輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作工藝和焊接質(zhì)量控制的方法探討

摘 要：輕鋼結(jié)構(gòu)件在建筑工程中發(fā)揮著重要的作用，影響著建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，這對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量提出了更高的要求，需要對(duì)其制作工藝進(jìn)行改進(jìn)，并加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制?；诖耍疚慕Y(jié)合輕鋼結(jié)構(gòu)件制作工藝的具體流程進(jìn)行分析，了解輕鋼結(jié)構(gòu)件制作過(guò)程中存在的問(wèn)題，并以焊接環(huán)節(jié)為重點(diǎn)，探討其質(zhì)量控制方法。

關(guān)鍵詞：輕鋼結(jié)構(gòu)件；制作工藝；焊接質(zhì)量

前言：在目前建筑工程中，在保障堅(jiān)固、耐久的同時(shí)，還需要滿足節(jié)能環(huán)保的要求，相關(guān)材料和技術(shù)也在不斷的革新、升級(jí)，改變著建筑的結(jié)構(gòu)形式。目前，輕鋼結(jié)構(gòu)已在建筑工程當(dāng)中得到廣泛的應(yīng)用，在安全環(huán)保方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)作用。與此同時(shí)，輕鋼結(jié)構(gòu)件還易于改建和拆除，為建筑的維修與改造提供了便利。而制作工藝及焊接質(zhì)量的改進(jìn)與提升，進(jìn)一步提升了輕鋼結(jié)構(gòu)件的精度，使其能夠得到廣泛的應(yīng)用。

1.輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作工藝流程

在輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作過(guò)程中，需要應(yīng)用到多頭數(shù)控火焰切割機(jī)或變截面火焰切割機(jī)、H型鋼組立機(jī)、H型矯正機(jī)以及H型門式焊機(jī)。首先進(jìn)行切割下料，使用吊板，在T 型組立后進(jìn)行吊轉(zhuǎn)（90°）。然后在經(jīng)吊裝、T 型組立后，對(duì)角縫Ⅰ進(jìn)行焊接，吊轉(zhuǎn)90°后，焊接角縫Ⅱ，吊轉(zhuǎn)180°后，焊接角縫Ⅲ。再吊轉(zhuǎn)90°后，焊接角縫Ⅳ。經(jīng)過(guò)吊運(yùn)、翼緣板Ⅰ矯正后吊轉(zhuǎn)90°，矯正翼緣板Ⅱ。再經(jīng)過(guò)吊運(yùn)、筋板配焊、表面拋丸（噴砂）除銹、清丸（砂）、吊運(yùn)、油漆等操作后，輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作得以完成，最后進(jìn)行包裝出廠。而在輕鋼結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并考慮到載荷特征、應(yīng)力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)形式，選擇合適規(guī)格的鋼材作為制造材料，既要具有高強(qiáng)度，同時(shí)還需要具備良好的焊接性能，為輕鋼結(jié)構(gòu)件的焊接、裝配創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。在此基礎(chǔ)上，合理控制輕鋼結(jié)構(gòu)件的底板、腹板以及翼板的厚度范圍，利于展開(kāi)焊接工藝[1]。

2.輕鋼結(jié)構(gòu)件制作的主要工藝

2.1切割

切割是輕鋼結(jié)構(gòu)件制作的重要工藝環(huán)節(jié)，而數(shù)控等離子切割以及火焰切割是常用的切割方法，能夠根據(jù)輕鋼結(jié)構(gòu)件制作的實(shí)際需要，按照相應(yīng)的寬度，將鋼板材料切割分條。在鋼板切割的過(guò)程中，邊緣處會(huì)出現(xiàn)割渣、割瘤以及氧化物等，需要使用角磨機(jī)進(jìn)行處理，保證其板條邊緣的平滑，并對(duì)其厚度和寬度進(jìn)行檢測(cè)，并妥善存放。

在切割的過(guò)程中，需要考慮到板厚和形狀，選擇合適的切割方法。在腹板切割過(guò)程中，一般應(yīng)用數(shù)控等離子切割方法。但是由于其板厚較薄，切割后易發(fā)生變形，將會(huì)影響切割質(zhì)量，不利于后續(xù)的組焊工作，導(dǎo)致輕鋼結(jié)構(gòu)件質(zhì)量不合格。為了進(jìn)一步提高腹板切割的質(zhì)量，采用壓縮空氣等離子切割的方法，可更加快速的完成切割，有效地避免發(fā)生變形。

而在翼板切割時(shí)，一般應(yīng)用火焰切割方法，目前，火焰切割的燃?xì)忾_(kāi)始從乙炔替換為丙烷、丙烯等新型燃?xì)?。在火焰切割鋼板材料的過(guò)程中，切割部位會(huì)產(chǎn)生高溫，容易導(dǎo)致鋼板變形，其尺寸、規(guī)格參數(shù)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，輕鋼結(jié)構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)不同程度的曲線變形。為了解決切割件曲線問(wèn)題，需要在火焰切割的過(guò)程，適當(dāng)預(yù)熱，控制好預(yù)熱火焰，然后快速進(jìn)行切割，并配合噴水冷卻，以減少切割件受熱。而為了保證切割件受熱均勻需要采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的割嘴進(jìn)行切割，并保持對(duì)稱。在切割過(guò)程中，需要充分考慮到工件的形狀、精度。而剪板機(jī)和沖裁等設(shè)備，同樣可以應(yīng)用于下料工藝當(dāng)中，根據(jù)生產(chǎn)場(chǎng)地和技術(shù)水平而定。

2.2焊接

在輕鋼結(jié)構(gòu)件制作工藝流程當(dāng)中，完成對(duì)鋼板材料的切割后，進(jìn)行組立和焊接。在輕鋼結(jié)構(gòu)件的焊接過(guò)程中，需要考慮其用途、工作條件和受力情況，正確予以組立，明確焊接位置，選擇合適的焊接方法，提高焊接技術(shù)水平，保障輕鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。

