鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝探討

師馬利

[摘? ? 要 ]當(dāng)前在各種建筑形式中，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)是最主要的結(jié)構(gòu)形式，而焊接作為鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方式，其施工工藝水平將直接決定了施工質(zhì)量，所以深入研究和探討鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝，保證焊接施工質(zhì)量，對(duì)于保證鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量有非常重要的意義。本文將首先探討高強(qiáng)鋼焊接、低溫焊接的主要施工工藝;然后總結(jié)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中的常見(jiàn)問(wèn)題，最后針對(duì)性地總結(jié)各種問(wèn)題的處理方法。

[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu);焊接;施工工藝

[中圖分類號(hào)]TU7 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）11–00–03

[Abstract]Pick to current in various kinds of architectural form， the structure of the steel structure is the main form， and welding as the main connection of steel structure， its construction technology level will directly determine the construction quality， so in-depth study and discussion on the steel structure welding construction technology， ensure the quality of welding construction， to ensure the quality of steel structure project has very important significance. This paper will first mainly discuss the high strength steel welding， low temperature welding of the main construction technology; Then summarize the common problems in the current steel structure welding construction， and finally summarize the treatment methods of various problems.

[Keywords]steel structure; Welding; The construction technology

鋼結(jié)構(gòu)是當(dāng)前各類建筑形式中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)具有如自重輕、建設(shè)周期短、外形豐富、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，所以受到人們的普遍歡迎。鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊接是最主要的連接形式，焊接技術(shù)的好壞也直接決定了鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。就是實(shí)際情況來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)中的焊接工藝，不但工程量大，而且質(zhì)量要求高。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝，一方面必須要不斷創(chuàng)新，提升焊接工藝水平，另一方面則需要注意焊接的細(xì)節(jié)和要點(diǎn)，保證質(zhì)量水平。

1 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝

1.1 高強(qiáng)鋼焊接施工工藝

1.1.1 焊接材料選取

對(duì)于高強(qiáng)鋼焊接使用的焊材來(lái)說(shuō)，必須要具備以下3個(gè)特征。一是強(qiáng)匹配性，要求焊接材料熔敷金屬的強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性均不得低于母材所要求的范圍的下限，同時(shí)要保證焊接的接頭位置的各項(xiàng)特性，均不得低于母材性能范圍的下限。二是要具備良好的焊縫塑性，對(duì)于厚板來(lái)說(shuō)應(yīng)依照厚度效應(yīng)后的強(qiáng)度作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。三是要具有合適的沖擊韌性，這樣才能保證焊縫與熱影響區(qū)符合實(shí)際要求。另外如果需要焊接的是無(wú)縫鋼種，一般都是以低H或超低H焊材來(lái)實(shí)施焊接，從而保證焊接后的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)[1]。

1.1.2 高強(qiáng)鋼焊接性評(píng)價(jià)方法

就當(dāng)前實(shí)際情況來(lái)看，高強(qiáng)鋼焊接性的評(píng)價(jià)主要有如下的3種方法，一種是碳當(dāng)量計(jì)算法，第二種是熱影響區(qū)最大硬度法，第三種是插銷試驗(yàn)臨界斷裂應(yīng)力法。在實(shí)踐中可以基于實(shí)際情況選擇相應(yīng)的方法。

1.1.3 最低預(yù)熱溫度

通常對(duì)于高強(qiáng)鋼焊接的最低預(yù)熱溫度，可以采用4種方式來(lái)確定。

①裂紋試驗(yàn)法，就是對(duì)材料實(shí)施斜Y坡口試樣抗裂試驗(yàn)，從而得出這一參數(shù)。②硬度控制法，就是針對(duì)不同碳含量不同厚度的鋼材，根據(jù)焊縫熱影響區(qū)的硬度增加至350HV

的冷卻速度，進(jìn)而查表獲取。③基于材料的板厚范圍、拘束度等級(jí)等指標(biāo)來(lái)作為確定最低預(yù)熱溫度的依據(jù)。④建立通過(guò)具體鋼材的熱輸入與冷卻時(shí)間的關(guān)系模型來(lái)獲取最低預(yù)熱溫度[2]。

1.1.4 焊接工藝要點(diǎn)

