新時期鋼結(jié)構(gòu)建筑焊接工藝技術(shù)初探

郭會書

摘 要：在21世紀，隨著我國市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也因此受益實現(xiàn)了飛速前進，其中鋼結(jié)構(gòu)建筑處于建筑行業(yè)的優(yōu)勢地位。而鋼結(jié)構(gòu)建筑的焊接工藝技術(shù)便是影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量與安全性的重要因素。本文就鋼結(jié)構(gòu)及超高層建筑焊接工藝的特點和防治變形等方面進行細致研究。

關(guān)鍵詞：新時期；鋼結(jié)構(gòu)；超高層；焊接工藝技術(shù)；防治

在制作和鏈接鋼結(jié)構(gòu)時，焊接工藝技術(shù)已是不可或缺的一項關(guān)鍵性技術(shù)，然而其焊接過程中的變形問題一直是焊接工藝的美中不足。不僅會影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的美感，還在一定程度上可能造成焊接物體的報廢，因此為企業(yè)與個人帶來經(jīng)濟損失。因此，研究鋼結(jié)構(gòu)建筑焊接工藝的特點和防止變形等方面尤為重要。

1 焊接變形的原因探討

1.1 焊接變形的主要類型

主要分為焊接中因高溫引起的變形和最影響焊接質(zhì)量的焊接殘余變形。焊接殘余變形的影響具體可分為整體（扭曲變形）和局部變形（角變形及波浪變形），而根據(jù)其變形的形狀特點也可分為角變形、波浪變形和扭曲變形。其中整體變形在焊接鋼結(jié)構(gòu)建筑中最容易發(fā)生。

1.2 焊接變形的主要因素

其主要因素之一便是鋼結(jié)構(gòu)的剛度，剛度的強弱主要受鋼結(jié)構(gòu)的尺寸大小及截面表部影響。當鋼結(jié)構(gòu)剛度過低時，要按照合理的焊接順序?qū)⑵鋵ΨQ位置作為鏈接縫。此外，焊接細縫的位置和數(shù)量也是焊接變形的主要因素。而焊接工藝也一定程度上影響著焊接變形的程度，因此，一定要選擇科學的焊接工藝措施和方法。最后，在超高層鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，高空作業(yè)較多，焊接施工難度大也是其原因之一。

2 防治鋼結(jié)構(gòu)及超高焊接工藝的變形工作

2.1 焊接節(jié)點控制

進行鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點設(shè)計時，為了避免和優(yōu)化焊接變形狀況，有以下幾點需要注意：（1）嚴格控制焊接細縫的數(shù)量及大小，進而改善變形的狀況；（2）在對焊縫坡口的大小和形狀進行科學的選擇，選擇適當?shù)暮缚p坡口，在一定程度上保證鋼結(jié)構(gòu)承載力并減少截面積，進而起到控制焊接變形數(shù)量的作用；（3）盡可能讓焊接節(jié)點的位置與物體截面對稱。在中性軸焊接的選擇上，應使焊接節(jié)點靠近中性軸，避免接近高應力區(qū)；（4）應盡可能在剛性較小的一些節(jié)點選擇，同時不能設(shè)置在多向交叉位置，進而避免造成焊接變形的焊縫高溫集中和應力集中。

2.2 再熱裂紋的預防

由于一些關(guān)鍵構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)焊接中，需要對殘余應力進行消除，而最用的方法高溫回火，會造成鋼材產(chǎn)生裂紋，被稱作再熱裂紋。主要由于鋼構(gòu)件中，過飽和的固溶碳化物會二次加熱析出，使鋼結(jié)構(gòu)境內(nèi)強化，殘余應力過度集中鋼結(jié)構(gòu)某一處所致。可以通過避免碳化物的沉淀析出；構(gòu)件在熱處理盡可能避開易再熱裂紋的地方；減少殘余應力的過于集中出現(xiàn)；選取符合國家規(guī)定設(shè)計強度的低等級焊條。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)及超高焊接工藝的改進

