鋼結(jié)構(gòu)施工中機(jī)械焊接

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，對焊接技術(shù)提出了愈來愈高的要求。所選用的焊接方法、焊接工藝、焊接材料和焊接設(shè)備首先應(yīng)保證焊接接頭的高質(zhì)量，同時必須滿足高效、低耗、低污染的要求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械焊接；控制措施；安全隱患

目前，鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)在我國的發(fā)展尚處于探索階段，與西方發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距。最早在焊機(jī)的設(shè)計上往往功能單一、結(jié)構(gòu)簡單，只能完成最基本的焊接與切割工作，對焊接工作的多樣化考慮不足，即便是后來的焊接機(jī)器人的誕生，其靈活性也頗受局限，經(jīng)常在實際操作當(dāng)中發(fā)生錯誤。此外，在對外引進(jìn)的焊機(jī)當(dāng)中，除了高昂的價格以外，國外對我國出口的焊機(jī)技術(shù)上也相對粗糙，沒有達(dá)到當(dāng)時國際的先進(jìn)水平。

1.機(jī)械焊接技術(shù)

機(jī)械、石化、冶金、造船、航空航天的建設(shè)都離不開焊接，而機(jī)械焊接技術(shù)種類繁多，工藝復(fù)雜，如何在生產(chǎn)實踐中做好質(zhì)量控制成為當(dāng)前最主要的課題。機(jī)械焊接技術(shù)分類焊接工藝種類繁多，按焊接過程的特點(diǎn)不同可分為：氣保焊壓力焊手工電弧焊和釬焊三大類：第一種，氣體保護(hù)焊：簡稱氣保焊，其焊接保護(hù)是依靠從噴嘴里連續(xù)噴出的氣體將四周空氣隔開，機(jī)械地保護(hù)電弧和焊接區(qū)域以完成焊接的焊接方式氣體保護(hù)焊的保護(hù)氣體主要有氮?dú)夂蜌錃庖约岸叩幕旌蠚怏w；第二種，壓力焊：主要有電阻焊摩擦焊擴(kuò)散焊旋轉(zhuǎn)電弧焊和超聲波焊等幾種，其中以電阻焊最為常用。第三種：釬焊，它是將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實現(xiàn)連接焊件的一種方法；第四種：手工電弧焊，用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法稱為手工電弧焊，簡稱手弧焊，就是我們通常所說的電焊。

2.焊接技術(shù)的質(zhì)量控制

焊接的質(zhì)量問題至關(guān)重要，因為焊接技術(shù)關(guān)系到整個鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，尤其是大型的鋼結(jié)構(gòu)中，焊接技術(shù)的質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。要保證焊接技術(shù)的質(zhì)量，就要重點(diǎn)關(guān)注焊接接頭處的焊接質(zhì)量，因為接頭處關(guān)系著兩部分之間的聯(lián)系，尤其是兩種不同材料之間的焊接，實質(zhì)上相當(dāng)于兩種不同金屬材料重新融合的過程。焊接接頭處是影響焊接質(zhì)量的主要部位，因此在焊接時應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)對接頭處的質(zhì)量控制，保證技術(shù)的規(guī)范性，采取一定的措施加強(qiáng)對焊接效果的檢測，及時消除質(zhì)量隱患，能夠有效地提高焊接質(zhì)量，保證鋼構(gòu)件的安全性。在焊接時，要保證技術(shù)操作的規(guī)范性，獲得良好的焊接效果，要重點(diǎn)做好焊道的尺寸、強(qiáng)度、外觀、漏水試驗要求和焊接變形等工作。焊接技術(shù)工人在進(jìn)行焊接工作時，一定要熟悉焊接要求，根據(jù)焊接圖譜進(jìn)行焊接，要保證程序化的操作焊接技術(shù)，在焊接開始時，首先要檢查焊接材料以及焊接接頭處的材料表面情況，保證材料的光滑清潔衛(wèi)生，以免影響焊接效果。在焊接時要遵照工藝圖開展工作，同時要注意焊接后的材料的實用性，保證焊接處的圓滑過渡以及適當(dāng)?shù)挠喔?，留下改進(jìn)空間，保證不影響材料的使用。按規(guī)定，焊縫的余高應(yīng)該在0.5～3.5mm之間。同時焊接完成后要進(jìn)行質(zhì)量檢修，及時地處理不合格的構(gòu)件，同時要限制返修的次數(shù)，因為反復(fù)焊接會影響焊接處金屬的物理質(zhì)量，影響材料性能的穩(wěn)定性。

