建筑鋼結構焊接裂紋的產(chǎn)生機理及防治措施

李乃元

（青島市黃島區(qū)建筑工程管理服務中心， 山東 青島 266000）

0 引言

在建筑工程整個施工環(huán)節(jié)中，鋼結構施工技術屬于主體施工環(huán)節(jié)內容，占有重要地位，在實際操作中，造成鋼結構出現(xiàn)問題的原因存在多樣性發(fā)展特點，最常見的就是響應的焊接問題，包括焊接工藝、焊接水平、焊接設備、環(huán)境控制等，所以，想要做好焊接工作的質量和安全控制工作顯得尤為重要。但是，在實際使用過程中，依然存在很多管理方面的問題，比如施工管理制度落后、模式陳舊，監(jiān)管不到位，施工人員態(tài)度不認真、行為不規(guī)范等問題，都會影響到鋼結構焊接質量，所以，做好施工現(xiàn)場的有效把控，明確鋼結構裂縫產(chǎn)生機理，才能對癥下藥，全面做好相應控制工作。

1 建筑鋼結構焊接裂紋的產(chǎn)生機理分析

1.1 冷裂紋的產(chǎn)生機理

建筑鋼結構產(chǎn)生裂縫的原因是多種多樣的，其中冷裂縫和熱裂縫屬于比較典型且常見的裂縫種類，冷裂紋的出現(xiàn)一般常見于多層焊接施工階段，處于焊縫位置中，因為進行多層焊接操作的時候，對鋼結構自身溫度的要求較為嚴重，如果不能有效掌握好溫度變化，就會對整體結構造成一定的毀損，進而引發(fā)裂紋情況的出現(xiàn)。進行建筑鋼結構焊接的過程中，最容易受到影響的位置就是焊接接頭處，因為會大面積受到淬硬組織的作用力，建筑結構本身或多或少會產(chǎn)生一些變化，此時，結構內部的氫分子的產(chǎn)生異常運動，最后全部集中到建筑鋼結構受損處的位置上，隨著實踐的推移完成冷卻和沉淀，最后出現(xiàn)冷裂紋，會對鋼結構整體穩(wěn)定性造成不利影響。

1.2 熱裂紋的產(chǎn)生機理

進行建筑鋼結構焊接工程的施工，因為會受到高溫的影響，焊縫金屬在凝固的過程中，如果內部溫度比較高，很容易產(chǎn)生熱裂紋問題也就是說，熱裂縫的本質是晶間斷裂。究其發(fā)生的根本原因主要體現(xiàn)在，鋼結構焊接操作中，因為整體受熱情況不均勻、或者字啊冷卻和凝固的過程中，產(chǎn)生的拉力本身與實際應存在的應力之間存在較大差距，導致在結晶的過程中出現(xiàn)和摻雜了很多雜質，使得結晶的金屬純度大打折扣，當結構的雜質積累到一定的量，此時會出現(xiàn)一種“晶界薄膜”。存在于鋼結構表層的薄弱位置，進而出現(xiàn)熱裂紋。

1.3 再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的產(chǎn)生機理

當建筑鋼結構焊接工作完成之后，此時容易受到環(huán)境因素的影響作用，比如溫濕度的影響，隨著溫度的不斷發(fā)展變化，鋼結構內容容易發(fā)生形變問題，進而導致裂紋的出現(xiàn)，與此同時，還需要重點做好結構內部應力的控制，如果鋼結構焊接材料和焊縫位置的合金元素超過規(guī)定標準，此時，鋼結構內部就會產(chǎn)生過大的應力，在高度條件下，會再次形成熱裂紋。除此之外，建筑鋼結構在所用物質在進行輸送的時候，一般都會產(chǎn)生一些雜質，當雜質數(shù)量增多，就會形成一種分層狀態(tài)，加上應力的作用，此時就形成了階梯狀裂紋。

