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

田美云

摘? ? 要：輕鋼結(jié)構(gòu)件是一種全新的建筑工程施工材料，但發(fā)展非常迅速，在很多建筑領(lǐng)域都得到了有效應(yīng)用。就我國(guó)目前輕鋼結(jié)構(gòu)件發(fā)展現(xiàn)狀而言，仍然處于發(fā)展的初級(jí)階段，在制作工藝和焊接質(zhì)量控制方面都存在一定的不足，致使生產(chǎn)效率比較低，制作質(zhì)量及精度還有待提升，為保證我國(guó)輕鋼結(jié)構(gòu)件工程事業(yè)得到持續(xù)、健康的發(fā)展，開(kāi)展輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作工藝和焊接質(zhì)量控制分析和研究就顯得尤為必要。

關(guān)鍵詞：鋼構(gòu)件;焊接應(yīng)力;焊接技術(shù);難點(diǎn);控制措施

1? 引言

鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目作為當(dāng)前工程施工建設(shè)中重要的結(jié)構(gòu)部分之一，該結(jié)構(gòu)的使用對(duì)于整體上提升工程項(xiàng)目施工建設(shè)效率，促使一切建設(shè)工作向著科學(xué)化的方向發(fā)展，提升整體工程質(zhì)量建設(shè)穩(wěn)定性等方面起著非常重要的作用。但是，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工建設(shè)中，相關(guān)操作人員認(rèn)識(shí)到鋼結(jié)構(gòu)工程本身作為一項(xiàng)復(fù)雜的、需要團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)配合，才能夠促使鋼結(jié)構(gòu)施工操作按照操作方案落實(shí)，提升工程項(xiàng)目整體施工建設(shè)水平。那么，在鋼結(jié)構(gòu)施工操作中，焊接操作作為重要的一環(huán)，如果相關(guān)焊接工作未能及時(shí)完成，那么在很大程度上容易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)在后期運(yùn)行中出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，給工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生不良影響。因此，在現(xiàn)今鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目施工操作中，控制焊接技術(shù)是非常必要的。

2? 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接技術(shù)重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

鋼結(jié)構(gòu)工程在實(shí)際焊接工作中，一方面，由于外部熱力作用在焊接過(guò)程中存在不均勻現(xiàn)象，在很大程度上容易引起外部應(yīng)力的變化，造成焊接變形異常;另一方面，焊接工作人員操作技術(shù)水平低，沒(méi)有結(jié)合焊接工作控制焊接應(yīng)力，焊接操作過(guò)程中存在不熟悉現(xiàn)象，同樣會(huì)造成焊接裂紋、氣泡等不良現(xiàn)象。針對(duì)以上問(wèn)題，在實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)工程焊接中，做好焊接變形控制，提升焊接質(zhì)量，減少氣泡和縫隙的出現(xiàn)是非常必要的。

3? 鋼結(jié)構(gòu)工程焊接管控措施分析

3.1? 焊接工藝確定

根據(jù)工程實(shí)際情況，鋼材截面尺寸相對(duì)較大，并設(shè)置較深的坡口，同時(shí)鋼板厚度較大，在焊接作業(yè)時(shí)伴隨有明顯的應(yīng)力，極容易引發(fā)應(yīng)力變形現(xiàn)象。對(duì)此，需充分考慮多種焊接溫度施工狀況，探尋在不同條件下焊接工藝的應(yīng)用效果。具體至本工程中，采取的是橫焊與平焊的方式，施工中遵循多層多道焊接的原則。鋼板厚度相對(duì)較大，經(jīng)焊接作業(yè)后易形成寬度較大的焊縫，相較之下以始端、終端兩部分的焊縫長(zhǎng)度最大，在缺乏合理技術(shù)措施的情況下，將在面層與根部差產(chǎn)生明顯的溫差現(xiàn)象。對(duì)此，在負(fù)溫度情況下，結(jié)束焊接作業(yè)后需要展開(kāi)自檢。關(guān)于后熱溫度的檢測(cè)，此處采取的是溫測(cè)儀檢測(cè)的方式，以便獲得較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。

