鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)及控制措施

舒國力

[摘 ? ?要 ]在我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其具有創(chuàng)新意識以及彰顯個(gè)性的特征，鋼結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)其他結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)的奇特建筑，在一定程度上給人們的視覺帶來沖擊。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工中，設(shè)計(jì)越來越新穎，使我國鋼結(jié)構(gòu)工程出現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的現(xiàn)狀。鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)，促使了我國鋼結(jié)構(gòu)邁向成熟，使我國已經(jīng)成為名如其實(shí)的鋼結(jié)構(gòu)大國。然而，研究鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)尤為重要。基于此，本文針對相關(guān)問題進(jìn)行分析，以供參考。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu);焊接;重點(diǎn);控制

[中圖分類號]TU758.11 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]In the design of steel structure in our country， it has the characteristics of innovation and individuality. The steel structure realizes the peculiar building which is difficult to realize， which brings impact to people's vision to a certain extent. In the design and construction of steel structure， the design is more and more novel， which makes the steel structure engineering in our country develop vigorously. However， the welding technology of steel structure promotes the maturity of steel structure in China， which makes China become a big country of steel structure. However， it is very important to study the welding technology of steel structure engineering. Based on this， this paper analyzes the related problems for reference.

[Keywords]steel structure; welding; key points; control

鋼結(jié)構(gòu)的使用對提高項(xiàng)目的整體施工效率，促進(jìn)施工工作的發(fā)展以及提高整體項(xiàng)目質(zhì)量的穩(wěn)定性起著非常重要的作用。但是，在鋼結(jié)構(gòu)工程的建設(shè)中，相關(guān)操作人員意識到鋼結(jié)構(gòu)工程本身是一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，需要團(tuán)隊(duì)的合作與配合，因此鋼結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)可以按照作業(yè)進(jìn)行規(guī)劃和項(xiàng)目的總體建設(shè)水平來施工。在鋼結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)中，焊接作業(yè)是重要環(huán)節(jié)，如果相關(guān)的焊接工作不及時(shí)完成，很容易在鋼結(jié)構(gòu)的后期運(yùn)行中導(dǎo)致脫節(jié)現(xiàn)象，對工程的長期運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。因此，在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工作業(yè)中，控制焊接工藝十分必要。

1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)分析

在現(xiàn)代工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用，主要是由于其有較好的優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要包括自身強(qiáng)度高、塑性以及韌性好、并且跨度大、承載力高，其不僅能夠適用于各種工程，還可以明顯的提高工程整體質(zhì)量。另外，由于鋼結(jié)構(gòu)工作在一般條件下都很難受到外界的影響，變形也較小。但是，鋼結(jié)構(gòu)也有其自身的缺點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)工程用到的材料主要是鋼材，鋼材的腐蝕性能較差，這個(gè)問題在薄壁構(gòu)建中最為突出，所以其很容易被腐蝕，這樣一來，建筑在后期就要加大維修，從而浪費(fèi)更多的人力以及物力。另外，鋼結(jié)構(gòu)工程的耐火程度也不高，如果建筑發(fā)生火災(zāi)，就會給工程帶來無法避免的損失。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的重難點(diǎn)

在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中，會受到外部熱力的作用，這樣焊接就會出現(xiàn)不均勻的情況，從容引起外部應(yīng)力變化，使得鋼結(jié)構(gòu)焊接出現(xiàn)異常情況。另外，焊接人員的專業(yè)水平不高，在焊接的時(shí)候沒有控制好焊接應(yīng)力，不熟悉的操作也會使焊接受得到影響，這樣就會出現(xiàn)焊接氣泡或者是裂紋等現(xiàn)象。以上的問題，需要在實(shí)際的工作中做好焊接變形的控制，才能避免氣泡以及裂紋的產(chǎn)生，從而提升整個(gè)焊接工程的質(zhì)量。

