鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點、難點及控制措施

石成玉

【摘 要】在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計以及施工中，設(shè)計越來越新穎，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)的重點和難點尤為重要?；诖耍疚尼槍ο嚓P(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;控制

1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)點以及缺點分析

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，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

在實際的鋼結(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：在實際的焊接中，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)場的時候也要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，需要按照批號進(jìn)行試驗檢測并記錄，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，這點需要引起重視。

3.2 母材材質(zhì)的影響

主要包含以下幾點：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，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

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?？刂葡到y(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，所以這項技術(shù)還沒有實質(zhì)性的突破?？梢钥闯觯挥凶顬橄冗M(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。此項技術(shù)的研究主要應(yīng)用在于以下幾點：（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位和實際點位不符的情況，也可以起到很好的糾偏作用，再通過編輯好的程序進(jìn)行多點電弧點位定位，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。這項技術(shù)可以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但是此項技術(shù)在設(shè)計階段、加工等階段都需要根據(jù)實際情況進(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)驗證，如果符合標(biāo)準(zhǔn)才可以加以推廣使用，所以說這項技術(shù)在短期內(nèi)是很難實現(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。

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，還要堅持焊縫量越少的原則，因為焊縫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。同時還要堅持對稱原則，中和軸周圍的焊縫必須盡可能平衡，以減少變形的發(fā)生。

5.2 控制焊接殘余應(yīng)力

在進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力的時候，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。最為主要的一點是要做好技術(shù)交底工作，在工程實施中需要嚴(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。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。這是因為焊接金屬在冷卻過程中會產(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。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，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

在實際的焊接工程中，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進(jìn)行設(shè)計，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)計和評定，將最終的結(jié)果以及報告進(jìn)行記錄保存和整理。如果在實際的工程中，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，需要對焊接重點和難點進(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，從而滿足整個工程的質(zhì)量。

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（作者單位：赤峰至善壓力管道安裝有限公司）