我國建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

李雪峰

摘 要：該文首先分析了建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。期望通過該文的研究能夠?qū)μ岣呓ㄖ摻Y(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量有所幫助。

關(guān)鍵詞：建筑 鋼結(jié)構(gòu) 焊接技術(shù)

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（b）-0067-01

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，推動了建筑業(yè)的發(fā)展速度，各類建筑工程隨之與日俱增。鋼結(jié)構(gòu)作為一種特殊的結(jié)構(gòu)形式現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各類建筑工程當(dāng)中。由于鋼結(jié)構(gòu)的自重加大，加之其對穩(wěn)定性的要求較高，所以應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)時，必須確保其焊接質(zhì)量。鑒于此，加大對鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的研究力度顯得尤為重要。下面該文重點對我國建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行淺談。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工程中，鋼材的選用一般為Q390鋼、Q345鋼和Q235鋼。其中，應(yīng)用最多的是Q345B鋼，而對于重要鋼柱、鋼梁的焊接施工而言，則需要選用Q345GJC高層建筑鋼。建筑鋼結(jié)構(gòu)中的鋼材要滿足GB/T19879—2005《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》中關(guān)于碳當(dāng)量和焊接裂縫敏感指數(shù)的相關(guān)要求，同時鋼材的強屈比必須超過1.2，伸長率不得小于20%。當(dāng)鋼板厚度超過40 mm時，應(yīng)當(dāng)選用有Z向性能的鋼板，如Z25級鋼板、Z15級鋼板，以防止鋼板出現(xiàn)層狀撕裂；在選用焊材時，要確保焊材熔敷金屬的力學(xué)性能不低于相應(yīng)母材標(biāo)準(zhǔn)的下限值，嚴(yán)格執(zhí)行GB50661—2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》的相關(guān)要求。對于鋼板厚度小于40 mm的Q235鋼和Q345鋼，可按照規(guī)范要求免于焊接工藝評定。焊條和焊劑在使用之前要進(jìn)行烘焙，烘焙次數(shù)不得超過2次。

1.2 焊接工藝方法的應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）低溫焊接工藝。從國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的總體情況上看，在冬季施工的鋼結(jié)構(gòu)工程大幅度增多。相關(guān)研究結(jié)果表明，環(huán)境因素對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的影響較大，所以加大低溫焊接技術(shù)的研究力度尤為重要。在低溫環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接時，焊材的選用是重中之重，其直接關(guān)系到焊接質(zhì)量，通過對大量工程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在0～-10℃的環(huán)境中，應(yīng)當(dāng)盡可能選用超低氫焊材，同時還要做好烘焙和保溫措施；為避免冷空氣對焊接質(zhì)量的影響，可在焊接作業(yè)區(qū)搭設(shè)防護(hù)棚，以此來減少熱損失，若是采用氣體保護(hù)焊，則應(yīng)當(dāng)對氣瓶進(jìn)行保溫；為進(jìn)一步減少定位焊引起的收縮裂紋，應(yīng)適當(dāng)加大定位焊的熱輸入。

（2）高強焊接技術(shù)。這是國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接中最為常用的一種焊接技術(shù)，該技術(shù)之所以在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中獲得廣泛應(yīng)用，與其自身的特點有著密切的關(guān)系。高強焊接最為突出的特點在于“強”上，其中不但包含了焊材的強度，而且還包括接頭的強度。為了達(dá)到高強度的焊接要求，在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，需要對焊材和接頭進(jìn)行嚴(yán)格檢查，以此來保證焊接質(zhì)量符合要求。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

