建筑鋼結(jié)構(gòu)中三種常用焊接方法分析

劉興東　張志喜

(1.甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅蘭州　730060; 2.甘肅建投鋼結(jié)構(gòu)有限公司，甘肅蘭州　730060)

建筑鋼結(jié)構(gòu)中三種常用焊接方法分析

劉興東1張志喜2

(1.甘肅第一安裝工程有限公司，甘肅蘭州730060; 2.甘肅建投鋼結(jié)構(gòu)有限公司，甘肅蘭州730060)

摘要:結(jié)合焊接方法在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了手工焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊三種常用焊接技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并探討了鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中焊接缺陷的成因及預(yù)防措施，有利于保證鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)，焊接方法，焊接缺陷，預(yù)防措施

1　焊接方法在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)領(lǐng)域的現(xiàn)狀

焊接技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用至今已有近百年的歷史。最近幾十年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)每年的鋼產(chǎn)量、用于建筑結(jié)構(gòu)的鋼材總量及配套焊接材料的產(chǎn)量逐年增加，這也為焊接的發(fā)展提供了十分有利的條件。目前，焊接理論已經(jīng)比較成熟，焊接方法也多種多樣，鋼結(jié)構(gòu)焊接方法包括焊條電弧焊、二氧化碳( CO2)氣體保護(hù)焊，自保護(hù)電弧焊、埋弧焊、電渣焊、栓釘焊等。

國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)加工、制作、安裝過(guò)程中主要采用焊接，但是由于焊接工人的整體素質(zhì)還不夠高，在焊接理論、選用原則、操作等關(guān)鍵點(diǎn)的把握水平還有待提高，本文就鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)領(lǐng)域最常用到的三種焊接方法即手工焊條電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、埋弧焊的優(yōu)缺點(diǎn)、常見(jiàn)焊接缺陷及其成因以及相應(yīng)預(yù)防措施進(jìn)行闡述，以供參考。

2　三種焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1手工焊條電弧焊

手工電弧焊(簡(jiǎn)稱手弧焊)是利用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。手工焊技術(shù)不管是在建筑鋼結(jié)構(gòu)的制作生產(chǎn)，還是在建筑鋼結(jié)構(gòu)的安裝過(guò)程中都發(fā)揮著重要作用。

1)手工焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)。a.設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、成本低，是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法; b.手工焊有藥皮保護(hù)，藥皮中含有脫碳的元素，可以減小碳的含量; c.使用方便靈活，在許多安裝、修補(bǔ)焊接中具有其他焊接方法所不能取代的重要地位，適合用于品種多、批量小的焊接件。

2)手工焊條電弧焊的缺點(diǎn)。a.焊接工藝對(duì)焊接質(zhì)量影響很大，因此手工電弧焊對(duì)焊接工人的操作技術(shù)水平要求嚴(yán)格，只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的焊接培訓(xùn)，才能從事要求較高的焊接工作; b.在焊接過(guò)程中有強(qiáng)烈的弧光和煙塵，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率低，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，焊縫容易形成夾渣。

2.2 CO2氣體保護(hù)焊

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是以CO2氣體為保護(hù)氣體的焊接方法;在應(yīng)用方面操作簡(jiǎn)單，適合自動(dòng)焊和全方位焊接。由于所用保護(hù)氣體價(jià)格低廉，采用短路過(guò)渡時(shí)焊縫成形良好，加上使用含脫氧劑的焊絲即可獲得無(wú)內(nèi)部缺陷的高質(zhì)量焊接接頭。因此這種焊接方法目前已成為鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)、安裝領(lǐng)域中重要焊接方法之一。

1) CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)。a.CO2焊是一種高效節(jié)能的焊接方法。b.用粗絲焊接時(shí)電流密度高，焊絲熔化系數(shù)較大，焊件的熔深也較大，因此焊接時(shí)可以不開(kāi)或開(kāi)小坡口。CO2氣體保護(hù)焊基本上沒(méi)有熔渣，節(jié)省了許多工時(shí)，提高了焊接生產(chǎn)率; c.CO2氣體保護(hù)焊是一種低氫型焊接方法，由于CO2氣體的保護(hù)，因此焊縫處氫含量很低，不易產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，也不易產(chǎn)生氣孔，抗腐蝕能力較強(qiáng); d.焊接時(shí)所使用的保護(hù)氣體和焊絲價(jià)格都較低廉，我國(guó)已有大量的CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備生產(chǎn)廠家，有利于CO2焊的應(yīng)用; e.CO2焊是明弧焊，便于監(jiān)視和控制熔池，有利于實(shí)現(xiàn)曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接。

2) CO2氣體保護(hù)焊的不足。a.CO2氣體保護(hù)焊焊接過(guò)程中，金屬飛濺較多，尤其當(dāng)焊接參數(shù)不當(dāng)時(shí)，飛濺會(huì)更加嚴(yán)重，焊縫外形相比較其他焊接方法而言較粗糙; b.CO2氣體受風(fēng)的影響很大，因此該焊接方法不適于在有風(fēng)的地方進(jìn)行焊接，也不適宜易氧化金屬間的焊接; c.焊接時(shí)弧光較強(qiáng)，焊接電流越大，弧光越強(qiáng)，輻射也越強(qiáng)，因而對(duì)操作人員皮膚等造成輻射也越大。