3 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量問題分析

3.1 材料的影響因素

主要包括以下幾點(diǎn)：在實(shí)際的焊接中，焊縫會擴(kuò)散氫，這就會影響到焊接頭。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的問題主要是受到環(huán)境的影響或者是鋼材表面清潔不到位所導(dǎo)致的。另外，鋼結(jié)構(gòu)所使用到的氫含量要嚴(yán)格進(jìn)行控制，并且要在規(guī)定的范圍內(nèi)，一般的最小值是在100g<5ml。工程中所試用到的焊材在進(jìn)場的時(shí)候也要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，需要按照批號進(jìn)行試驗(yàn)檢測并記錄，如果檢測結(jié)果沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則杜絕使用。在使用二保焊的時(shí)候，需要在焊槍噴嘴以及保護(hù)罩內(nèi)涂抹防濺膏，這樣可以有效的杜絕氫含量的增高，這點(diǎn)需要引起重視。

3.2 母材材質(zhì)的影響

主要包含以下幾點(diǎn)：首先，我國鋼結(jié)構(gòu)使用到的鋼品種與其他國家列舉的鋼品種不一樣。部分鋼結(jié)構(gòu)焊接存在缺陷的原因是由于母材板厚達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，這也與母材的性能有很大的關(guān)系。另外，鋼材中會含有磷或者是硫等有害的物質(zhì)，在軋制的過程中就會出現(xiàn)硫化夾雜物或者是其他材質(zhì)缺陷，從而使板材受力不夠均勻，出現(xiàn)分層或者是撕裂的情況，如果出現(xiàn)這個(gè)問題就很難進(jìn)行修復(fù)。因此，在規(guī)定中藥注重板材的選擇和運(yùn)用，一般而言板材的厚度等于五公分或者大于五公分，而且在進(jìn)行拉力作用時(shí)，也要根據(jù)國家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分值需要在允許的范圍內(nèi)。

4 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)要點(diǎn)

4.1 基于視覺感知的焊接技術(shù)

此技術(shù)主要是利用激光掃描識別構(gòu)件的特征以及需要焊接的部位，視覺系統(tǒng)在捕捉到信息后，再傳達(dá)到控制系統(tǒng)和焊接數(shù)據(jù)庫中。控制系統(tǒng)再根據(jù)接收的到的信息進(jìn)行路徑的規(guī)劃，并進(jìn)行糾偏，焊接數(shù)據(jù)庫再根據(jù)接收到的信息選擇匹配的機(jī)器人進(jìn)行工作的執(zhí)行。從目前情況來看，視覺感知技術(shù)是目前公認(rèn)最高，最有希望解決好非標(biāo)構(gòu)件焊接的技術(shù)，但是限于鋼結(jié)構(gòu)的尺寸都比較大、規(guī)格也比較多、技術(shù)要求也更為復(fù)雜，所以這項(xiàng)技術(shù)還沒有實(shí)質(zhì)性的突破。可以看出，只有最為先進(jìn)的非標(biāo)鋼構(gòu)機(jī)器人焊接才能夠解決這些疑難雜癥。此項(xiàng)技術(shù)的研究主要應(yīng)用在于以下幾點(diǎn)：（1）通過對鋼結(jié)構(gòu)三維模型和焊縫進(jìn)行建模，從而減少了傳統(tǒng)的以手工為主的工作量，這樣就在一定程度上提高了整體工作效率。（2）通過對鋼構(gòu)件的位置或者是焊縫位置進(jìn)行有效的識別，就可以簡化固定程序中點(diǎn)位和實(shí)際點(diǎn)位不符的情況，也可以起到很好的糾偏作用，再通過編輯好的程序進(jìn)行多點(diǎn)電弧點(diǎn)位定位，提高焊縫的識別度，從而提高生產(chǎn)效率。

4.2 離線編程的焊接技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)的工作原理主要是：確定需要焊構(gòu)件的模型、再提取焊接作業(yè)的軌跡到機(jī)器人按照軌跡進(jìn)行構(gòu)件的焊接。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但是此項(xiàng)技術(shù)在設(shè)計(jì)階段、加工等階段都需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)，在結(jié)束這些程序之后，還要進(jìn)行相關(guān)驗(yàn)證，如果符合標(biāo)準(zhǔn)才可以加以推廣使用，所以說這項(xiàng)技術(shù)在短期內(nèi)是很難實(shí)現(xiàn)理想效果的。從目前情況來看，鋼結(jié)構(gòu)在智能制造中大部分都是選擇這種方法的，這種方法主要適用于批量大、規(guī)格一樣、標(biāo)準(zhǔn)不高的構(gòu)件，并不適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者是大型的構(gòu)件。在使用這種方法的時(shí)候，需要注意以下幾點(diǎn)：