3.2? 減少焊接應(yīng)力集中

在鋼結(jié)構(gòu)焊接中，為了有效控制焊接應(yīng)力，首先，工程人員可以通過(guò)改變焊接材料處理。比如，焊接可以選擇S、P較高的材料，這樣能夠有效避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)不良裂縫現(xiàn)象。其次，有效控制整個(gè)焊接工藝。焊接工藝控制工作進(jìn)行中，控制焊接的電流和一次性焊接的速度，尤其焊接速度的有效控制，這樣才能夠?yàn)闊崃繉?shí)現(xiàn)持續(xù)性的傳遞奠定基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)應(yīng)力過(guò)度集中的不良現(xiàn)象。最后，工程人員在焊接之前進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)熱處理和焊接完成后做好相應(yīng)的冷處理也是非常必要的。通過(guò)以上兩個(gè)方面的操作，能夠有效控制焊接出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

3.3? 高強(qiáng)鋼高效焊接對(duì)焊接材料的需求

盡管高強(qiáng)鋼的整體性能較好，但相比于低合金鋼而言，更要注重焊接材料的選擇，現(xiàn)階段以ER50與ER55級(jí)材料為宜。部分情況下，高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度等級(jí)相對(duì)更高，需確保焊材強(qiáng)度，同時(shí)要適當(dāng)加大強(qiáng)度配比。例如：若高強(qiáng)鋼屈強(qiáng)比≥0.85，在對(duì)此類材料焊接時(shí)以低氫型焊接材料為宜，且為了避免鋼材與焊材焊接不同步的問(wèn)題，所用鋼材的抗拉強(qiáng)度也是重要的考慮因素，當(dāng)達(dá)到800MPa時(shí)不允許使用低強(qiáng)匹配焊材。而在后續(xù)高強(qiáng)鋼焊接材料研發(fā)工作中，主要突破方向便是高強(qiáng)鋼焊縫金屬合金化，將焊接材料作為過(guò)渡途徑，實(shí)現(xiàn)合金元素的有效轉(zhuǎn)移，使其進(jìn)入到焊縫金屬內(nèi)。

3.4? 反變形焊接

輕鋼結(jié)構(gòu)件在拼裝時(shí)，需要通過(guò)焊接工藝試驗(yàn)，最大限度地降低焊接變形，促使輕鋼結(jié)構(gòu)件向焊接變形的反方向進(jìn)行預(yù)變形測(cè)量。此種方法需要進(jìn)行試驗(yàn)，并合理調(diào)整焊接標(biāo)準(zhǔn)，按照焊縫的實(shí)際設(shè)計(jì)要求，選擇規(guī)格及材質(zhì)相同的輕鋼結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接試驗(yàn)，以確定焊角的高度、焊接形式、焊縫形式等。等冷卻到室溫后，再測(cè)量翼板變形量，以測(cè)量值作為壓制反變形的參數(shù)。然后在翼板中心線上用壓力機(jī)壓出變形量的具體數(shù)值，保證兩端呈現(xiàn)上翹狀態(tài)，用以抵消焊接時(shí)形成的變形量。

3.5? 焊接應(yīng)力的消除

焊接過(guò)程中易形成應(yīng)力，為避免這一現(xiàn)象，需注重如下內(nèi)容。常規(guī)構(gòu)件較可行的是焊后錘擊方法要求構(gòu)件處于受熱狀態(tài)，此時(shí)利用手錘多次敲擊焊縫（此操作應(yīng)注重對(duì)稱性與均勻性），可達(dá)到焊縫收縮補(bǔ)償?shù)男Ч?，從而控制焊接殘余?yīng)力。局部加熱方法通過(guò)對(duì)焊縫周邊進(jìn)行加熱可達(dá)到消除殘余應(yīng)力的效果。關(guān)鍵性構(gòu)件較可行的是焊后熱處理方法將焊件放置在爐中并采取加熱措施，使其達(dá)到特定溫度后再冷卻，此方式的應(yīng)用效果較好，且得到了廣泛應(yīng)用。不同材料的回火溫度存在差異。

