我國新型鋼鐵材料及焊接性與焊接材料的發(fā)展

王 斌 溫 磊

中車長春軌道客車股份有限公司

我國新型鋼鐵材料及焊接性與焊接材料的發(fā)展

王 斌 溫 磊

中車長春軌道客車股份有限公司

在工業(yè)建筑不斷發(fā)展的今天，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)普遍應(yīng)用在大多數(shù)的工業(yè)建筑項目施工中，但由于我國工業(yè)建筑的鋼結(jié)構(gòu)焊接施工技術(shù)發(fā)展時間不長，鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的質(zhì)量對于建筑的整體質(zhì)量有著重要的影響。因此，加強工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工質(zhì)量已經(jīng)成為當(dāng)前建筑行業(yè)研究的重點內(nèi)容?；诖?，本文將主要對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工的質(zhì)量控制措施進行分析。

焊接材料；鋼結(jié)構(gòu)；焊接技術(shù)

科技的日新月異很大程度上帶動了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)中各種新材料、新技術(shù)也如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。比起其他的建筑技術(shù)，現(xiàn)今，全國各地都能隨處可見鋼結(jié)構(gòu)的建筑，比如橋梁建筑、工業(yè)廠房以及樓房建筑，一般都采用的是鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，在建筑的整體結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量中起著至關(guān)重要的作用。

1 導(dǎo)致現(xiàn)階段我國鋼結(jié)構(gòu)件焊接變形的原因分析

1.1 結(jié)構(gòu)方面的影響

筆者結(jié)合自己多年經(jīng)驗，同時對現(xiàn)階段我國鋼結(jié)構(gòu)件的焊接情況進行一系列的走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，造成其變形的最為主要的原因就是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計因素。由于焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，因此在其實施中非常容易出現(xiàn)各種問題，結(jié)合現(xiàn)階段我國鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀進行綜合分析，本文認(rèn)為相關(guān)工作人員在對其進行設(shè)計的過程中始終堅持焊接殘余應(yīng)力是隨著拘束度的增加而不斷對其進行加大的，與此同時，在這一應(yīng)力加大的過程中相應(yīng)的發(fā)生的焊接變形的現(xiàn)象也會隨之減少。但是現(xiàn)階段就目前我國在鋼結(jié)構(gòu)焊接設(shè)計方面的總體情況來看，在很多情況下雖然鋼結(jié)構(gòu)件的拘束度增加了，但是與之相應(yīng)的焊接殘余應(yīng)力卻沒有隨之增加，導(dǎo)致焊接變形現(xiàn)象頻頻發(fā)生，特別是對于一些鋼筋版厚度較大的部分，經(jīng)常會出現(xiàn)這類問題。

1.2 工藝方面的影響

在我國鋼結(jié)構(gòu)件焊接的發(fā)展過程中，造成其變形的原因多種多樣，焊接工藝作為其中比較重要的一個方面，長期以來相關(guān)部門為了對其進行有效的控制和解決做出了很大的努力，但是整體情況卻不是很好。在焊接工藝中對其焊接變形產(chǎn)生影響最為顯著的因素就是焊接的順序和焊接方法以及焊接工裝等等方面，由于人為的對焊接順序進行改變導(dǎo)致焊接變形的現(xiàn)象在我國比比皆是，嚴(yán)重影啊了鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量，函待解決。

1.3 焊接材料方面的影響

首先，對于物理性能方面的影響來說，其主要是通過導(dǎo)熱性能方面的因素去產(chǎn)生作用，一般來說，導(dǎo)熱性能相對較好的材料溫度梯度相對較小，這樣所造成的焊接變形現(xiàn)象也相對較小：反之如果在焊接過程中選擇那些到導(dǎo)熱性能相對較差的材料，那么隨著其溫度梯度相對較大，非常容易導(dǎo)致焊接變形顯現(xiàn)的產(chǎn)生。對于力學(xué)方面因素的影響來說，其主要是通過熱膨脹系數(shù)而發(fā)生作用的，一般來說，熱膨脹系數(shù)較大的材料產(chǎn)生焊接變形現(xiàn)象的概率也就相對較大，反之則相對較小。

2 Q690鋼焊接材料的選用

(1)焊縫金屬強度匹配類型為了同時滿足Q690鋼高強度和優(yōu)良的低溫韌性要求，從焊接接頭使用安全性考慮，通常高強鋼焊接材料的選用原則應(yīng)當(dāng)是強度匹配。

