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

李吉祥

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步帶動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展，當(dāng)前，建筑鋼結(jié)構(gòu)的焊接很容易受到鋼材料結(jié)構(gòu)、元素含量、拉伸應(yīng)力等影響，出現(xiàn)各種類型的裂紋，這些裂紋的出現(xiàn)并不是不可避免的，因此在鋼結(jié)構(gòu)焊接階段，需要焊接人員合理地控制施工工藝，根據(jù)施工要求選擇恰當(dāng)?shù)牟牧?，按照相關(guān)的焊接順序進(jìn)行，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)施工過程的質(zhì)量控制，能夠有效地降低施工的難度，避免焊接缺陷的發(fā)生，以此來提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(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

引言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)也被稱為集成鋼結(jié)構(gòu)，是一種由多個(gè)模塊組成并集綠色規(guī)劃設(shè)計(jì)、綠色建筑材料、綠色現(xiàn)場(chǎng)施工等于一體的新型結(jié)構(gòu)體系。其施工過程是先在工廠中對(duì)不同模塊構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化加工制作，然后將各個(gè)制作完成的模塊統(tǒng)一運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，最后利用高強(qiáng)螺栓將不同的模塊進(jìn)行快速拼接裝配，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。

1鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)主要涉及到以下方面具體內(nèi)容：首先是使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在當(dāng)前建筑施工行業(yè)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)有著非常廣泛的應(yīng)用，而在大跨度復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)非常顯著，通過對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行合理地應(yīng)用可以有效地創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的施工過程中，在建筑主結(jié)構(gòu)承受較重的荷載之前，需要選擇相反的預(yù)應(yīng)力對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的整體硬度進(jìn)行提升，可以有效延長(zhǎng)建筑的實(shí)際使用壽命。其次是構(gòu)件施工工作難度較大。大規(guī)模復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)主要指的是跨度比較大，實(shí)際的工程量也非常多，在施工的過程中，建筑結(jié)構(gòu)也是非常復(fù)雜的建筑項(xiàng)目，要想保證施工工作的順利進(jìn)行，提高施工質(zhì)量，就必須使用足夠數(shù)量的構(gòu)件。但是由于建筑施工要求以及實(shí)際的建筑項(xiàng)目的不同所以需要使用構(gòu)件的形式、尺寸大小也有著明顯的區(qū)別，這樣一來在進(jìn)行施工放樣工作的過程中工作人員的難度就會(huì)大大增加，在建筑施工過程中還需要選擇特殊的建筑材料。

2焊接后產(chǎn)生變形的原因

焊接時(shí)焊縫和焊縫附近受熱區(qū)的金屬發(fā)生膨脹，由于四周較冷的金屬阻止這種膨脹，在焊接區(qū)域內(nèi)就產(chǎn)生壓縮應(yīng)力和塑性收縮變形，產(chǎn)生了不同程度的橫向和縱向收縮。由于這兩個(gè)方向的收縮，造成了焊接結(jié)構(gòu)的變形。焊接時(shí)的實(shí)際情況是這種收縮也不是自由的，它受到焊件其他部分的一定阻礙。結(jié)果在產(chǎn)生一定收縮或縮短變形的同時(shí)還產(chǎn)生一定的焊接殘余應(yīng)力。火焰矯正就是利用這種規(guī)律矯正鋼結(jié)構(gòu)變形的。

3建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的防治措施

3.1焊接變形的控制

首先是合理的焊接方法。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。其次是剛性固定法。在焊接前對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，增大其在焊接時(shí)的剛度，減小其焊接變形量。該方法對(duì)剛度較小的構(gòu)件效果較為顯著，隨著剛度的增加效果逐漸降低，特別是對(duì)于彎曲變形，而對(duì)于產(chǎn)生的角變形和波浪變形較為有效。雖然剛性固定法增加了焊接時(shí)構(gòu)件的剛度減小焊接變形，但同時(shí)卻也增加了焊接應(yīng)力。然后是反變形法。構(gòu)件在焊接中將產(chǎn)生彎曲變形、角變形或波浪變形等形式，反變形法即在焊接前將構(gòu)件裝配成與焊接變形相反的預(yù)先變形，焊接變形的大小剛好與預(yù)先變形一致，通過焊接使得焊接后的構(gòu)件達(dá)到正常狀態(tài)。該方法在實(shí)際運(yùn)用中存在較大的困難，難以控制預(yù)先變形與焊接變形一致，焊接完成后始終存在一定的變形。