3.6? 嚴(yán)格控制裝配和焊接順序

第一，輕鋼結(jié)構(gòu)件制作時(shí)平臺(tái)要具有標(biāo)準(zhǔn)水平面和標(biāo)準(zhǔn)剛度，至少要保證構(gòu)件在自重壓力作用下，不下沉、不失穩(wěn)，保證輕鋼結(jié)構(gòu)件具有足夠的平直度。對(duì)于截面呈現(xiàn)對(duì)稱的輕鋼結(jié)構(gòu)件，在裝配時(shí)要嚴(yán)格遵循先整體裝配再焊接的原則，并且焊接時(shí)要采用對(duì)角焊接方法。第二，以合適的焊接順序一次完成。對(duì)于屋架端部的基座、桁架、屋架的天窗架支和承板應(yīng)預(yù)先拼焊成部件，矯正后再拼裝到桁架和屋架上，桁架和屋架的焊接順序是先焊上、下弦連接板外側(cè)焊縫，然后焊上、下弦連接板內(nèi)側(cè)焊縫。第三，先焊接腹桿和連板的焊縫，再焊接腹桿、下弦、上弦之間的墊板。桁架的一面全部焊接完成后翻轉(zhuǎn)，再進(jìn)行另一面焊接工作，其焊接順序與屋架相同。采用手工焊時(shí)，應(yīng)同時(shí)安排4個(gè)焊工從上、下弦中間向兩端進(jìn)行對(duì)稱焊接。

3.7? 提升操作人員水平能力

首先要不斷完善焊接操作人員的職業(yè)教育培養(yǎng)體系，通過(guò)理論與實(shí)踐的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，大力開(kāi)展校企合作，要培養(yǎng)出一大批具備專業(yè)技術(shù)能力與一定焊接經(jīng)驗(yàn)的焊接職業(yè)人才。其次，要做好對(duì)焊接專業(yè)畢業(yè)生的崗前培訓(xùn)工作，要結(jié)合企業(yè)焊接工作或產(chǎn)品的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的培訓(xùn)，并用模擬件對(duì)培訓(xùn)情況進(jìn)行考核，考核合格的才能進(jìn)入實(shí)際操作崗位。這一步可以融入在校企合作中，企業(yè)可以先在職業(yè)院校中進(jìn)行選拔，選拔的學(xué)生可以提前進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行針對(duì)性的鋼結(jié)構(gòu)焊接訓(xùn)練，將崗前培訓(xùn)融入進(jìn)職業(yè)教育中，使學(xué)生能夠在學(xué)校與企業(yè)崗位之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。

4? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)際，分析了輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作工藝和焊接質(zhì)量控制。分析結(jié)果表明，輕鋼結(jié)構(gòu)件是目前鋼結(jié)構(gòu)工程施工的主要材料。為保證輕鋼結(jié)構(gòu)件制作質(zhì)量，需要從制作工藝、焊接質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面入手進(jìn)行嚴(yán)格控制。輕鋼結(jié)構(gòu)件的制作工藝包括切割、焊接、表面處理三個(gè)步驟，任何一個(gè)步驟控制不當(dāng)，都會(huì)影響總體施工質(zhì)量，需要嚴(yán)格按照輕鋼結(jié)構(gòu)件應(yīng)用情況，對(duì)各道工序嚴(yán)格控制。在焊接質(zhì)量控制時(shí)，可從做好施工前的準(zhǔn)備工作、反變形焊接、合理放樣和下料、嚴(yán)格控制裝配和焊接順序等方面同時(shí)入手，最大限度地保證輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作質(zhì)量。

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