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

李澤艷 趙小玲

青海西礦杭蕭鋼構(gòu)有限公司 青海西寧 810021

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)的全面建設(shè)及發(fā)展，提升了人們的整體生活水平，進(jìn)而對(duì)建筑行業(yè)提出的要求越來越高。其中，鋼結(jié)構(gòu)屬于建筑工程框架當(dāng)中使用最廣泛的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，直接影響著建筑物的質(zhì)量。為確保人們住行的安全性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接裂紋認(rèn)真探究有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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

熱裂紋主要產(chǎn)生在高溫環(huán)境中，在焊縫凝固時(shí)，相線附近的高溫區(qū)沿著奧氏體晶界開裂，造成明顯的裂紋。在焊接完成后，其裂紋立刻出現(xiàn)，并且常見于焊縫的中心位置，沿著焊縫的長(zhǎng)度方向呈現(xiàn)縱向分布[1]。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生該情況的原因在于焊接熔池中存在的低熔點(diǎn)雜質(zhì)，受其熔點(diǎn)因素的影響造成結(jié)晶的凝固時(shí)間縮短，整體的塑性與強(qiáng)度降低，因此當(dāng)外界的結(jié)構(gòu)約束力增大時(shí)，將造成焊縫位置的金屬凝固收縮呈現(xiàn)出不均勻，最終產(chǎn)生開裂情況，同時(shí)造成明顯的氧化特征，降低整體質(zhì)量。

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，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 焊接裂紋的控制措施

2.1 明確焊接施工的難點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに?/h3>

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程中，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?，才能防止焊接點(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┕すに嘯2]。需要注意的是焊接接頭具有較大的剛性約束力，導(dǎo)致在焊接過程中產(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。

2.2 合理進(jìn)行焊前預(yù)熱與焊后熱處理

通過合理的預(yù)熱與熱處理可以有效地降低焊接后其位置的冷卻速度，達(dá)到延長(zhǎng)冷卻時(shí)間的目的，進(jìn)而促使其氫可以得到充分的釋放，降低焊縫中的氫含量，避免出現(xiàn)材料的硬化與冷裂現(xiàn)象，提升整體的焊接質(zhì)量。通常情況下，現(xiàn)階段的板厚度越厚，其預(yù)熱的溫度越高，當(dāng)氣溫較低時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)提升溫度，以保證其焊接質(zhì)量與效果。以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際情況開展預(yù)熱，促使其存在的氫充分溢出，進(jìn)而在一定程度上促使其殘余應(yīng)力降低，保證材料的淬硬性更合理。靈活根據(jù)要求利用焊后熱處理的優(yōu)勢(shì)促使溫度得到彌補(bǔ)，解決現(xiàn)階段存在的預(yù)熱溫度不足情況，營(yíng)造良好的焊接環(huán)境，同時(shí)促使當(dāng)前的預(yù)熱溫度穩(wěn)定降低，但應(yīng)保證焊后熱處理溫度在合理的范圍，避免出現(xiàn)溫度過高情況，通常情況下需要低于材料的脆性溫度，最佳范圍為200-250℃。

2.3 調(diào)整焊接工藝參數(shù)

在焊接的過程中，焊接工藝參數(shù)也是影響焊接效果的重要參數(shù)。如果焊接工藝參數(shù)處于不平衡狀態(tài)，數(shù)值增長(zhǎng)過快都會(huì)產(chǎn)生焊接裂紋。采用熱量集中的焊接方式，可以加速焊接速度，同時(shí)還可以預(yù)防形成粗大的柱狀晶體，有效改善了裂紋問題。而采用比較小的電流焊接的方式，其焊接速度會(huì)相對(duì)比較慢，但是也能減少熔池過熱的現(xiàn)象，可以大大減少裂紋的產(chǎn)生。對(duì)于這一類焊接情況，就必須根據(jù)鋁合金的形狀以及焊接工藝來調(diào)整其焊接參數(shù)以及焊接方式，保證焊品的美觀性和完整性。其次，焊接工藝對(duì)于材料的要求也比較高，在焊接之前首先要對(duì)表面進(jìn)行處理，保證其焊接表面的平整，如果有雜物也會(huì)使材料產(chǎn)生裂縫，降低焊接質(zhì)量。

2.4 優(yōu)化焊縫設(shè)計(jì)創(chuàng)新現(xiàn)有的次序

現(xiàn)階段由于熔深較大，造成對(duì)接焊縫抗裂性較差，可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行處理，將現(xiàn)階段的原來的鋼板坡口轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?duì)稱的X 型坡口，以滿足當(dāng)前的焊接需求。通過該方式的處理，可以有效地降低側(cè)焊縫的熔敷金屬量，對(duì)封底焊道的焊肉厚度合理控制，以此來保證其焊接質(zhì)量，提升焊接效果。在焊接過程中，還應(yīng)根據(jù)要求保證其施焊次序合理，符合實(shí)際的焊接要求，從根本上降低現(xiàn)階段存在的焊接變形與焊接殘余應(yīng)力，減少約束應(yīng)力產(chǎn)生的影響，降低出現(xiàn)裂紋的幾率，滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求[3]。如針對(duì)幾個(gè)構(gòu)件的焊接連接，應(yīng)注意焊縫的集中問題，避免出現(xiàn)焊縫三向相交情況，以保證其焊接質(zhì)量。盡量保證焊縫位置的對(duì)稱性，利用對(duì)稱布置保證其焊接效果。做好焊縫尺寸的控制，其尺寸不宜過大，方便工作人員開展操作，既能避免出現(xiàn)仰焊情況，全方面提升焊接質(zhì)量。與此同時(shí)，在焊接過程中還應(yīng)合理提升其焊接工藝順序，優(yōu)化現(xiàn)有的焊接技術(shù)，充分發(fā)揮出技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從多個(gè)角度創(chuàng)新，解決當(dāng)前焊接過程中存在的不足，探索全新的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打造優(yōu)質(zhì)的焊接環(huán)境，降低產(chǎn)生裂紋的幾率，滿足實(shí)際的焊接要求。

3 結(jié)語

總而言之，在焊接過程中，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。