①務(wù)必要對(duì)熱輸入與冷卻速度嚴(yán)格控制，另外要確保焊接電流、焊接電壓以及焊接速度符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。②務(wù)必要確保焊縫中的中碳、硫、磷、氮、氫、氧的質(zhì)量比重符合相關(guān)要求。焊接過(guò)程中要保證焊接手法的正確，以確保熔池金屬能夠得到有效保護(hù)。③焊接過(guò)程中務(wù)必要控制好變形與應(yīng)力。焊接方法方面盡量使用氣體保護(hù)焊這樣的具有高能量密度且低熱輸出特性的方法;焊接過(guò)程中盡量實(shí)施對(duì)稱對(duì)輪施焊;對(duì)于較長(zhǎng)的焊縫要采用分段退焊或多人同時(shí)焊接的方式展開使用;此外要使用跳焊法要控制變形和應(yīng)力。

在實(shí)施高強(qiáng)鋼焊接施工過(guò)程中，必須要充分考慮所選擇的鋼材的自身性質(zhì)以及采購(gòu)的材料的質(zhì)量特性，從而選擇最恰當(dāng)?shù)暮附硬牧?，并且在焊接完成以后，使用最適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量評(píng)估方法檢查質(zhì)量，從而保證焊接施工的質(zhì)量滿足施工要求[3]。

1.2 低溫焊接的施工工藝

1.2.1 焊接材料選取

對(duì)于用于低溫焊接的焊接材料，因?yàn)楸仨氁獫M足低溫環(huán)境中的焊接要求，所以必須要盡量控制氫材料，選擇含氫較少的焊材;另外對(duì)于焊材還必須要做好保溫與烘焙，以確保焊接中能夠發(fā)揮較好的性能。

1.2.2 焊接前的防護(hù)措施

低溫焊接必須要盡量降低熱損失，所以可以選擇建立專門的保護(hù)房的形式，在密閉空間中焊接以保護(hù)熱量。如果無(wú)法滿足防護(hù)房的建設(shè)需求，可以選擇其他一些保溫措施。

1.2.3 焊接工藝要點(diǎn)

①要嚴(yán)格控制好預(yù)熱與層間溫度。通常來(lái)說(shuō)與常溫焊接相比，低溫焊接對(duì)于對(duì)于預(yù)熱溫度的要求要更高一些，而且預(yù)熱所需的范圍相對(duì)更加廣泛，至少包括焊接點(diǎn)周圍2倍厚度的區(qū)域內(nèi)，并且最低不得少于100 mm。而焊接層的溫度要給預(yù)熱溫度更高一些，或相比于規(guī)定的最低溫度不得小于20 ℃，在實(shí)際作業(yè)中在上述2個(gè)數(shù)據(jù)中選高者。②要保證焊接方法的合理性，通常應(yīng)當(dāng)優(yōu)選窄擺幅、多層多道焊接，從而使層間溫度得到有效控制。③要做好焊后保溫措施。焊接完成以后應(yīng)當(dāng)對(duì)焊接接頭實(shí)施有效的保溫，這樣能夠是氫氣盡量被擴(kuò)散釋放，同時(shí)能夠避免因?yàn)檫^(guò)快冷卻而造成冷裂縫[4]。

1.3 厚鋼板焊接技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)中，厚鋼板有非常廣泛的應(yīng)用。厚鋼板在焊接過(guò)程中要盡量注意如下幾點(diǎn)。

①要確保坡口形式的合理性。比如要優(yōu)先選擇雙U形或X坡口。如果焊接過(guò)程中必須單面焊接，則應(yīng)當(dāng)在確保焊透的基礎(chǔ)上，選擇小角度窄間隙坡口，這樣能夠最大限度地提升效率，降低焊接殘余應(yīng)力。②要嚴(yán)格控制好預(yù)熱與層間溫度;③做好焊接后熱與保溫措施。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接中的常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 焊接局部變形

