建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝與性能分析

鄭照高

引言

當(dāng)前，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國建筑事業(yè)進(jìn)程逐漸加快，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用越來越高，加大對這一結(jié)構(gòu)的研究力度，已經(jīng)成為了相關(guān)單位和人員的首要工作。對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，要明確注意鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝，在提升焊接工藝的基礎(chǔ)上，將鋼結(jié)構(gòu)性能全面發(fā)揮出來。所以，相關(guān)人員必須加大對鋼結(jié)構(gòu)工藝的研究力度，掌握好焊接工藝的關(guān)鍵點(diǎn)。

1 建筑用高性能鋼的特點(diǎn)

建筑用鋼結(jié)構(gòu)自身需要具備良好的加工以及力學(xué)性能，衡量鋼材性能的主要指標(biāo)是斷面收縮率以及可焊性、強(qiáng)度等，因此，為了提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性，在選擇材料的時(shí)候，需要從綜合性進(jìn)行考慮。從鋼結(jié)構(gòu)焊接標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以看出，隨著碳當(dāng)量的增加，鋼材強(qiáng)度也會隨之上升，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，會在一定程度上增加焊接的難度，表1為鋼結(jié)構(gòu)工程焊接的難度級別。

表1 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接難度級別

2 在建筑鋼結(jié)構(gòu)中焊合起到的重要性

（1）在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)建筑施工期間，選擇的連接方式主要是以工藝為主，有效合理的應(yīng)用焊接工藝，不僅可以提升工作效率，與此同時(shí)，還可以保證建筑整體質(zhì)量。在這一過程中，如果焊接工作實(shí)施的不合理，或者是焊接沒有起到實(shí)質(zhì)性作用，那么必定會對整項(xiàng)工程產(chǎn)生不利的影響，導(dǎo)致工程隱患的發(fā)生。

（2）現(xiàn)階段，鋼結(jié)構(gòu)的連接方式以焊接為主，焊接在鋼結(jié)構(gòu)中具有較好的性能，靈活性高。對于建筑人員而言，可以拓展自身想象力，在這一基礎(chǔ)上來制定相關(guān)的方案。

（3）焊接在建筑鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的作用是十分重要的，首先，焊接明確要求具備一定的理論性和實(shí)踐性，并且在使用焊接種類的時(shí)候，不同的操作人員起到的效果是不同的。在具體工作期間，建筑連接工作一般處于環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域內(nèi)，這就明確要求連接點(diǎn)要具備良好的抗震性能和連接功能，在減少消耗量的基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)一定的視覺效果。

從以上論述可以看出，要想保證焊接在建筑鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，那么構(gòu)建健全的質(zhì)量管理體系，合理使用焊接技術(shù)是很重要的。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝要點(diǎn)和性能分析

3.1 選用原則

在建筑用鋼結(jié)構(gòu)中，需要根據(jù)實(shí)際要求來合理選擇鋼材，按照鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范內(nèi)容，經(jīng)過嚴(yán)格審核之后，才可以將鋼材應(yīng)用到工程中去，并且在這一過程中，少不了良好焊接工藝的輔助。

對于鋼材焊接性能的技術(shù)材料而言，可以使用廠家或者是試驗(yàn)的方式來獲取，生產(chǎn)廠家比較了解鋼材性能，因此，可以直接向生產(chǎn)廠家獲取。另外一點(diǎn)，可以讓具備檢測資質(zhì)的第三方機(jī)構(gòu)來測試鋼材整體性能。

3.2 焊接工藝

高強(qiáng)鋼焊接焊接工藝：

對于不同材質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)而言，使用的焊接工藝也是不一樣的，并且不一樣的焊接工藝產(chǎn)生的作用是不同的。首先，從高強(qiáng)度焊接工藝運(yùn)行原理分析，在焊材中，要重視焊材的匹配性，焊接材料金屬強(qiáng)度以及沖擊韌性都必須高于母材規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，與此同時(shí)，在焊縫接頭位置處，焊縫以及熱影響區(qū)的各個(gè)指標(biāo)要求都必須和母材標(biāo)準(zhǔn)最低值相符合。另外，高強(qiáng)鋼焊接結(jié)束的評價(jià)方式包含多種，分別為碳當(dāng)量計(jì)算評定法、熱映去最高硬度十元評定法等，上述兩種方式是經(jīng)常使用的一種方式，其產(chǎn)生作用大，效果極高。并且，合理的焊接工會手法是焊接工藝能否起到作用的關(guān)鍵，在對焊接質(zhì)量進(jìn)行控制的時(shí)候，要嚴(yán)格控制輸出以及冷卻速度，使得速度在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)。

3.3 焊接要點(diǎn)