第一，是鋼結(jié)構(gòu)種類比較多的時(shí)候，前期就需要相關(guān)人員進(jìn)行大量的編程工作，而且此種效率也不高;第二，構(gòu)件的組裝和焊接中會出現(xiàn)變形的情況，焊槍只是一味的按照設(shè)定好的程序進(jìn)行運(yùn)行，這些偏差需要專業(yè)人員進(jìn)行不斷的糾偏，會大大的影響工作效率。

4.3 示教再現(xiàn)的焊接技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是省去了之前的編程環(huán)節(jié)，所以說此方法對操作人員的技能要求沒有那么高，也不需要改變目前的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)模式，主要是通過提高焊接機(jī)器人的智能水平以及適應(yīng)能力，從而達(dá)到機(jī)器替代人工，再將生產(chǎn)效率進(jìn)行提高。另外，其也不涉及制造體系的改變，只需要對焊接生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行一點(diǎn)改動就可以，這種方法的投資也不會太高、見效也比較快，是鋼結(jié)構(gòu)制造產(chǎn)業(yè)升級的一個(gè)新的突破。但是，其也有缺點(diǎn)，這種技術(shù)在尋找示教的過程耗時(shí)時(shí)間比較長，這樣就降低了設(shè)備的利用率，所以這個(gè)技術(shù)目前主要運(yùn)用于各類機(jī)器人的比賽中，還不能夠滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求。

5 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接管理與控制措施

5.1 正確處理焊接變形

在進(jìn)行焊接工程中，需要最大程度的降低焊縫截面積，需要充分滿足連接施焊量。另外，焊腳尺寸可以決定焊縫的強(qiáng)度，還可以增大應(yīng)力的集中系數(shù)。為了降低焊縫的金屬量，對焊縫和板厚而言，可以開出不同的坡口，最為常見的就是X型、V型等。同時(shí)，還要堅(jiān)持焊縫量越少的原則，因?yàn)楹缚p量越少說明焊接的質(zhì)量越高。另外，還要選擇合適的板厚，所有焊縫都應(yīng)多層焊接，并且焊縫的布置應(yīng)盡可能靠近中和軸。同時(shí)還要堅(jiān)持對稱原則，中和軸周圍的焊縫必須盡可能平衡，以減少變形的發(fā)生。

在焊接操作中，可以使用逆向回焊的方法，主要是遵循施焊順序和焊接總進(jìn)程順序相反的原則。這主要是因?yàn)樵趫?zhí)行每個(gè)過程后，焊接板的內(nèi)部熱量將導(dǎo)致該部分膨脹，從而使兩塊板在短時(shí)間內(nèi)分開，其焊接操作前的設(shè)置偏移方法具有收縮力功能，可以通過傳統(tǒng)的機(jī)械方法來產(chǎn)生，使收縮力反向和完全抵消，這將對有效地實(shí)現(xiàn)收縮力平衡起到很大的幫助。將它的結(jié)構(gòu)在不同的地方實(shí)施有效的焊接，它的結(jié)構(gòu)在不同的地方實(shí)施有效的焊接，可以將焊接收縮力對某個(gè)部位的收縮力起到作用，從而達(dá)到抵消的效果。

5.2 控制焊接殘余應(yīng)力

在進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力的時(shí)候，一方面需要控制焊接縫隙的尺寸，需要將尺寸控制在最小的范圍，這樣可以有效提高焊接的整體質(zhì)量。另外一方面，需要控制焊接縫隙的拘束度。最為主要的一點(diǎn)是要做好技術(shù)交底工作，在工程實(shí)施中需要嚴(yán)格按照相關(guān)制度進(jìn)行操作。最后，由于鋼結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力主要是由鋼結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度影響的，所以說，相關(guān)人員需要降低鋼結(jié)構(gòu)的剛度，使鋼結(jié)構(gòu)收縮自如，從而有效的控制應(yīng)力。

