淺論建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接關(guān)鍵技術(shù)

潘素玲

摘?要： 隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，焊接是建筑鋼結(jié)構(gòu)制造的主要生產(chǎn)工藝，焊接生產(chǎn)效率直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)制造成本。影響焊接制造效率關(guān)鍵在焊接工藝效率，包括高效焊接方法的應(yīng)用和焊接變形的控制兩個(gè)方面。通過對(duì)比中國(guó)制造2025背景下建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)效率，探討數(shù)字化焊接技術(shù)和數(shù)字化焊接變形預(yù)測(cè)方法在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用，指出焊接變形數(shù)值預(yù)測(cè)對(duì)于控制鋼結(jié)構(gòu)焊接變形以及提升焊接生產(chǎn)效率存在較大潛力。

關(guān)鍵詞： 建筑鋼結(jié)構(gòu);焊接;生產(chǎn)工藝

【中圖分類號(hào)】TU391?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【文章編號(hào)】1674-3733（2020）24-0158-01

引言：鋼結(jié)構(gòu)工程的施工速度較快，減少了鋼結(jié)構(gòu)工程的施工周期，在安裝的過程中也較為容易方便，給施工帶來了較高的便利性。鋼結(jié)構(gòu)工程具有極高的強(qiáng)度，在安裝樓層較高或者跨度較大的建筑能夠取得更好的建筑效果。但是，我國(guó)很多實(shí)際的施工人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程的認(rèn)識(shí)較為淺顯，無法真正的掌握鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接要點(diǎn)，給鋼結(jié)構(gòu)工程最終的質(zhì)量造成了一定的影響。因此，為了提升建筑的施工質(zhì)量，必須要在鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接部分進(jìn)行嚴(yán)格的控制和掌控，保證鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)和建筑技術(shù)的不斷更新。

1?鋼結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)工程是一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)類型，雖然具有較好的優(yōu)勢(shì)，但是同時(shí)也有些許的缺點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，并且塑性和韌性都極好，可以在跨度大、承載要求強(qiáng)的建筑工程種使用，能夠明顯提升鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)工程在一般的條件下都不會(huì)受到較大的影響，因此變形的效果也較小，不會(huì)影響到建筑工程的整體質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)工程也有一定的缺點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)工程所使用的材料都為鋼材，因此耐腐蝕性較差，特別是在一些薄壁的構(gòu)建過程中，鋼結(jié)構(gòu)工程極其容易受到腐蝕。在后續(xù)的建筑維護(hù)過程中，需要使用更多的物品進(jìn)行除銹，所使用的資金也會(huì)有所增加。鋼結(jié)構(gòu)工程的耐火程度也較弱，一旦發(fā)生火災(zāi)會(huì)給建筑工程帶來嚴(yán)重的危害。

2?鋼結(jié)構(gòu)工程焊接質(zhì)量控制的基本方法

為了確保鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接質(zhì)量，必須要將質(zhì)量控制貫穿在鋼結(jié)構(gòu)的每一個(gè)加工制造環(huán)節(jié)中，在人員培訓(xùn)、設(shè)備配置、材料準(zhǔn)備、實(shí)際操作等多種因素都要進(jìn)行很嚴(yán)格的控制和把關(guān)。鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接質(zhì)量控制還包括使用科學(xué)化的流程進(jìn)行加工，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行可靠的試驗(yàn)，檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)工程是否具有安全性和實(shí)用性。

2.1?對(duì)焊接人員的資質(zhì)進(jìn)行管理

鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接是由專業(yè)的焊接技術(shù)人員所操作的，是一項(xiàng)較為特殊的職業(yè)，具有一定的工作風(fēng)險(xiǎn)，需要焊接人員擁有較強(qiáng)的專業(yè)能力。因此，當(dāng)企業(yè)在招聘鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接人員時(shí)，需要對(duì)焊接人員進(jìn)行技術(shù)考試，要求焊接人員擁有相應(yīng)的從事資格證。對(duì)于沒有接受過專業(yè)技能培訓(xùn)的焊接人員一律不予以雇傭，即使通過了技術(shù)考試也不也能讓這些人員進(jìn)行上崗作業(yè)。建筑企業(yè)可以根據(jù)在崗的鋼結(jié)構(gòu)工程焊接人員進(jìn)行人員數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)焊接人員進(jìn)行及時(shí)的培訓(xùn)和技術(shù)考核，根據(jù)考核結(jié)果對(duì)焊接人員的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更改。如果焊接人員的技術(shù)能力有所提升，可以將績(jī)效獎(jiǎng)金做為相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)焊接人員對(duì)于培訓(xùn)活動(dòng)的積極性。