局部変形是鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中較為常見(jiàn)的一種問(wèn)題。出現(xiàn)焊接局部変形，一方面與構(gòu)件自身性質(zhì)有關(guān)，比如剛性相對(duì)不足的焊件，焊接時(shí)容易出現(xiàn)收縮進(jìn)而造成局部変形的質(zhì)量問(wèn)題;另外也與焊接人員注意力不足，導(dǎo)致在焊接過(guò)程中應(yīng)力釋放不均有關(guān)，這樣也容易產(chǎn)生局部變形。

2.2 焊接側(cè)彎扭曲

側(cè)彎扭曲同樣是一種較為嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。該問(wèn)題的出現(xiàn)主要是因?yàn)榧庸?gòu)建在組裝時(shí)，間隙設(shè)置的均勻度不足，或者在構(gòu)件組裝的過(guò)程中平臺(tái)搭設(shè)位置不佳，或者運(yùn)輸過(guò)程中起吊點(diǎn)選擇的位置不當(dāng)，進(jìn)而造成鋼構(gòu)件的側(cè)彎。扭曲會(huì)造成更加嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，其主要原因與間隙均勻性不足有很大的關(guān)系。

節(jié)點(diǎn)角鋼在拼接時(shí)，如果沒(méi)不能很好地保證其嚴(yán)密性，焊接質(zhì)量很可能會(huì)存在問(wèn)題。此外，構(gòu)建焊接過(guò)程中的翻轉(zhuǎn)，沒(méi)有進(jìn)行有效地加固也是造成側(cè)彎扭曲的重要原因[5]。

2.3 焊接裂紋

焊接施工中出現(xiàn)了裂紋質(zhì)量問(wèn)題，最主要的原因是焊條質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，焊接定位點(diǎn)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求以及定位點(diǎn)設(shè)置數(shù)量不足，此外再加上零件自身精確性不佳，都可能會(huì)導(dǎo)致焊接完成的鋼構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。此外，強(qiáng)力組裝鋼構(gòu)件，也容易對(duì)焊接質(zhì)量造成影響，厚度較大的鋼構(gòu)件，在焊接之前沒(méi)有做好預(yù)熱措施，這同樣是導(dǎo)致焊接裂縫的重要原因。

2.4 焊瘤質(zhì)量問(wèn)題

焊瘤的具體表現(xiàn)就是金屬被融化以后沒(méi)有很好地停留在母材上，沿著焊縫滑落到周邊。焊縫的出現(xiàn)主要是沒(méi)有被有效熔合以及有夾渣現(xiàn)象出現(xiàn)造成的。焊瘤現(xiàn)象在橫焊、立焊等焊機(jī)誒施工中相對(duì)較多。焊瘤的出現(xiàn)關(guān)鍵還是因?yàn)楹附宇~工藝和手法不當(dāng)，進(jìn)而引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。

2.5 未焊透或咬邊

在鋼結(jié)構(gòu)焊接施工中，無(wú)論是出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象還是咬邊問(wèn)題，原因與母材局部未有效熔合，坡口設(shè)計(jì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，以及焊絲角度不正確等與密切關(guān)聯(lián)。而咬邊問(wèn)題的出現(xiàn)，很大程度上是由于母材融化，但是焊縫技術(shù)沒(méi)有能夠很好地予以補(bǔ)充，這與電流相對(duì)偏大以及焊條操作角度不當(dāng)有關(guān)。

2.6 夾渣與氣孔質(zhì)量

夾渣問(wèn)題的出現(xiàn)，大多是因?yàn)楹笇有螤畈患眩驴诮嵌炔划?dāng)?shù)脑蛟斐傻?而氣孔的出現(xiàn)，則與焊接部位的清潔程度不佳，焊條與焊劑未按照相關(guān)要求予以保溫和烘干，導(dǎo)致施工工藝穩(wěn)定性不佳。

3 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工常見(jiàn)問(wèn)題的處理方法

3.1 具備變形防范措施

在施工過(guò)程中，要想有效防范局部変形，需要首先針對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的構(gòu)建展開科學(xué)布置，確保焊縫的均勻性符合要求，并且保證構(gòu)建剛度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外在焊接施工的過(guò)程中，務(wù)必要遵循標(biāo)準(zhǔn)的焊接順序展開焊接。對(duì)于出現(xiàn)了局部變形的鋼構(gòu)件，如果變形情況相對(duì)輕微，可以采用火焰矯正方式來(lái)實(shí)施糾正;如果變形狀況較為嚴(yán)重，則需要以千斤頂烘烤矯正。另外也可以采用局部反變形處理，如在構(gòu)建加工平臺(tái)上采用一定的限制變形措施，從而達(dá)到防變形的目的。