3.3.1 根據(jù)實(shí)際情況來選擇焊接方式

焊接方法對于建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接性能的提升起到了決定性意義，因此，需要從具體需求以及機(jī)構(gòu)特征來選擇，在工業(yè)或者民用鋼結(jié)構(gòu)中，當(dāng)靜荷載和動(dòng)荷載同時(shí)作用的時(shí)候，超出3mm之后的鋼結(jié)構(gòu)焊接，可以選擇組合形式，比如將埋弧焊、焊絲自保護(hù)焊以及電渣焊等相互結(jié)合到一起。針對結(jié)構(gòu)性能較高的鋼結(jié)構(gòu)焊接來講，所需的焊接熱輸入量不可以過低，這一中類型的焊接方法，可以首先選擇焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊等。與此同時(shí)，經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，高強(qiáng)鋼焊接熱輸入量不可以低于40kJ/cm。在以上講述的各種焊接方式中，熱輸入量分別是12-16、11-17、20-27。所以，一般來說，埋弧焊以及氣電立焊等最大熱輸出量必須高于50ki/cm以上。針對高性能鋼材而言，要想獲取高效率的焊縫金屬性能，那么首先要做的便是全面控制焊接整體的熱輸入連，尤其是對于D型或者E型鋼材而言，盡可能避免出現(xiàn)較高的焊接熱量，以免對焊縫接頭韌性產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)前，控制焊接熱輸出量的方式便是嚴(yán)格控制單道焊縫寬度，使用不同類型的焊接方法，單道焊縫寬度控制也是不一致的。比如，焊條電弧焊的寬度，要低于5倍焊條直徑，氣保焊寬度不可以超出20mm，在這一過程中，不要使用雙絲焊型的埋弧焊。

3.3.2 對于焊接質(zhì)量的控制

在最低預(yù)熱溫度控制過程中，可以從以下的方法入手：

首先，實(shí)施裂紋試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況確定出裂紋指數(shù)、預(yù)熱溫度以及板厚約束度等，全面的控制這一時(shí)間段。要想實(shí)現(xiàn)對焊接質(zhì)量的準(zhǔn)確控制，可以使用控制熱輸入以及冷卻液速度、應(yīng)力和變形材料等。再者，進(jìn)行低溫焊接的過程中，盡可能從氫含量較低的焊接材料入手，并且做好保溫處理工作，焊接期間盡量避免出現(xiàn)熱損失現(xiàn)象。對于厚板塊而言，要使用合理的坡口類型、城建溫度以及保溫等對策來防止焊接發(fā)生變形情況。最后，進(jìn)行高強(qiáng)鋼焊接的時(shí)候，從鋼材質(zhì)的強(qiáng)化機(jī)理考慮，并且在遵循相應(yīng)指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上合理選擇鋼材以及完善的焊接工藝，以此保證整個(gè)焊接過程的質(zhì)量。

4 實(shí)驗(yàn)測量以及結(jié)果論述

在實(shí)驗(yàn)工作中，主要是選擇鋼結(jié)構(gòu)板材為厚度13mm的405/q235r復(fù)合板，在405鋼化學(xué)成分中，碳、錳以及硫等元素分別占據(jù)0.07，1.07，0.021，其中抗拉強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度主要為400MPa、315MPa、34%。

焊接工藝使用E5015型焊絲的焊條電弧焊，焊材分別使用ER309L以及A302以比較其焊接質(zhì)量存在的差異性，接頭的拉伸力學(xué)性能使用CMT5105型電子萬能拉伸機(jī)實(shí)施測試工作，以此獲取不同程度的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度以及斷后伸長率數(shù)值，使用相機(jī)以及電子顯微鏡觀察焊縫的斷口形貌以及宏觀形貌，金相試樣由C2003A金相顯微鏡進(jìn)行分析和檢測。

對母材以及兩焊接接頭實(shí)施常溫力學(xué)性能測試工作，兩者的抗拉強(qiáng)度以及斷后伸長率都和母材相接近，并且斷裂位置距離融合區(qū)域距離較遠(yuǎn)，可以明確查看出基層和覆蓋組織以及放大之后的韌窩組織，兩類焊接接頭在母材區(qū)、過渡層區(qū)的硬度變化趨勢明顯是一樣的。

5 結(jié)語

在實(shí)施工作期間，工作人員要加大對建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝以及性能的重視力度，通過使用合理的對策來提升焊接質(zhì)量，使其在建筑中發(fā)揮出重要的價(jià)值。

[1]毛勇敢.建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝及其性能研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017.

[2]張鵬，馬曉霞，王俊紅.建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝與性能研究[J].鑄造技術(shù)，2017.

[3]韓延輝，田成福，張莉莉.建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接工藝及其性能研究[J].鑄造技術(shù)，2017.