3.2鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接技術(shù)分析

目前在焊接施工操作展開之前，焊接施工人員要注重對(duì)焊接位置規(guī)范化清潔，對(duì)坡口以及周邊銹跡、臟污位置進(jìn)行清理，保障焊接操作能滿足規(guī)定要求。在施工操作中為了能保障鋼結(jié)構(gòu)溫度滿足焊接基本要求，在焊接活動(dòng)開展前要注重對(duì)焊接位置進(jìn)行預(yù)熱操作，對(duì)具體預(yù)熱溫度實(shí)施檢查，確保焊接位置溫度更為合理。在實(shí)際焊接過程中要注重對(duì)焊接位置平整度進(jìn)行控制，不能出現(xiàn)較為嚴(yán)重的缺口。在焊接中出現(xiàn)缺口問題要能及時(shí)中斷焊接，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采取保溫處理操作。在重新焊接中要注重展開規(guī)范化預(yù)熱，在大風(fēng)、暴雨、暴雪、低溫等極端環(huán)境中中斷焊接操作。

3.3明確焊接施工的難點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに?/p>

在建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接的過程中，焊接人員需要明確焊接施工的難點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚕拍芊乐购附狱c(diǎn)紋的出現(xiàn)。首先必須要選擇合適的焊接電流，各項(xiàng)工藝校正之后進(jìn)行焊接，能夠有效地避免焊接位置出現(xiàn)偏差。其次需要控制好焊接參數(shù)，根據(jù)所選擇的焊接材料選擇恰當(dāng)?shù)氖┕すに?。需要注意的是焊接接頭具有較大的剛性約束力，導(dǎo)致在焊接過程中產(chǎn)生了三向應(yīng)力的出現(xiàn)的裂紋，因此在焊接的過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地把控施工材料的選擇，降低裂縫發(fā)生的可能性。

3.4冷裂紋的防治措施

在鋼結(jié)構(gòu)的焊接施工中，隨著含碳量和強(qiáng)度的增加，冷裂紋出線的概率也會(huì)增加，因此為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，需要合理的選擇材料，確保材料具有良好的抗冷裂性、含碳量較低。在焊接的過程中，需要嚴(yán)格地控制氫的來源，冷卻過程中，控制氫含量對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響。在選擇焊條時(shí)，盡可能地選擇堿性焊條，確保金屬中的含氫量較低，具有較高的塑性，同時(shí)還需要保證焊接接頭無雜質(zhì)，無水分。

3.5丁字梁焊后變形的矯正

丁字梁由于焊接產(chǎn)生的變形有角變形、上拱、旁彎等，矯正可用壓力機(jī)，調(diào)直機(jī)來完成也可以用火焰矯正。現(xiàn)將三種變形的火焰矯正介紹如下：角變形的矯正：先在兩道焊縫的背面，用烤矩沿著與焊縫相對(duì)應(yīng)的位置加熱一道（厚板應(yīng)加熱兩道），加熱線不能太寬，應(yīng)小于兩道焊腳總寬，加熱的深度不能超過板厚，冷卻后角變形即可消失。上拱的矯正：矯正上拱變形是在立板上采用三角形加熱方式，三角形加熱位置應(yīng)根據(jù)變形情況來確定。如果第一次加熱后還有上拱，再進(jìn)行第二次加熱，加熱位置選在第一次加熱位置之間避免重復(fù)在原處加熱。旁彎的矯正：加熱位置選在水平板背面外凸的一側(cè)，一般采用三角形加熱，當(dāng)旁彎矯正后，很可能又引起上拱變形，因此在掌握變形規(guī)律后可在矯正上拱時(shí)有意過量，既略有下翹，那么旁彎矯正引起的上拱與下翹抵消，就可以簡(jiǎn)化矯正工作。

結(jié)語

總而言之，采取有效的控制方法，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定及安全性有著重要的意義，使鋼結(jié)構(gòu)的抗壓、抗彎、抗扭性能得到充分的發(fā)揮，避免因焊縫的斷裂造成結(jié)構(gòu)的整體破壞。

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