（1）鋼結(jié)構(gòu)的組裝順序和焊接順序：應嚴格按照相關(guān)部門規(guī)定和要求進行鋼結(jié)構(gòu)建筑的組裝和制作，才能在一定程度上保證自重壓力承受況，滿足鋼結(jié)構(gòu)組裝的標準和要求。在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，小型構(gòu)件的焊接可一次性完成，然后再以合適的焊接順序進行組裝。對于一些體型截面較大的鋼結(jié)構(gòu)焊接與組裝時，可以先將小構(gòu)件完成，在進行相應組裝和焊接工作，但零部件型號一定按照符合相關(guān)規(guī)定和要求選擇。此外，應避免過多外力強制性拼接，盡可能以適當?shù)臏囟冗M行焊接，預防熱量不均引起的變形。在超高層鋼建筑方面，其鋼結(jié)構(gòu)尺寸大、分段多、為防止變形，要制定合理的焊接順序。

（2）做好相應反變形工作：在鋼焊接工藝中，冷卻收縮原理，焊縫也會產(chǎn)生一定的收縮反應，為了避免由此引起的減少構(gòu)件原有大小尺寸的問題，人們常采用反變形法彌補熱脹冷縮引起的變形問題。其含義是焊接工作前先進性反向變形，變形程度與以后變形相同。

（3）焊接設(shè)備：應具備適當?shù)暮附訆A具。對于大型構(gòu)件來說，除了必要的具備相應的焊接平臺，同時應有相應的焊接夾具。焊接設(shè)備的應用應有一下特點：①高效的二氧化碳焊機的應用率提升。②逆變焊機已經(jīng)成為推廣勢頭。③在鋼結(jié)構(gòu)工廠加工中，自動焊接設(shè)備已被廣泛應用，并占有重要地位。

（4）超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接：①電加熱技術(shù)，隨著超高層建筑的出現(xiàn)與發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的交叉復雜化、構(gòu)件截面和鋼厚度的增加，已不適用火焰加熱進行焊前預熱、焊后保溫，而電加熱憑借其溫度容易控制而被廣泛的用于施工焊接中。②現(xiàn)場焊接機器人技術(shù)，由于施工現(xiàn)場焊接中自動化程度遠低于工廠焊接，建筑焊接結(jié)構(gòu)大、高參數(shù)精度，焊接機器人被有效的運用在焊接工作中。大大降低了勞動成本，而且提升焊縫焊接工程中的穩(wěn)定性。焊接機器人的開發(fā)應用主要涉及以下兩方面：新型機器設(shè)備的開發(fā)，焊材的改進，以適用于現(xiàn)場全自動化的焊接方式，為滿足自動焊在不同的環(huán)境下工作，設(shè)計研發(fā)出適應性更強的新型材料。③焊接應力實時監(jiān)控技術(shù)，采用超高層施工響應的自動化軟硬件檢測系統(tǒng)，對結(jié)構(gòu)的特殊受力部分，在焊接時應力應變進行實時監(jiān)測，無線數(shù)據(jù)傳輸。在對其進行數(shù)據(jù)分析，找其規(guī)律，采取措施，以提高鋼結(jié)構(gòu)安裝精度。

3 結(jié)語

本文通過對結(jié)構(gòu)及超高層建筑焊接工藝的特點和防治變形等方面進行細致分析研究，闡述了其焊接工藝技術(shù)及防治鋼結(jié)構(gòu)及超高焊接工藝的變形工作，尤其在對鋼材焊接時，主要避免焊接裂紋這一危害。除此之外對超高層結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)、電加熱技術(shù)、現(xiàn)場焊接機器人技術(shù)、焊接應力實時監(jiān)控技術(shù)進行了簡要介紹。

參考文獻

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（作者單位：河北德鵬機械設(shè)備有限公司）