鋼結(jié)構(gòu)工程冬季低溫焊接技術(shù)分析與探討

沈洪劍

摘 要：低溫焊接是鋼結(jié)構(gòu)工程在建設(shè)過程中需要注重的一種問題，低溫焊接會對鋼結(jié)構(gòu)工程造成一定的影響，所以需要對其對策進行分析，討論焊工防護以及適應(yīng)性訓(xùn)練，這樣才能保證焊接設(shè)備的穩(wěn)定性，避免低溫焊接對鋼結(jié)構(gòu)工程的總體質(zhì)量造成影響。本文中對低溫焊接技術(shù)特點進行分析，總結(jié)出建筑鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接的成套施工技術(shù)，并將其應(yīng)用于實踐中，旨在為我國鋼結(jié)構(gòu)工程冬季低溫焊接提供一定的幫助和參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)工程;低溫焊接;焊接技術(shù);工程建設(shè)

冬季焊接會在低溫的狀況下導(dǎo)致焊接工程的質(zhì)量受到影響，在傳統(tǒng)的施工理論中認為冬季施工需要盡可能降低焊接工程的操作，同時也有部分研究人員認為冬季根本就不適合進行鋼結(jié)構(gòu)或其他的焊接施工，但總體來說，冬季低溫狀況下是否適合進行焊接施工，在目前還沒有形成完整的定論和理論體系。本文中對鋼結(jié)構(gòu)工程的冬季低溫焊接技術(shù)進行簡要分析探究了鋼結(jié)構(gòu)工程低溫狀況下焊接存在的問題，并分析冬季低溫焊接的可行性。

一、低溫焊接技術(shù)的工程特點

（一）提高環(huán)境溫度

由于冬季環(huán)境溫度較低，這也會導(dǎo)致焊接過程中的焊接穩(wěn)定性降低，所以需要在工作過程中盡可能提高焊接部位的周圍環(huán)境溫度，尤其是焊接材料本身的溫度和加強后熱工藝的處理，其主要目的是保證低溫焊接的穩(wěn)定性和成功率，避免環(huán)境溫度對焊接質(zhì)量和焊接口造成的影響。

（二）重視預(yù)熱溫度以及層間溫度

在現(xiàn)代化的低溫焊接技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)在進行焊接時，想要保證低溫焊接的穩(wěn)定性和質(zhì)量，良好的預(yù)熱溫度設(shè)置會直接影響焊接工程的強度和穩(wěn)定性，尤其是在進行厚板焊接時，低溫環(huán)境會極大的影響焊接材料的強度和穩(wěn)定性，所以做好預(yù)熱溫度的控制是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。如果在低溫環(huán)境下不對焊材進行預(yù)熱或不進行有效的承接溫度控制，必然會對焊縫的綜合指標(biāo)造成影響，這是由于環(huán)境溫度和材料溫度同時較低，會加速焊縫的冷卻，導(dǎo)致焊縫中存在孔隙而影響最終的焊接質(zhì)量。

（三）選擇具有良好抗裂性能的焊接材料

由于在低溫焊接過程中焊接材料以及焊縫部位會出現(xiàn)冷、熱裂紋的情況，這也是導(dǎo)致在低溫環(huán)境下進行焊接，出現(xiàn)質(zhì)量問題的主要因素，所以在進行焊接材料的選擇時，不僅應(yīng)當(dāng)盡可能保證材料的強度，還需要選擇具有良好抗裂性能的材料，使材料在低溫焊接過程中不會出現(xiàn)裂紋或盡可能減少裂紋的產(chǎn)生，進而達到控制質(zhì)量的效果。

（四）做好后熱和保溫緩沖

低溫焊接過程中影響焊接質(zhì)量的主要因素是在完成焊接后，由于環(huán)境溫度過低會導(dǎo)致焊縫部位的冷卻速度較快，所以在焊接完成后，需要在一定時間內(nèi)保持焊縫部位的溫度，做好保溫、緩沖冷卻的操作，盡可能增加焊縫的冷卻時間，使焊縫在冷卻過程中能夠逐漸冷卻，而不是受環(huán)境影響，突然冷卻，這種方式能夠有助于降低裂紋的發(fā)生，保證焊縫的穩(wěn)定性。

二、低溫焊接技術(shù)的施工原理

在低溫狀況下進行焊接，焊縫在完成焊接后的冷卻速度相較于正常情況下來說會出現(xiàn)明顯增加的情況，會導(dǎo)致t8/5下降的情況發(fā)生，焊接部位的晶粒度會出現(xiàn)增大的情況，而焊接部位的裂紋對于低溫的敏感性也會增加。

鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)置過程會在不同因素的影響下出現(xiàn)拘束度較大的情況，在這種狀況下進行焊接時，如果冷卻速度較快，會出現(xiàn)焊縫金屬出現(xiàn)偏析的情況，而在材料的實際應(yīng)用過程中，如果拉應(yīng)力作用較強，就會導(dǎo)致焊縫偏析部位出現(xiàn)結(jié)晶裂紋，屬于一種熱裂紋形式。冷裂紋延遲效應(yīng)增加，則會導(dǎo)致金屬在冷卻過程中其中的游離氫溶解度降低，氫透出的時間較短，就會導(dǎo)致在金屬中出現(xiàn)較多的殘留，導(dǎo)致金屬內(nèi)部存在較多的氫元素，進一步增加了金屬的脆性。如果材料的工作溫度與材料脆性轉(zhuǎn)變，溫度相比明顯更低，就會導(dǎo)致拉應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力共同作用，而影響結(jié)構(gòu)的靜載強度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)無法正常承受相應(yīng)的重量。

