建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機理及防治措施

馬晉芳

山西建筑職業(yè)技術(shù)學院，山西 太原 030006

建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接很容易受到鋼材料結(jié)構(gòu)、元素含量、拉伸應(yīng)力等影響，出現(xiàn)各種類型的裂紋，這些裂紋的出現(xiàn)并不是不可避免的，因此在鋼結(jié)構(gòu)焊接階段，需要焊接人員合理地控制施工工藝，根據(jù)施工要求選擇恰當?shù)牟牧?，按照相關(guān)的焊接順序進行，同時還應(yīng)當加強對施工過程的質(zhì)量控制，能夠有效地降低施工的難度，避免焊接缺陷的發(fā)生，以此來提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量［1］。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的特征及產(chǎn)生機理

1.1 熱裂紋

在較高的溫度條件下，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接容易出現(xiàn)熱裂紋，在焊接的過程中，焊縫受到溫度的影響，發(fā)生了結(jié)晶反應(yīng)，再加上金屬本身的拉伸應(yīng)力的影響，導致熱裂紋呈現(xiàn)出來不同的形態(tài)，通過分析這些形態(tài)，又可以將其劃分為不同的種類。由于高溫和拉伸應(yīng)力的影響，在焊接的過程中受熱不均勻，導致受熱面出現(xiàn)了失衡的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象導致焊縫處發(fā)生了結(jié)晶，這一結(jié)晶受到金屬雜質(zhì)和拉伸應(yīng)力的影響，出現(xiàn)了多邊化的裂紋。凝固裂紋指的是在金屬焊接操作中金屬凝固，后期出現(xiàn)了脆性溫度，這個溫度導致焊縫出現(xiàn)凝固裂紋。主要的形成過程是焊縫金屬結(jié)晶的晶粒之間存在很多的液相層，由于其韌性很低，在凝固的過程中溫度降低，基礎(chǔ)冷卻不均勻收縮，從而產(chǎn)生了拉伸應(yīng)力，這一變形超過了金屬所能承受的臨界值，從而導致凝固裂紋的出現(xiàn)。液化裂紋指的是在焊接的過程中過高的溫度會導致金屬的化合物來不及擴散，同時形成了局部晶界，這一晶界液化導致了液化裂縫的出現(xiàn)。失塑裂縫指的是在焊接的過程中，由于受到熱循環(huán)的影響，使得金屬整體的塑性受到了影響，在加上金屬的拉伸應(yīng)力對結(jié)晶施加了力的作用，從而產(chǎn)生了失塑裂紋［2］。

1.2 冷裂紋

建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接所選用的工具存在一定的拘束度，在焊接的過程中，這一特點會對金屬的結(jié)構(gòu)造成一定的影響，施加不同類型的力，這些力相互作用，影響金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，在焊接結(jié)束金屬冷卻后，金屬的結(jié)構(gòu)也變形結(jié)束，從而在焊接的熱影響區(qū)域出現(xiàn)了一些裂紋。此外接頭的含氫量會大量地融入到熔池內(nèi)。焊接結(jié)束后金屬進行冷卻，其中包含的氫會溢出，但是由于冷卻速度過快，導致金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)中存儲了一部分氫氣，冷卻凝固并不完全，嚴重影響了鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)了冷裂紋［3］。

1.3 層狀撕裂

層狀撕裂的位置形態(tài)的特點包括：一是層狀撕裂會沿著焊接熱影響區(qū)域進行分布，主要是由于這一區(qū)域具有較長的拉伸應(yīng)力，非金屬交雜物分布進行擴散成為出現(xiàn)的層狀撕裂。第二起裂點一般出現(xiàn)在焊縫的根部或者焊趾處，所形成的裂縫，平行于鋼板表面呈現(xiàn)出階梯狀。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的防治措施

2.1 明確焊接施工的難點，選擇恰當?shù)氖┕すに?/h3>

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程中，焊接人員需要明確焊接施工的難點，選擇恰當?shù)氖┕すに?，才能防止焊接點紋的出現(xiàn)。首先必須要選擇合適的焊接電流，各項工藝校正之后進行焊接，能夠有效地避免焊接位置出現(xiàn)偏差。其次需要控制好焊接參數(shù)，根據(jù)所選擇的焊接材料選擇恰當?shù)氖┕すに?。需要注意的是焊接接頭具有較大的剛性約束力，導致在焊接過程中產(chǎn)生了三向應(yīng)力的出現(xiàn)的裂紋，因此在焊接的過程中，應(yīng)當嚴格地把控施工材料的選擇，降低裂縫發(fā)生的可能性。

2.2 熱裂紋的防治措施

做好熱裂紋的防治工作，可以才從材料的選擇入手，控制材料中的各類含量，其中碳的含量越低越好?？刂坪媚覆闹兴械碾s質(zhì)元素量，規(guī)范施工工藝，減少焊接熱用。還需要注重材料具有良好的結(jié)構(gòu)性能，在焊接的過程中，這些特點能夠有效的杜絕內(nèi)部因素的影響，防止熱裂紋的產(chǎn)生。針對失塑裂紋需要提高金屬材料的塑，性縮小脆性溫度的區(qū)間，能夠有效地避免熱裂紋的出現(xiàn)［4］。

2.3 冷裂紋的防治措施

在鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工中，隨著含碳量和強度的增加，冷裂紋出線的概率也會增加，因此為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，需要合理的選擇材料，確保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量較低。在焊接的過程中，需要嚴格地控制氫的來源，冷卻過程中，控制氫含量對鋼結(jié)構(gòu)的影響。在選擇焊條時，盡可能地選擇堿性焊條，確保金屬中的含氫量較低，具有較高的塑性，同時還需要保證焊接接頭無雜質(zhì)，無水分。

2.4 層狀撕裂的防治措施

防止層狀撕裂，需要選擇較好的鋼材和恰當?shù)氖┕すに?，焊接接口和坡口的形狀也需要符合相關(guān)的規(guī)定，同時還需要嚴格控制焊接工藝，保障焊接的質(zhì)量。同時焊接材料還應(yīng)當滿足抗冷裂、抗層狀撕裂性能，在焊接的過程中，應(yīng)當合理地選擇預(yù)設(shè)加熱的控制溫度區(qū)間。

2.5 做好焊接的質(zhì)量控制工作

在焊接結(jié)束后，為了提高焊件的質(zhì)量，應(yīng)當加強對鋼結(jié)構(gòu)焊件的質(zhì)量檢查工作，這樣能夠在第一時間內(nèi)避免焊后開裂的情況，減少冷裂紋等的出現(xiàn)。針對出現(xiàn)裂紋的工件應(yīng)當及時分析其中存在的問題，修改焊接方案，及時止損。在焊接的過程中也應(yīng)當加強質(zhì)量控制，確保施工人員嚴格地按照相關(guān)的流程進行操作，確保焊接的規(guī)范性。焊接人員應(yīng)當充分掌握各種類型裂紋產(chǎn)生的具體原因在焊接的過程中，能夠采取恰當?shù)姆乐未胧?，控制好焊接工藝，減少裂紋的出現(xiàn)。

3 結(jié)語

總而言之，在焊接過程中，由于各個裂紋所產(chǎn)生的機理并不相同，因此需要焊接人員嚴格把控施工重點、焊接特點以及在焊接過程中的影響因素。選擇適當?shù)暮附庸に?，從而能夠有效地防止焊接裂紋出現(xiàn)。監(jiān)管人員需要做好焊接過程的質(zhì)量控制工作，保障建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，提高建筑工程整體質(zhì)量。