2.1 焊接設(shè)備的發(fā)展

對于建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接設(shè)備而言，采用先進(jìn)的技術(shù)和科研成果完善其性能，提高焊機的自動化程度是未來一段時期的主流發(fā)展方向。通過對大量建筑鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，施工中常用的焊接設(shè)備有以下幾種：手動焊接機、埋弧焊接機、MAG焊接機以及電渣焊接機等等?，F(xiàn)階段，隨著科技水平的不斷提高，推動了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，在這一背景下，電焊機也逐步朝著高效節(jié)能的方向發(fā)展，不僅如此，機身的體積越來越小、質(zhì)量也越來越輕，這給焊接機的現(xiàn)場應(yīng)用提供了極大的便利，特別是逆變電源的出現(xiàn)，給鋼結(jié)構(gòu)焊接設(shè)備的發(fā)展注入了新的動力。隨著業(yè)內(nèi)專家學(xué)者對逆變焊機的研究不斷深入，雙零開關(guān)諧振電路被應(yīng)用到逆變焊機上，該回路是一種非常先進(jìn)的控制回路，它的加入不但能夠有效防止PWM電路中元器件在高電壓下開通，大電流下關(guān)斷的情況時，不對開關(guān)造成損耗，而且還能保證焊機中的主要元器件的電流和電壓不會過高，更為重要的是基本不會形成電磁干擾，由此一來，使焊機更加節(jié)能、環(huán)保。

2.2 焊接技術(shù)的發(fā)展

（1）栓釘穿透焊。隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)組合樓板使用量的逐步加大，栓釘穿透焊技術(shù)也必然會得到長足發(fā)展。栓釘穿透焊是指焊接時通過電弧燃燒使栓釘穿透壓型鋼板焊于鋼梁表面，既可以阻止組合樓板發(fā)生水平位移，又可以阻止組合樓板與鋼梁表面相脫離，在提高建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震能力方面有著重要作用。在實際操作中，栓釘穿透焊受壓型板厚度、鍍鋅層以及水、銹、渣等諸多因素的影響，為了確保焊接質(zhì)量，就必須提高施工現(xiàn)場作業(yè)要求和焊接工藝要求。經(jīng)過對國內(nèi)外多種栓釘焊機的焊接參數(shù)進(jìn)行研究，在對比實際工程焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)上，可將栓釘穿透焊的焊接過程劃分為起弧、電弧不穩(wěn)定燃燒、電弧穩(wěn)定燃燒以及熄弧頂鍛四個階段進(jìn)行能量控制，以此提高栓釘穿透焊的焊接質(zhì)量。同時，這種能量控制法已經(jīng)在諸多建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中得到了成功應(yīng)用。

（2）UIT技術(shù)。超聲波沖擊處理（UIT）技術(shù)是提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的有效方法，在一些工程實例中得到了成功應(yīng)用。雖然該技術(shù)在修復(fù)焊趾缺陷、降低應(yīng)力集中方面有著明顯作用，但是受其工作效率低、設(shè)備穩(wěn)定性差等因素的影響，阻礙了該技術(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊縫消應(yīng)處理中的廣泛應(yīng)用。鑒于此，應(yīng)當(dāng)加大對該技術(shù)的研究力度，并將重點放在效率和穩(wěn)定性的提高上。

（3）陶瓷襯墊焊接。陶瓷襯墊強制成形單面焊在一些領(lǐng)域的鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中已經(jīng)取代了鋼制襯墊，具備背面成型良好、焊接工藝簡便、焊接質(zhì)量可靠等優(yōu)勢。陶瓷襯墊在雙面焊中，可使用較大的根部間隙，背面無需清根，既能夠保證焊縫根部質(zhì)量，又能夠提高焊接生產(chǎn)效率。同時，陶瓷襯墊焊接技術(shù)對襯墊長度沒有嚴(yán)格要求，可根據(jù)現(xiàn)場情況任意接長或剪短襯墊，加之其對坡口根部間隙不敏感，從而使得陶瓷襯墊焊接技術(shù)被廣泛應(yīng)用于橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接工程中。值得注意的是，由于陶瓷襯墊在焊接中參與了焊縫熔敷金屬的冶金反應(yīng)，會對根部焊縫的沖擊韌性產(chǎn)生一定程度影響，而我國又尚未出臺相應(yīng)規(guī)范對此做出明確界定，所以在實際焊接操作過程中必須注意這一問題。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的不斷增多，推動了與之相應(yīng)的焊接技術(shù)的發(fā)展，一些新的焊接設(shè)備和焊接技術(shù)隨之應(yīng)運而生，這些焊接技術(shù)和設(shè)備在建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用，為工程焊接質(zhì)量的提高提供了強有力的保障。雖然我國在鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)方面的研究起步較晚，但在不斷的探索中也取得了一定的成果。在未來一段時期，應(yīng)當(dāng)不斷加大相關(guān)方面的研究力度，借此來推動鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展，使其能夠更好地為建筑工程服務(wù)。

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