2.3埋弧自動(dòng)焊

埋弧焊是一種電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法?？珊附拥匿摲N包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼及其復(fù)合鋼材等，廣泛應(yīng)用于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程。

1)埋弧焊的優(yōu)點(diǎn)。a.生產(chǎn)效率高。埋弧焊的焊接電流很大，可高達(dá)1 000 A，因此電弧具有很高的熔深能力，焊絲的熔敷率也很高，大大提高了焊接速度，特別適用于大型焊件的焊接。b.焊接質(zhì)量好。埋弧自動(dòng)焊可通過(guò)電弧自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，自我調(diào)節(jié)焊接參數(shù)使其保持穩(wěn)定，因而焊縫成型性好、成分均勻。又由于熔渣的覆蓋對(duì)焊縫進(jìn)行保護(hù)，有效的隔絕了空氣，顯著提高焊縫的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。c.勞動(dòng)條件好。埋弧焊時(shí)，熔渣覆蓋了刺眼的弧光，整個(gè)焊接過(guò)程基本上不需要手工操作，因此，既改善了作業(yè)環(huán)境，又減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。d.節(jié)約金屬及電能。由于焊接電流大，熔深能力強(qiáng)，因此小于25 mm厚度的焊件不需要開(kāi)坡口，這樣既節(jié)省金屬，也節(jié)約了焊絲，同時(shí)又節(jié)省了電能和加工時(shí)間。同時(shí)，由于焊劑的保護(hù)，金屬的燒損和飛濺也大大減少。埋弧焊的電弧熱量能得到充分的利用，因而消耗的電能也大大降低。

表1　手工電弧焊缺陷產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

表2　CO2氣體保護(hù)焊缺陷產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

2)埋弧焊的缺點(diǎn)。a.焊接的靈活性有限。由于焊接時(shí)焊劑是顆粒狀的，因此，埋弧焊一般只適用于平焊。b.焊接厚度受到限制。由于焊接電流較小時(shí)電弧穩(wěn)定性會(huì)變差，因此不適用于焊接薄板，一般情況，焊件厚度不宜小于1 mm。c.嚴(yán)格的坡口加工與裝配要求。埋弧焊時(shí)無(wú)法觀察坡口與電弧之間的相對(duì)位置，因此必須要保證坡口的加工和裝配精度?？紤]到埋弧焊生產(chǎn)效率高，焊縫成型美觀，焊接質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，在焊接H型鋼時(shí)宜采用埋弧焊，為了能夠提高生產(chǎn)效率，建議采用多絲埋弧焊的方式。

3　鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中常見(jiàn)焊接缺陷的成因及預(yù)防措施

建筑鋼結(jié)構(gòu)中的焊接方法不同，焊接工藝也有所不同，因此焊接缺陷種類也不同。但總體而言，建筑鋼結(jié)構(gòu)中常用三種焊接方法產(chǎn)生的主要缺陷有氣孔、裂紋、咬邊、未熔合、未焊透、焊穿、夾渣等。

現(xiàn)將建筑鋼結(jié)構(gòu)中常用三種焊接方法預(yù)防缺陷工藝措施總結(jié)如表1～表3所示。

表3　埋弧焊缺陷產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

4　結(jié)語(yǔ)

以上對(duì)三種焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)際生產(chǎn)中常見(jiàn)的焊接缺陷及其成因以及相應(yīng)的預(yù)防措施進(jìn)行了闡述分析，并給出了實(shí)際操作時(shí)的合理化建議，供相關(guān)人員參考，具有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

［1］段斌，孫少忠.我國(guó)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(shì)［J］.焊接技術(shù)，2013( 5) :129-130.

［2］中國(guó)工程學(xué)會(huì)焊接分會(huì).焊接手冊(cè):第1卷［M］.第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［3］王宗杰.熔焊方法及設(shè)備［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［4］張琦.鋼結(jié)構(gòu)工程中焊接方法的選用及焊接工藝的應(yīng)用［J］.甘肅科技，2012( 20) :162-163.

［5］朱曦.淺析建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝［J］.建筑科學(xué)，2013 ( 19) :181-182.

［6］方洪淵.焊接結(jié)構(gòu)學(xué)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［7］黃杰，鐘德明.鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)探討［J］.山西建筑，2010，36( 30) :157-158.

Analysis on three common welding methods used in steel building structure

Liu Xingdong1Zhang Zhixi2
( 1.Gansu 1st Installation Engineering Co.，Ltd，Lanzhou 730060，China; 2.Gansu Construction and Investment Steel Structure Co.，Ltd，Lanzhou 730060，China)

Abstract:Combining with the application status of welding methods in steel structure production，the paper analyzes merits and defects of three common welding techniques including MMA，CO2shielded arc welding and submerged arc welding，and explores welding defects causes and preventive measures in steel structure production，which will be good for guaranteeing steel structure welding quality.

Key words:steel structure，welding method，welding defects，preventive measures

作者簡(jiǎn)介:劉興東(1976-)，男，工程師;張志喜(1974-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-30

文章編號(hào):1009-6825( 2016) 04-0096-02

中圖分類號(hào):TU755.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A