2.2?設(shè)計(jì)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

為了保證鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接質(zhì)量，可以設(shè)計(jì)一項(xiàng)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，能夠?yàn)楹附咏宇^是否符合質(zhì)量要求提供重要的憑據(jù)。在進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)之后，相關(guān)技術(shù)人員可以根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果來設(shè)計(jì)焊接工藝指導(dǎo)書，為鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如果建筑企業(yè)第一次選擇某種鋼材以及焊接材料之后，必須要首先進(jìn)行焊接工藝的評(píng)定試驗(yàn)，并將評(píng)定的最終結(jié)果和報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行保存。如果缺乏焊接工藝指導(dǎo)書的指導(dǎo)和干預(yù)，會(huì)使焊接人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)工程焊接時(shí)受到外界因素的影響，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量下降。

3?高效焊接技術(shù)應(yīng)用

早期建筑鋼結(jié)構(gòu)主要采用焊條電弧焊，效率低下，且對(duì)焊工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)依賴程度高。提高焊接生產(chǎn)效率，一方面提高熱輸入率，另一方面提高自動(dòng)化程度。采用鋼強(qiáng)度一般在195-420MPa之間，由于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)和超高層建筑結(jié)構(gòu)，高性能鋼在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，高強(qiáng)鋼因減少自重和工時(shí)。自20世紀(jì)80年代，高效焊接方法開始推廣使用。如電渣焊、多絲埋弧焊、CO2氣體保護(hù)焊等引入鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)，雙絲貼角埋弧焊的H型鋼生產(chǎn)線，焊接規(guī)范參數(shù)穩(wěn)定，焊接缺陷如氣孔以及裂紋比例低，焊縫成形美觀，極大地提高了鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。埋弧焊特別是雙絲、多絲埋弧焊顯著提高熱源效率，熔深淺，焊接缺陷少。但由于熱量輸入大，開裂敏感性增大。特別是對(duì)大跨度鋼結(jié)構(gòu)中，大厚度柱梁結(jié)構(gòu)為高強(qiáng)鋼材料時(shí)，裂紋敏感性顯著增加。對(duì)于厚板鋼結(jié)構(gòu)，制定焊接工藝時(shí)，將焊接熱輸入作為要點(diǎn)，只要控制合理，箱形鋼柱、梁結(jié)構(gòu)外板厚度達(dá)到數(shù)十毫米和超高層鋼柱節(jié)點(diǎn)處鋼板厚度達(dá)200mm。雙絲大電流埋弧焊工藝，兩根焊絲總電流值可達(dá)4000A，一道焊接即可完成。試驗(yàn)表明，焊接國(guó)產(chǎn)Q420及以下強(qiáng)度各鋼種單絲或多絲埋弧焊可以保證焊接質(zhì)量。

4?焊接變形控制技術(shù)

針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中經(jīng)典結(jié)構(gòu)形狀，利用其幾何對(duì)稱性，加以對(duì)稱焊接，是鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)主要焊接變形控制方法。如常見H型、T型鋼柱梁結(jié)構(gòu)，中性軸關(guān)于幾何中心對(duì)稱，焊縫關(guān)于中性軸布置，因而采用對(duì)稱焊接順序控制焊接變形。車間內(nèi)施工一般采用埋弧自動(dòng)焊雙側(cè)對(duì)稱焊接實(shí)現(xiàn)，建筑現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)焊縫焊接則采用雙側(cè)分段對(duì)稱施焊，將長(zhǎng)焊縫分為多段，各段由焊工同步施焊完成。對(duì)于焊縫相對(duì)于中性軸不對(duì)稱構(gòu)件的焊接順序，雖然規(guī)范中有定性說明合理的焊接順序，然而對(duì)具體變形量和減小變形量的提供無法明確，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)焊接變形難以準(zhǔn)確控制。采用數(shù)值仿真技術(shù)，通過提前預(yù)測(cè)不同焊接工藝和順序下的焊接變形，使最終構(gòu)件的變形和收縮最小，為反變形和焊接順序優(yōu)化提供數(shù)據(jù)。

結(jié)語：在鋼結(jié)構(gòu)工程的施工過程中，焊接工序?qū)儆跇O其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是保障鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要因素。通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接工序進(jìn)行質(zhì)量控制，可以提升鋼結(jié)構(gòu)工程的產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)后期的施工實(shí)施也有重要的保證作用。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接工序來看，在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)工程焊接過程中容易出現(xiàn)焊接的缺陷，或者殘余某些應(yīng)力導(dǎo)致局部缺陷的出現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)工程如果施工質(zhì)量下降會(huì)導(dǎo)致建筑出現(xiàn)部分變形的狀況，如果損壞較為嚴(yán)重還會(huì)影響建筑整體的安全，一旦出現(xiàn)斷裂或者塌陷的問題，會(huì)影響到人們的生命安全。因此在鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接過程中，必須對(duì)焊接工序進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，讓鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接效果達(dá)到質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)

[1]?孫朋，陳振明，戎澤振，喻祥發(fā)，陳斌.復(fù)雜超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)建造關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2019，48（20）：30-34.