2 建筑鋼結構焊接裂紋防治措施

2.1 焊接材料的有效控制

隨時社會的不斷發(fā)展進步，越老越多的專業(yè)人士逐漸意識并發(fā)展建筑鋼結構的諸多優(yōu)點，逐漸大量應用到廠房、橋梁、建筑項目中去，因為鋼結構本身帶有極強的穩(wěn)定性、安全性、高效性等特點，得到業(yè)內人士的普遍認可和推廣應用。早在上個世紀 40年代焊條電弧焊就已經(jīng)在建筑鋼結構進行推廣和應用，隨著新技術和新材料的不斷涌現(xiàn)，氣體保護焊接等技術收到普遍歡迎，從此焊接技術走向了另一個發(fā)展高度，在提升焊接效率、保證焊接質量的有同時，還有效縮短了施工工期，節(jié)省施工成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益發(fā)展的統(tǒng)一性。因為建筑鋼結構的焊接作業(yè)，具有很多技術類型，應用不同焊接技術的時候，所需要的材料和存在較大差異性，此時，需要我們的相關工作人員從實際角度出發(fā)，結構施工現(xiàn)場具體焊接情況，選擇合理的焊接材料，實現(xiàn)焊接工藝的整體優(yōu)化和布局，滿足建筑結構整體性和安全性發(fā)展要點，不斷提升施工效率，達到預期效果。需要注意的是，需要在焊接的時候，有效選擇與鋼結構所匹配的焊接材料，在強度和韌性方面做好綜合試驗檢測工作，以此不斷提升施工效果。

2.2 焊接工藝

整體而言，鋼結構焊接工藝主要由兩部分組成，分別是內部焊接與現(xiàn)場焊接。而在實際施工過程中，這兩種焊機技術的操作要求也是不一樣的：對于工地內部焊接技術來講，它主要是通過使用機器來實現(xiàn)自動化的焊接操作，實現(xiàn)構件和主體之間的有效焊接；對于焊接縫隙的保護也是尤為重要的一點內容，必須要做好一級角焊縫的有效處理工作，優(yōu)化焊接工藝技術，提前做好預熱，以便進行后續(xù)工作；另外，還需要做好對外界環(huán)境的控制工作，保證溫度、濕度滿足焊接要求，同時做好保溫、防風等基礎性工作，盡量降低構件安裝和焊接誤差比，減少質量問題的出現(xiàn)。

就現(xiàn)階段鋼結構整體施工情況而言，鋼結構焊接技術開始被廣泛的應用于施工之中，因為鋼結構本身的適應性較強，對于周邊環(huán)境也沒有太高的要求，所以開始成為建筑工程建設的重要組成部分。為了確保其能夠發(fā)揮出根本作用，需要確保焊接材料的質量，保證材料整體性能滿足發(fā)展要求，如此才能保證建筑施工質量。在施工焊接過程中，最常應用到的鋼結構焊接材料是超低氫焊材，但在實際工作中必須要做好溫度保持工作，像是搭建防護棚，有效抵御冷控制，有效降低焊接過程中出現(xiàn)的熱量損失，此時，我們需要應用氣體保護焊技術，對儲氣瓶做好保溫防護措施，降低裂縫現(xiàn)象發(fā)生的概率。

2.3 控制焊接施工作業(yè)條件

通過多次的調查和實踐表明，在鋼結構焊接施工過程中，會對其造成影響的因素有很多，其中外界因素主要包括風力因素以及外部環(huán)境，所以，想要有效完成鋼結構焊接作業(yè)，需要不斷優(yōu)化施工條件，降低環(huán)境因素的影響作用。第一，對焊接環(huán)境溫度情況的人把控。焊接時，如果周圍溫度過低，需要以正常焊接溫度為依據(jù)，對溫度數(shù)值進行合理調整，與設備操作參數(shù)相一致，同時對需要使用的設備進行預熱處理，保證設備的運行狀態(tài)，如此才能進行下一步的焊接施工。另外，以前做好焊接方法和焊接位置的確定，選取合適的焊接材料，待達到焊接作業(yè)要求時，再進行鋼結構焊接施工。第二，控制空氣濕度，盡可能的將區(qū)域濕度控制在 90以內，如果待焊設備的發(fā)層比較潮濕，此時需要提前做好祛除濕熱的準備工作，保證焊接構件表面的干燥性，如此才不會影響焊接效果。在處理濕熱問題的時候，需要與施工情況相結合，明確施工現(xiàn)場鋼結構和焊接構件的具體特征和自身屬性，進而做好優(yōu)化控制工作；第三，合理控制施工現(xiàn)場風力情況。其主要控制原理是在原有的風力條件下，保障風速的穩(wěn)定性，保證焊接條件的穩(wěn)定性。

2.4 層狀撕裂的解決途徑

層狀撕裂是焊接裂紋的一種表現(xiàn)形式，其本身具有一定的隱匿性，也就是說，從外部無法捕捉到裂紋的存在，泛屬于內部裂縫。正是由于其本身特性，給工作人員造成了一定困擾，為了有效的改善這一問題，需要通過優(yōu)化結構的選擇以及節(jié)點的設計的實現(xiàn)。其一是優(yōu)化對于結構的選擇，保證鋼結構材料本身性能以及抗裂性能夠符合要求；其二，要優(yōu)化結構節(jié)點的設計，選擇出最為合適的設計形式，減少外力對于鋼結構的作用，進而降低層狀撕裂的發(fā)生概率。