如果在進行低溫焊接時，沒有做好材料的預(yù)熱，就會導(dǎo)致在相同的焊接溫度下影響實際的焊接效果，在低溫狀況下進行焊接的質(zhì)量相較于常溫下來說明顯更低，同時不良的溫度也會影響t8/5。而建筑鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接技術(shù)不僅基于以上規(guī)律，還需要根據(jù)實際狀況進行分析，由于焊縫部位的工作狀況會受到環(huán)境、濕度、溫度等多個方面的影響，導(dǎo)致工況出現(xiàn)極大的差異，所以照搬實驗中的不同工藝操作，不僅難以獲得較好的焊接效果，甚至還能適得其反而影響鋼結(jié)構(gòu)焊接的質(zhì)量。所以在實際工作建設(shè)時，想要進行低溫焊接，不僅需要防止冷裂紋的發(fā)生，還需要防范，由于結(jié)構(gòu)拘束度較大而增大冷卻速度，在應(yīng)力的作用下產(chǎn)生熱裂紋。

在施工過程中，需要通過對以下原則進行注重來改善低溫焊接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：1.在進行焊接時，首先根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)和材料的特點，合理對焊接順序進行調(diào)節(jié)，盡可能減少在焊接過程中的殘余應(yīng)力，避免出現(xiàn)熱裂紋的情況。2.按揭工作在開展前，需要盡可能了解焊接鋼材的自身特點，通過剛才的性質(zhì)設(shè)置不同的預(yù)熱方案，并盡可能提高焊縫周圍的環(huán)境溫度，通過這種方式使焊接完成后的冷卻速度保持正常，借此提高焊縫的綜合指標(biāo)，避免出現(xiàn)裂紋和孔洞。3.在對材料進行預(yù)熱時，無論是預(yù)熱溫度還是預(yù)熱范圍，都需要按照相關(guān)規(guī)范和要求進行設(shè)置，所以正確選擇預(yù)熱方式，對于裂紋的控制和材料的保護來說有積極意義。相較于傳統(tǒng)的火焰加熱來說，現(xiàn)代化的電加熱能夠使受熱部位更為均勻，避免由于火焰加熱出現(xiàn)的局部受熱，導(dǎo)致局部的溫度過高，引發(fā)接頭部位出現(xiàn)更多的附加應(yīng)力。再進行加熱時，需要盡可能保證材料不同區(qū)域升溫溫度和總體溫度均勻、可控，避免出現(xiàn)材料溫度過高的情況。而在進行整體結(jié)構(gòu)焊縫預(yù)熱時，需要注重受熱的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)構(gòu)件變形的狀況。所以無論是對于厚板焊接還是普通焊接，在低溫焊接的背景下，都需要采用電加熱的方式對材料進行加熱，以保證焊接的效果。

三、低溫焊接過程中的操作要點

焊接方式、焊接材料以及焊接部位在進行選擇時，需要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體環(huán)境狀況和焊接需求進行調(diào)整，由于焊接金屬的性能與組織形態(tài)有較為密切的關(guān)系，所以在進行焊材的選配時，需要在滿足金屬強韌度的基礎(chǔ)上，保證金屬能夠耐受低溫焊接，通過對焊接金屬硅合金化程度進行調(diào)整來保證焊接質(zhì)量。想要保證焊接金屬的質(zhì)量，就需要與焊接規(guī)范相互配合，使金屬在焊接過程中產(chǎn)生針狀鐵素體，這樣能夠使焊縫保持足夠的強韌度，盡可能提高焊接工藝的應(yīng)用質(zhì)量，是工程建設(shè)的效果更為良好。

在現(xiàn)代工業(yè)研究中發(fā)現(xiàn)，在低溫焊接過程中，最為重要的控制要點就是預(yù)防冷裂紋的出現(xiàn)，而做好材料的預(yù)熱是避免冷裂紋出現(xiàn)的主要方式。而在進行預(yù)熱時，預(yù)熱溫度的選擇需要與環(huán)境溫度和鋼材強度等級進行聯(lián)合分析了解不同因素對焊接部位造成的影響，避免在預(yù)熱過程中出現(xiàn)受熱不均勻的情況，也不是預(yù)熱過程中溫度越高越好，其預(yù)熱溫度的規(guī)定需要參照我國相關(guān)技術(shù)規(guī)程進行分析，保著預(yù)熱的效果。

總結(jié)

低溫焊接會在一定程度上影響鋼材以及建設(shè)的穩(wěn)定性，通過對影響因素和對策進行分析，能夠保證焊接工作順利開展，使我國建筑鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接技術(shù)的質(zhì)量得到提升。這樣能夠保證我國的焊接技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，使我國建筑行業(yè)乃至科技發(fā)展中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的低溫焊接質(zhì)量得到改善。

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（作者單位：重慶建工工業(yè)有限公司）