等強匹配的工藝焊接性不是很好，施工條件要求嚴(yán)格，施工成本較高，比較適合低強度鋼種或者高強度鋼種的焊接。高強度匹配的工藝焊接性更差，施工條件要求更嚴(yán)格、更復(fù)雜，成本更高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定性難以保證，較適合于低強度鋼的焊接。低強度匹配的工藝焊接性得到改善，施工條件也改善，成本降低，適合于高強度鋼種及大剛性結(jié)構(gòu)件的焊接。對于Q690鋼而言，屈服強度≥690MPa、抗拉強度770～940MPa，屬于高強度低合金鋼，大多數(shù)焊接結(jié)構(gòu)選用焊接材料時，首選了等強匹配原則，因為更多的考慮了接頭的安全性，而較少顧及施工工藝性及施工條件。多數(shù)焊接材料手冊在推薦這類鋼選用焊接材料時，亦是等強匹配材料。然而，焊接工藝或力學(xué)理論已經(jīng)指出，采用低強匹配原則也是非常不錯的選擇，它使焊接裂紋敏感性減小，工件預(yù)熱溫度降低，材料的焊接性得以改善。此外，組合匹配也是不錯的選擇。

(2)強度匹配與焊接工藝的關(guān)系這類鋼的焊縫強度匹配對接頭性能的影響，必然涉及焊接工藝因素。不同的工藝條件，接頭性能及裂紋傾向各異。也就是說，焊縫強度匹配、焊接工藝與裂紋的關(guān)系是復(fù)雜多變的。并不是在所有匹配條件下都能防止裂紋發(fā)生，并保證接頭優(yōu)良的性能。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)的主要焊接技術(shù)

3.1 高強焊接技術(shù)

高強焊接技術(shù)是我國工業(yè)建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接中最常使用的一種焊接技術(shù)，也是我國最為頂尖的一種焊接技術(shù)，代表了我國鋼結(jié)構(gòu)焊接的水平。高強焊接技術(shù)的核心點在于“強”，因為高強焊接一方面是要求焊接材料的強度，必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，其次對于相互焊接的母材之間也明顯存在“強”相關(guān)性，否則就無法將兩者母材焊接在一起。另外一方面是指對焊接接頭的強度要求，因為焊接材料的強度比較高，因此焊接接頭也必須要比焊接材料的強度更高，這樣才能達(dá)到很好的焊接要求。在使用高強焊接技術(shù)時，施工人員必須要加強對焊接接頭以及焊接材料的強度檢查，只有這樣才能確保焊接的質(zhì)量。

3.2 低溫焊接技術(shù)

低溫焊接技術(shù)是我國目前使用率最高的一種焊接方法。它是在低溫環(huán)境下所采取的一種焊接技術(shù)，這種焊接技術(shù)的難度要比高強焊接技術(shù)要求高，需要對施工的環(huán)境進行密封處理，以此來達(dá)到低溫焊接的最佳要求。低溫焊接環(huán)境密封處理的方法主要有物理封閉和氣體封閉，物理封閉需要在需要焊接的地點周圍搭設(shè)防護層來隔絕焊接區(qū)域，從而保障焊接區(qū)域的低溫。氣體封閉則相對更加高級，是在焊接過程中使用氣瓶進行的保溫處理。不論是物理封閉還是氣體封閉，其最終的目的是為了保障低溫焊接的質(zhì)量，避免由于環(huán)境因素導(dǎo)致焊接失敗或者焊接質(zhì)量不高的問題發(fā)生。

總之，我們應(yīng)該要不斷提高焊工的焊接技術(shù)水平和能力，加強對焊接材料的選擇，對于施工中存在的問題，仔細(xì)分析原因，并制定合理的質(zhì)量控制措施，這樣才能不斷提高我國工業(yè)建筑航結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

[1]胡鳳琴，王冬雁，徐偉濤，等.中美歐建筑鋼結(jié)構(gòu)常用鋼材替換對比分析[J].施工技術(shù)，2013(2)：45-49.

[2] 韓杰，黃浩，趙超.某超高層建筑懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工模擬分析及現(xiàn)場監(jiān)測[J].施工技術(shù)，2013(8)：40-53.