手工電弧焊是一種常用的焊接方法，其操作簡(jiǎn)單，但是對(duì)于技術(shù)水平要求很高，往往取決于焊工的能力，存在著不確定性。并不適用于精度要求高的輕鋼件焊接當(dāng)中。自動(dòng)埋弧焊主要用于板厚較大的鋼板材料，能夠自動(dòng)化操作，適合于直線焊縫中，并能夠保障焊縫的質(zhì)量穩(wěn)定；但是在曲線或其他形狀焊縫中，則采用半自動(dòng)埋弧焊，兼具手工電弧焊和自動(dòng)埋弧焊的特征，其應(yīng)用較為普遍。氣體保護(hù)焊則具有加熱集中、焊接速度快和焊件熔深大的優(yōu)勢(shì)，利用氣體保護(hù)，將電弧、熔池隔離大氣，能夠更加穩(wěn)定的焊接，可有效減小焊件的變形程度，其焊接效率介于手工電弧焊和自動(dòng)埋弧焊之間，更適用于薄板的焊接。各類焊接方法有著不同的優(yōu)勢(shì)和缺陷，需要在輕鋼結(jié)構(gòu)件制作中，合理予以選用。而單面焊工藝是對(duì)埋弧焊工藝的改造和升級(jí)，在輕鋼結(jié)構(gòu)件的焊接中工序更加簡(jiǎn)單，焊接質(zhì)量和焊接效率得到顯著提升。

2.3輕鋼結(jié)構(gòu)件的表面處理

輕鋼結(jié)構(gòu)件的表面處理是一種保護(hù)措施，防止工件出現(xiàn)銹蝕。輕鋼結(jié)構(gòu)件經(jīng)焊接完成后，應(yīng)用拋丸（噴砂）工藝，對(duì)其表面進(jìn)行處理，然后按照一定的厚度要求，均勻噴涂底漆，進(jìn)而起到防腐、防銹蝕的作用。

3.焊接質(zhì)量控制方法

3.1材料控制

在輕鋼結(jié)構(gòu)件的焊接操作中，應(yīng)嚴(yán)格遵循GB 50661 《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》，合理選用材料，將其作為焊接材料（焊條、焊絲、焊劑以及焊嘴）選擇的參考標(biāo)準(zhǔn)，并滿足輕鋼結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。焊接材料（焊絲除外）在投入使用前，需要按要求進(jìn)行烘干處理，并妥善予以存放，并由專人進(jìn)行管理。

3.2焊縫表面及內(nèi)部質(zhì)量控制

在保證材料合格的基礎(chǔ)上，需要有資格的焊工進(jìn)行操作，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)范。對(duì)于首次應(yīng)用的焊接工藝，則需要事先進(jìn)行工藝評(píng)定，確認(rèn)其可行性。在焊接過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)焊瘤、氣孔、咬邊等表面缺陷的控制，其焊縫的內(nèi)部缺陷（如裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等）應(yīng)采取超聲波探傷、射線探傷等無(wú)損檢測(cè)進(jìn)行檢查，通過(guò)補(bǔ)焊法或雙面蓋板補(bǔ)強(qiáng)的方法予以改進(jìn)。

3.3焊接變形的控制

焊接變形是焊接過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)影響輕鋼結(jié)構(gòu)件的正常裝配，還導(dǎo)致使用性能的下降。加強(qiáng)對(duì)焊接變形的控制，應(yīng)從焊接變形的原因入手，并針對(duì)各類變形情況，采取相應(yīng)的解決措施。在焊接工藝的制定中，應(yīng)對(duì)焊縫截面積、工件預(yù)熱情況、焊接方法以及接頭形式進(jìn)行綜合分析，合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)，減少焊縫數(shù)量。與此同時(shí)，焊縫金屬的填充量，應(yīng)適當(dāng)予以降低；焊接接頭的對(duì)稱性十分關(guān)鍵，最佳的焊縫位置應(yīng)與截面重心對(duì)稱，可將其作為焊縫位置選擇的參考；將角焊縫設(shè)計(jì)為斷續(xù)角焊縫，可減小焊縫截面尺寸，同樣可以有效控制焊接變形。在焊接操作的過(guò)程中，應(yīng)最大程度的控制彎曲變形量。焊接過(guò)程，還應(yīng)注意焊接順序，并需要避免焊縫相交，防止應(yīng)力集中于交點(diǎn)，進(jìn)而破壞材料塑性，影響輕鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量[2]。

結(jié)論：綜上所述，輕鋼結(jié)構(gòu)件制作工藝的改進(jìn)和升級(jí)，對(duì)于提高輕鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和精度有著積極的影響。在輕鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制作工藝中，多數(shù)質(zhì)量問(wèn)題均出在焊接環(huán)節(jié)，這就需要著重加強(qiáng)對(duì)該環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。根據(jù)輕鋼結(jié)構(gòu)件制作的實(shí)際需求，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段，做好材料控制、焊縫表面和內(nèi)部質(zhì)量控制、以及變形控制等各項(xiàng)工作，提高焊接水平，進(jìn)而保證輕鋼結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張燕斌，王榮華. 輕鋼結(jié)構(gòu)件的連接工藝與性能研究[J]. 鑄造技術(shù)，2017，38（02）：428-431.

[2]孫小虎. 多層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅安裝技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（07）：271-272.

作者簡(jiǎn)介：

張乃祥（1979—），男，助理工程師、國(guó)際焊接技師，主要從事壓力管道元件、鋼結(jié)構(gòu)件的焊接工藝編制及質(zhì)量控制工作。