，比如說，判斷焊釘所呈現(xiàn)的彎曲性是否達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，焊縫本身是否滿足均勻性要求，縫隙尺寸是否處于可接范圍，倘若發(fā)現(xiàn)需要補(bǔ)焊的環(huán)節(jié)，則要考慮是否會(huì)對(duì)其他工程產(chǎn)生不利影響。此外，施工單位還要依照當(dāng)前工程內(nèi)容進(jìn)行焊接制度的規(guī)范化處理，需要施工人員嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，通過合理的手段完成鋼結(jié)構(gòu)焊接內(nèi)容的管控，降低風(fēng)險(xiǎn)因素的干擾，同時(shí)確保鋼結(jié)構(gòu)焊接工作能夠順利開展，這對(duì)于施工單位自身的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言也會(huì)產(chǎn)生積極有效的促進(jìn)作用。

3.2 加強(qiáng)焊接裂縫的控制工作

就目前來看，施工單位在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接操作的過程中，很容易會(huì)發(fā)生焊接裂縫的情況，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)焊接施工質(zhì)量受到較為不利的影響。為了確保整個(gè)工程質(zhì)量達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，施工單位在進(jìn)行工程施工的過程中，應(yīng)當(dāng)提高對(duì)裂縫現(xiàn)象的重視程度，選用較為合理的焊接材料進(jìn)行使用，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)材料成本的管控力度，通過合理的手段完成焊接材料的焊接與裂縫防控工作，降低共晶物的出產(chǎn)，并對(duì)焊接紋起到積極有效的防治處理。此外，在開展相關(guān)施工作業(yè)的過程中，還需要施工單位從科學(xué)技術(shù)角度出發(fā)，明確焊接電流與最終施工速度的管理，依照實(shí)際情況完成截面寬度與深度的信息采集，并制定較為完善的工藝方案，以此來確保整個(gè)熱量傳輸工作具有極高的科學(xué)性與可靠性。此外，在進(jìn)行焊接材料的管理過程中，施工單位也要嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，施工人員要將其進(jìn)行合理放置，避免出現(xiàn)因放置不當(dāng)所帶來的裂紋問題。

4 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于我國工業(yè)領(lǐng)域以及建筑行業(yè)的發(fā)展有著極為重要的作用，并與現(xiàn)代化建設(shè)有著密不可分的聯(lián)系。從施工建設(shè)方面來看，良好的鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)能夠有效提高建筑的整體質(zhì)量，降低風(fēng)險(xiǎn)影響，并對(duì)施工人員的生命健康起到保障作用。所以，鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)為鋼結(jié)構(gòu)施工提供了有力的保障。因此，施工單位必須引進(jìn)先進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)，提高焊接施工水平和能力，防止留下安全隱患，保證建筑的整體質(zhì)量不受影響。