3.焊接技術(shù)新工藝的發(fā)展

隨著現(xiàn)代焊接工藝的發(fā)展和建筑鋼結(jié)構(gòu)新的技術(shù)要求，未來的焊接技術(shù)主要的發(fā)展趨勢可以從兩個方面進(jìn)行具體分析：一是新技術(shù)的研發(fā)方面，主要是為了提高焊接的質(zhì)量，擴(kuò)大焊接技術(shù)的范圍；二是要創(chuàng)新焊接工作的技術(shù)設(shè)備，將計算機(jī)人工智能技術(shù)引進(jìn)焊接領(lǐng)域，提高焊接現(xiàn)代化水平。

3.1 研發(fā)新的焊接反變形技術(shù)

實際生活中，由于焊接技術(shù)的限制和鋼構(gòu)件的使用環(huán)境所致，經(jīng)常會出現(xiàn)焊接處變形的情況。這種情況限制了領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)的發(fā)展和業(yè)務(wù)的擴(kuò)大。從實際情況來看，變形主要分為縱向、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形和波浪變形等，因此有必要研發(fā)焊接反變形技術(shù)。實際應(yīng)用中主要是通過完善焊接工作各個環(huán)節(jié)以提高焊接質(zhì)量的方法避免變形的程度。而對于新的反變形技術(shù)，雖然也有研究，但是成果并不豐富。目前反變形技術(shù)的一個創(chuàng)新是利用殘余角變形的方法，主要的技術(shù)規(guī)范是在焊接開始前對焊接材料進(jìn)行技術(shù)處理，施加彈性的反向變形，利用熱彈塑性有限元法來模擬結(jié)構(gòu)的焊接過程，確定焊接結(jié)構(gòu)的彈性反變形規(guī)律：焊接前施加彈性反變形的結(jié)構(gòu)在焊接后角變形趨于零，效果十分理想。

3.2低溫焊接

焊接鋼構(gòu)件有時候也會出現(xiàn)斷裂的問題，主要是由于低溫造成的，尤其是當(dāng)鋼構(gòu)件中存在缺口的時候，斷裂發(fā)生的概率更大。科學(xué)研究焊結(jié)構(gòu)件斷裂的原因，結(jié)果表明低溫焊接能夠有效地減少斷裂事件的發(fā)生。因為低溫焊接比較重視焊接時對焊件的預(yù)熱，并根據(jù)周圍的環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)預(yù)熱與后熱。同時也可以通過調(diào)整焊縫金屬的微合金化的程度，同焊接規(guī)范相配合，使焊縫金屬產(chǎn)生針狀鐵素體而獲得理想的焊縫強(qiáng)韌性，從而取得焊接工藝評定試驗的成功，確保工程實體質(zhì)量。焊接工藝參數(shù)設(shè)定：冷卻條件的改變影響相變，熱影響區(qū)的組織取決于鋼材的化學(xué)成分和焊接的冷卻條件，同時也影響擴(kuò)散氫的逸出和焊接應(yīng)力的改變。焊接熱影響區(qū)的冷裂紋大多數(shù)在馬氏體內(nèi)部產(chǎn)生，焊接區(qū)冷卻速度過大易產(chǎn)生馬氏體組織。焊縫所處的工況完全不同，焊縫中心產(chǎn)生偏析，低溫焊接防治冷裂紋的同時，還須防范由于結(jié)構(gòu)拘束度大，照搬工藝試驗的結(jié)果很可能適得其反，甚至造成嚴(yán)重后果。電加熱可以使預(yù)熱區(qū)域受熱均勻，有效防止局部受熱造成接頭附加應(yīng)力；升溫速度均勻、可控，防止造成母材過熱等現(xiàn)象，可達(dá)到母材充分均勻預(yù)熱。由于液-固態(tài)氫溶解度不同，在結(jié)晶溫度下液態(tài)溶氫量是固態(tài)時的4倍以上，溶氫較多的半溶化晶界起了“通道”作用，氫很容易沿著該通道從焊縫——熔合區(qū)——熱影響區(qū)擴(kuò)散。在低溫施工中，控制AV≥0.6的前提下，采用控制不同焊接位置的AV，實現(xiàn)大電流，防止淬硬組織的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

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