5.3 選擇合適的焊接材料

首先，基礎(chǔ)鋼材料需要具有良好的強(qiáng)度，可塑性、韌性、疲勞性和可焊接性需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，以確保隨后的焊接質(zhì)量。焊接材料的選擇應(yīng)遵循相等強(qiáng)度，相等韌性和相等組成的原則，以使所選的焊接材料與待焊接的母材具有良好的相似性。如果在焊接厚板的過程中，由于焊接材料的快速冷卻速度，將會有較大的焊接應(yīng)力，這將導(dǎo)致焊接材料的裂紋。為了避免產(chǎn)生裂紋，必須在焊接前進(jìn)行預(yù)熱，在焊接后進(jìn)行慢冷，改變焊接接頭的結(jié)構(gòu)，改善焊縫性能。其次，對于形狀復(fù)雜或厚度較大的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)選擇抗裂性強(qiáng)的低氫焊條。這是因?yàn)楹附咏饘僭诶鋮s過程中會產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，從而導(dǎo)致焊接材料開裂。選擇合理的焊接順序可以使焊接產(chǎn)生的收縮力達(dá)到平衡，也就是說，焊接時(shí)產(chǎn)生的收縮力將被焊接后某個(gè)位置的收縮力所抵消。錘擊也可以消除收縮應(yīng)力，錘擊時(shí)應(yīng)遵循“三點(diǎn)錘，三點(diǎn)不錘”的原則，以免變形。第三，在焊接低合金鋼的過程中，如果這些低合金鋼的強(qiáng)度不同，則可以保證最終的焊接質(zhì)量，并根據(jù)實(shí)際的強(qiáng)度來提高鋼結(jié)構(gòu)工程的最終質(zhì)量。第四，在鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接過程中，由于外部局部條件的影響而無法完成翻轉(zhuǎn)的問題時(shí)，必須選擇可以進(jìn)行全位置焊接的焊條。

5.4 對焊接工藝進(jìn)行評定試驗(yàn)

在實(shí)際的焊接工程中，如果要保證鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，就需要對焊接工藝評定試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這也是評定焊接接頭質(zhì)量要求是否達(dá)標(biāo)的憑證。在進(jìn)行焊接評定后，相關(guān)工作人員要根據(jù)評定的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)焊接工藝指導(dǎo)書，從而為焊接質(zhì)量提供強(qiáng)有力的保障。如果企業(yè)是首次選擇鋼材或者是焊接材料，也要對焊接工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)和評定，將最終的結(jié)果以及報(bào)告進(jìn)行記錄保存和整理。如果在實(shí)際的工程中，有了焊接工藝指導(dǎo)書作為基礎(chǔ)，就會對焊接的整體質(zhì)量起到提高的作用。

6 結(jié)語

綜上所述，在鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝中，需要對焊接重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行有效的管控，主要從降低應(yīng)力、控制焊接變形等方面進(jìn)行，只有將這些工作做到位，才可以提升鋼結(jié)構(gòu)的整體水平，從而滿足整個(gè)工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 戴為志.鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展對焊機(jī)及焊材的需求趨勢[J].金屬加工（熱加工），2019（18）：17-20.

[2] 李石峰，占長志.分析鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)及其質(zhì)量管理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019（23）：61.

[3] 高良，周云芳，戴為志，等.高結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼不適合大線能量焊接[J].電焊機(jī)，2019，46（2）：1-6.

[4] 李午申.我國新型鋼鐵材料及焊接性與焊接材料的發(fā)展[J].機(jī)械工人，2019（8）：20-25.

[5] 胡鴻志，鄒建磊，王小瑞，等.國際機(jī)場旅客航站樓及綜合換乘中心指廊工程鋼結(jié)構(gòu)綜合施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2019，50（9）：1028-1034.

[6] 田美云.鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點(diǎn)，難點(diǎn)及控制措施[J].中國室內(nèi)裝飾裝修天地，2020（9）：73.

[7] 黃建.鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點(diǎn)、難點(diǎn)及控制措施[J].露天采礦技術(shù)，2010（1）：58-61.

[8] 孫關(guān)富，楊文柱，陳志江，等.鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)的重點(diǎn)、難點(diǎn)及控制措施[J].安裝，2007（2）：29-32.

[9] 趙衛(wèi)華，鄭湘蘭.如何確保鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量的控制措施[J].煤礦現(xiàn)代化，2009（3）：37-38.

[10] 廖近濤.鋼結(jié)構(gòu)工程焊接的技術(shù)重點(diǎn)，難點(diǎn)及控制措施[J].焊接技術(shù)，2010（S1）：36-39.