3.2 側(cè)彎扭曲防范措施

要想在焊接施工中預(yù)防側(cè)彎扭曲，則必須要從多個(gè)角度展開預(yù)防。首先在焊接作業(yè)之前必須要對(duì)施工平臺(tái)的水平型展開有效地檢查，確保其符合施工標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)在構(gòu)建運(yùn)輸過(guò)程中，務(wù)必要保障受力均勻性，以免側(cè)應(yīng)力過(guò)

大造成變形。另外在構(gòu)建拼裝作業(yè)中，要重視基準(zhǔn)面的水平性，并嚴(yán)格保證下料尺寸的準(zhǔn)確性。對(duì)于出現(xiàn)了側(cè)彎的構(gòu)建，火焰烘烤結(jié)合千斤頂同樣是非常有效的矯正處理;如果扭曲的程度相對(duì)較大，可以首先以火焰打開主焊縫，對(duì)翼縫實(shí)施矯正。通過(guò)上述方法，可以在很大程度上對(duì)側(cè)彎扭曲

實(shí)施處理。

3.3 焊縫裂紋防范

焊接施工中對(duì)于焊縫裂紋的防范至關(guān)重要。首先務(wù)必要對(duì)焊件材質(zhì)展開全面檢查，確保其質(zhì)量符合焊接要求，尤其是要保證硫、磷含量在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。其次要選擇與母材相匹配的焊接材料以及焊劑，從而為保證焊接質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。

操作過(guò)程中務(wù)必要設(shè)置科學(xué)合理的定位點(diǎn)焊接數(shù)量，并且要嚴(yán)格禁止在變形狀況下強(qiáng)行焊接。此外要盡量降低焊接應(yīng)力，保證焊接的順序符合相關(guān)要求。還有，在低溫焊接、厚鋼材焊接的過(guò)程中，務(wù)必要母材實(shí)施充分的預(yù)熱;焊接結(jié)束以后要對(duì)其采取有效的保溫措施，避免其溫度驟然降低。對(duì)于出現(xiàn)的焊接裂縫，可以直接至裂縫位置采用氣弧刨將其消除，然后再重新實(shí)施焊接。

3.4 焊瘤防范

要防范焊瘤的出現(xiàn)，主要是要通過(guò)保證電流的穩(wěn)定性、同時(shí)盡量加快焊接速度，這樣也能夠保證熔池溫度得到有效的控制。另外焊接過(guò)程中必須要做好焊池的控制。

3.5 未焊透與咬邊的防范

避免未焊透與咬邊，最好能夠采用大電流焊接;如果是角焊縫施工，則應(yīng)當(dāng)避免使用直流電源。此外，務(wù)必要注意坡口的清潔度滿足要求。另外，要防止出現(xiàn)咬邊，還需要控制好電流與焊速，保證施工流程的正確性。焊接過(guò)程中要控制好焊條，不可產(chǎn)生太長(zhǎng)的電弧。

3.6 夾渣與氣孔的防范

首先必須要保證坡口的清潔度;其次盡量采用大電流焊接，盡量保證短電弧，同時(shí)使電弧停留時(shí)間盡量得到延長(zhǎng)。對(duì)于出現(xiàn)的夾渣問(wèn)題，如果過(guò)于嚴(yán)重則需要將其刨去，然后重新焊接。對(duì)于氣孔問(wèn)題的防范，還需要注意對(duì)焊條和焊機(jī)的保溫和烘烤。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于鋼構(gòu)件來(lái)說(shuō)，焊接施工工藝直接決定了工程的施工質(zhì)量。因此，在施工過(guò)程中務(wù)必要嚴(yán)格按照施工工藝要求展開施工，同時(shí)做好質(zhì)量控制措施，這樣才能夠更好的保障整體工程質(zhì)量。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接主要施工工藝、常見(jiàn)問(wèn)題、防范措施展開簡(jiǎn)要論述，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)者有所幫助。

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