2.5 提升焊接的質量

在鋼結構焊接過程中，焊接裂紋現(xiàn)在較為常見，為了減少這種情況的出現(xiàn)，需要以實際為基礎，逐步提升焊接質量，實現(xiàn)焊接工作的優(yōu)化更新。因此，在焊接過程中，為了降低裂紋現(xiàn)象的發(fā)生概率，必須要對裂紋狀況有一個大致的了解，并且根據(jù)實際情況著重找出其中存在的問題重點，由此來實現(xiàn)對于焊接工作的改良。這樣一來也就加大了工作人員的工作壓力，在工作過程中需要其按照標準來實現(xiàn)焊接工作的優(yōu)化，減少裂紋現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 建筑工程鋼體結構焊接技術的發(fā)展趨勢

3.1 焊接數(shù)量和規(guī)模不斷地增大

建筑業(yè)不僅關系到國計民生，同時也是社會經(jīng)濟在發(fā)展過程中的重要組成部分，對我國綜合國力的發(fā)展而言也是會起到一定作用的。隨著建筑水平的不斷提升，焊接技術憑借其自身優(yōu)勢開始在建筑工程中被廣泛應用，而且總體來看發(fā)展勢頭良好，對于建筑所起到的作用逐漸增大。由此一來，為了確保建筑工程的穩(wěn)定性，相關單位必須要重視起焊接技術，在原有基礎之上對其加以創(chuàng)新改良。就我國對于焊接工藝的優(yōu)化情況來看，其在使用過程中還存在一些問題有待改善，尤其是在焊接規(guī)模與數(shù)量都不斷增加的現(xiàn)代，需要技術人員采用合理的手段來實現(xiàn)焊接的優(yōu)化，由此來進一步提升焊接質量。

3.2 創(chuàng)新建筑鋼結構焊接

建筑鋼結構本身屬于一種新型的建筑體系，在實際使用過程中具備著良好的抗震性能。而且這類新型技術符合生態(tài)發(fā)展的需求，因為鋼結構本身具備環(huán)保性，對于現(xiàn)代化建筑而言是一項必不可少的構成要點，也會在一定程度上促進建筑業(yè)的發(fā)展與進步。故此，在這種大環(huán)境的影響之下，建筑行業(yè)想要是該結構能夠充分發(fā)揮出其作用，必須要從實際出發(fā)，不斷對鋼結構焊接技術加以完善，進而從根本上提升焊接水平。隨著時代的不斷發(fā)展變革，原有的人工焊接以及切割技術逐漸實現(xiàn)智能化，這樣的轉變不僅能夠減少工作人員的工作壓力，還能夠提升其安全性，有助于促進鋼結構的進一步發(fā)展。

3.3 利用自動焊接技術能力

在時代的發(fā)展之下，我國科學技術水平有了顯著提升，對于各行各業(yè)而言都是一個比較大的突破，對于建筑業(yè)更是如此，直接帶動了行業(yè)的自動化發(fā)展水平。至于鋼結構焊接技術也逐漸開始具備了自動焊接能力，由此一來，也就推動了焊接工作的高效發(fā)展，對于工作質量也會有所助益，不僅如此，還能夠在提升鋼體結構質量的同時實現(xiàn)鋼體結構的轉型，對于建筑業(yè)的進一步發(fā)展而言尤為重要。

4 結束語

綜上所述，在社會的不斷發(fā)展變革之下，建筑業(yè)本身迎來了比較好的發(fā)展契機，在這種大環(huán)境之下，對于建筑業(yè)也就提出了更高的要求，因為只有做到更好，才能夠被時代所接納。至于建筑鋼結構焊接技術作為建筑工程的重要架構，相關單位就必須要對其予以足夠的重視，當然這也是現(xiàn)代建筑工程的主要需求所在。故此，本文也對此做出了相應探究，重點分析了當期階段鋼結構焊接裂紋的產(chǎn)生機理，并且提出了相應的防治方案，以此來實現(xiàn)焊接技術的優(yōu)化，通過不斷優(yōu)化施工理念，降低安全事故，提升鋼結構焊接質量，進而滿足現(xiàn)代建筑行業(yè)的需求。