建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及防治措施

董文靜

摘?要： 建筑鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、抗震性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，所以在建筑工程當(dāng)中的應(yīng)用范圍非常廣泛。設(shè)計(jì)理念以及建筑鋼結(jié)構(gòu)的改變加大了焊接工作的難度，這就導(dǎo)致很多焊接都存在缺陷，因此需要分析焊接裂紋的產(chǎn)生原因，提高建筑質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 建筑鋼結(jié)構(gòu);焊接裂紋;產(chǎn)生機(jī)理;防治措施

【中圖分類號(hào)】TU391?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.169

引言：隨著大跨度建筑的興起，鋼結(jié)構(gòu)越來越多地應(yīng)用于建筑工程中，特別是大型的工業(yè)廠房。近幾年，建筑行業(yè)中提倡使用裝配式鋼結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接作業(yè)，所有構(gòu)件在工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)直接通過螺栓連接，避免焊接過程中焊接變形和裂紋對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。但對(duì)于裝配式鋼結(jié)構(gòu)存在不足之處，其對(duì)加工的精度要求極高，螺栓孔錯(cuò)位將導(dǎo)致構(gòu)件無法連接，將焊接應(yīng)用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程中可有效地減少施工難度，部分螺栓連接部分焊接，可提高施工效率的同時(shí)解決構(gòu)件無法連接的問題。

1?建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的特征及產(chǎn)生機(jī)理

1.1?層狀撕裂

層狀撕裂的位置形態(tài)的特點(diǎn)包括：一是層狀撕裂會(huì)沿著焊接熱影響區(qū)域進(jìn)行分布，主要是由于這一區(qū)域具有較長(zhǎng)的拉伸應(yīng)力，非金屬交雜物分布進(jìn)行擴(kuò)散成為出現(xiàn)的層狀撕裂。第二起裂點(diǎn)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。

1.2?冷裂紋

焊接后冷卻會(huì)產(chǎn)生裂縫，通常不會(huì)顯示在焊接上，且具有一定程度的匿名性。：冷裂紋的出現(xiàn)是由連接約束、鋼的硬倒角和焊縫的氫量引起的。鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力包括熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力（也稱為“受約束應(yīng)力”），這些應(yīng)力可能導(dǎo)致應(yīng)力過大而斷裂。鋼的硬化坡度較大時(shí)也會(huì)導(dǎo)致裂縫。氫含量過高可能導(dǎo)致裂縫。也就是說，當(dāng)金屬發(fā)生故障時(shí)，金屬的正面會(huì)產(chǎn)生固定應(yīng)力，導(dǎo)致大量的氫氣積聚。當(dāng)氫含量過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致更大的應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致更大的裂縫。

1.3?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(dǎo)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(dǎo)致受熱面出現(xiàn)了失衡的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象導(dǎo)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(gè)溫度導(dǎo)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(dǎo)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(huì)導(dǎo)致金屬的化合物來不及擴(kuò)散，同時(shí)形成了局部晶界，這一晶界液化導(dǎo)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(duì)結(jié)晶施加了力的作用，從而產(chǎn)生了失塑裂紋.

2?建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的防治措施

2.1?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(dāng)加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊件的質(zhì)量檢查工作，這樣能夠在第一時(shí)間內(nèi)避免焊后開裂的情況，減少冷裂紋等的出現(xiàn)。針對(duì)出現(xiàn)裂紋的工件應(yīng)當(dāng)及時(shí)分析其中存在的問題，修改焊接方案，及時(shí)止損。在焊接的過程中也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保施工人員嚴(yán)格地按照相關(guān)的流程進(jìn)行操作，確保焊接的規(guī)范性。焊接人員應(yīng)當(dāng)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(dāng)?shù)姆乐未胧?，控制好焊接工藝，減少裂紋的出現(xiàn)。

2.2?合理的焊接方法

選擇合理的焊接方法對(duì)控制焊接變形有著直接的影響，就能量密度來說，選用能量密度較高的焊接方法可有效減少焊接變形。當(dāng)焊接熱輸入較小時(shí)，其引起的焊接變形可得到一定的控制，但焊接熱輸入過小將導(dǎo)致焊接效率的降低。為減小因焊接溫度場(chǎng)引起的變形，可選擇跳焊或者逐步退焊的方式進(jìn)行。

2.3?層狀撕裂的防治措施

層狀裂紋部分是匿名的，因?yàn)樗鼘儆趦?nèi)部裂紋，從外部看不到，也無法通過專業(yè)儀器識(shí)別。這使得修復(fù)變得更加困難。因此，積極避免層裂是提高建筑質(zhì)量的必要條件。首先選擇高質(zhì)量的鋼材料，并確保鋼的強(qiáng)度符合您的要求。第二，設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)時(shí)，請(qǐng)?zhí)貏e注意接合形式的選取，并相應(yīng)地設(shè)計(jì)起槽熔接的造型，以減少接合的受約束和拉伸應(yīng)力。此外，應(yīng)選擇合適的焊接工藝，并降低預(yù)熱溫度、加熱溫度和降低凸度。您也可以使用多個(gè)焊接平面來降低層裂的風(fēng)險(xiǎn)。

2.4?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。控制好母材中所含有的雜質(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(diǎn)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(duì)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).

2.5?冷裂紋的防治措施

為了減少冷彎筋的形成，首先必須嚴(yán)格控制鋼材的選用和使用，碳含量較低的鋼材的強(qiáng)度較好，因?yàn)閺?qiáng)度較高。第二，您必須控制焊接材料的選取，使用穩(wěn)定良好的固定焊接材料，同時(shí)確保焊接材料包含較少的氫，并減少對(duì)各個(gè)接頭的影響。環(huán)境濕度應(yīng)保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi);在使用前先烘干焊料;在焊接母機(jī)和焊接前，應(yīng)清潔材料和臉部的污染。最后，應(yīng)增加焊接技術(shù)，并考慮每個(gè)焊接細(xì)節(jié)。

結(jié)束語：總而言之，在焊接過程中，由于各個(gè)裂紋所產(chǎn)生的機(jī)理并不相同，因此需要焊接人員嚴(yán)格把控施工重點(diǎn)、焊接特點(diǎn)以及在焊接過程中的影響因素。選擇適當(dāng)?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。

參考文獻(xiàn)

[1]?馬晉芳.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及防治措施[J].江西建材，2020（08）：126+128.

[2]?張鱺.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理和解決途徑[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2019（11）：46.

[3]?胡美玉.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的產(chǎn)生機(jī)理及防治措施[J].四川水泥，2016（08）：284.