基于鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的問(wèn)題及處理策略分析

梁苡銘 王婷 黃藝年

【摘? 要】目前鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，焊接是保證鋼結(jié)構(gòu)能夠固定連接的主要方式，但由于受到施工技巧、管理方式、外形尺寸以及多方面因素影響，在鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中往往存在一些問(wèn)題，從而影響鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。本文針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并有針對(duì)性地提出處理優(yōu)化方式，意在提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)焊接;存在問(wèn)題;處理策略

引言

鋼結(jié)構(gòu)顧名思義是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)形式，具有剛度強(qiáng)、穩(wěn)定性好、跨度大等特點(diǎn)。在工程領(lǐng)域中一些金屬構(gòu)件的連接需要采用特定方式，主要包括膠連、機(jī)械連接以及焊接等，焊接屬于永久性連接方式，通過(guò)加熱加壓方式使金屬原子產(chǎn)生融合、擴(kuò)散，具有生產(chǎn)周期短、成本低、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)中運(yùn)用焊接方式，可適用于不同的金屬類型，同時(shí)焊接質(zhì)量直接影響鋼結(jié)構(gòu)的整體性，是當(dāng)前建筑行業(yè)中較為常見(jiàn)的連接形式。

1.鋼結(jié)構(gòu)焊縫的特點(diǎn)分析

鋼結(jié)構(gòu)是由金屬材料結(jié)合而成的整體性結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的包括鋼柱、鋼梁、鋼桁架等構(gòu)件組成，但鋼結(jié)構(gòu)中也含有一定的工藝性雜質(zhì)，包括錳元素、磷元素等，因此在構(gòu)件或部件之間進(jìn)行焊接時(shí)，需要有針對(duì)性的選擇焊接材料和焊接工藝。從整體而言，鋼結(jié)構(gòu)焊接具有施工便捷、剛度強(qiáng)的特點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用在高層建筑、框架建筑以及大型公共建筑當(dāng)中，但鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)程中會(huì)受到多方面因素影響，產(chǎn)生的問(wèn)題不可忽視，往往會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)整體性質(zhì)量。

2.鋼結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的問(wèn)題分析

2.1焊縫尺寸過(guò)大

鋼結(jié)構(gòu)焊接中如果焊縫尺寸不滿足相關(guān)要求，不僅會(huì)影響外部美觀，還可能造成內(nèi)部焊接邊緣不平整等問(wèn)題，直接降低鋼結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的安全性能，其主要原因是在焊接過(guò)程中電流過(guò)小或過(guò)大，而焊接人員自身的手法也欠妥，運(yùn)條角度過(guò)大或運(yùn)行速度過(guò)快，都是導(dǎo)致其邊緣焊縫出現(xiàn)凹凸不平以及尺寸過(guò)大的原因。

2.2焊接部位出現(xiàn)氣孔

焊接是將金屬熔化然后連接，整個(gè)過(guò)程中不可避免會(huì)造成氣體流入，如果焊接過(guò)程中熔池中的氣體沒(méi)有及時(shí)排除，就會(huì)與液體金屬共同凝固，形成氣孔。造成這種問(wèn)題的原因，首先是焊接過(guò)程中沒(méi)有采取有效防風(fēng)措施，造成大量氣體混入。其次，對(duì)于焊絲或焊接部位清理不徹底、形成雜質(zhì)，給空氣留有溢出空間。最后，氬弧焊使用過(guò)程中需要用保護(hù)氣流進(jìn)行焊接，如果氣流流量控制不當(dāng)會(huì)造成保護(hù)效果不佳的問(wèn)題，同時(shí)熔池溫度不足也會(huì)讓焊縫凝結(jié)時(shí)間過(guò)短、造成空氣流入。

2.3焊縫部位產(chǎn)生裂紋

焊縫部位產(chǎn)生裂紋是施工過(guò)程中的嚴(yán)重問(wèn)題，必須進(jìn)行返工處理，裂紋會(huì)直接影響鋼結(jié)構(gòu)焊接部位的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，屬于質(zhì)量性缺陷，原因大部分是熱應(yīng)力超過(guò)了金屬材料自身強(qiáng)度，同時(shí)還有其他方面影響因素，例如焊條質(zhì)量不合格，其中磷元素或磷元素超標(biāo)，造成焊接時(shí)焊根部位塑性不穩(wěn)，或焊池中雜質(zhì)較多，降低了連接部位的強(qiáng)度，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。另外，隨著當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑快速發(fā)展，越來(lái)越多的大尺寸鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到建筑當(dāng)中，如果需要焊接的鋼結(jié)構(gòu)部位自身厚度較大，在沒(méi)有提前進(jìn)行預(yù)熱或者預(yù)熱溫度不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也容易產(chǎn)生開(kāi)裂問(wèn)題。

2.4焊接部位夾渣

夾渣問(wèn)題是在焊池中存在的雜物現(xiàn)象，施工過(guò)程將雜物與焊條一起融入焊池，并在焊接中形成了不符合規(guī)定的夾渣焊縫。正常施工程序需先對(duì)焊接部位兩端進(jìn)行清理，如果清理不凈或焊層間的藥皮過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致雜物進(jìn)入熔池當(dāng)中。另外，夾渣問(wèn)題還與焊工自身能力有關(guān)，例如焊接角度、焊層厚度以及焊接速度等情況，都會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)不能及時(shí)浮出熔池凝固。

2.5焊接變形

焊接變形主要可分為焊中變形和焊后變形。引起焊接變形問(wèn)題產(chǎn)生的原因主要是鋼結(jié)構(gòu)自身鋼度，當(dāng)面對(duì)著拉伸或彎曲時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定抵抗力，如果剛度本身不足以抵抗外力時(shí)，按照設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行焊接，僅僅會(huì)產(chǎn)生線性變形，但當(dāng)其剛度過(guò)大或是非對(duì)稱焊接時(shí)，則可能產(chǎn)生彎曲變形。根據(jù)焊接變形程度可分為局部變形和整體變形，當(dāng)焊接順序不當(dāng)或焊接沒(méi)有按照整體進(jìn)行組裝焊接時(shí)，容易出現(xiàn)錯(cuò)位變形、扭曲變形或彎曲收縮變形等。

3.基于鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的問(wèn)題及處理策略分析

3.1鋼結(jié)構(gòu)焊接點(diǎn)操作

鋼結(jié)構(gòu)本身具有一定強(qiáng)度和脆性，因此工件外形尺寸較大或焊接點(diǎn)較多時(shí)，其焊點(diǎn)需要格外注意，如不按要求完成，很容易出現(xiàn)焊接問(wèn)題，甚至在焊中就形成質(zhì)量性影響。鋼結(jié)構(gòu)焊工的選擇不同類型焊接方式，例如二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接、半自動(dòng)保護(hù)焊接、埋弧自動(dòng)焊接等。由于各具特點(diǎn)，需結(jié)合實(shí)際選擇操作方式，注重細(xì)節(jié)把握，保證焊接參數(shù)與焊材相符，構(gòu)件厚度過(guò)大時(shí)要采用預(yù)熱方式做到焊接強(qiáng)化處理，以提高焊接質(zhì)量。

3.2焊接變形控制

造成焊接變形的原因較多，因此要注重焊條及焊接設(shè)備的選擇。首先，既要滿足所焊接金屬規(guī)格外，同時(shí)還要提供相應(yīng)的匹配電能，盡量選擇可調(diào)節(jié)輸出電流的供電方式。其次，選擇合理的焊接方法，不同金屬焊接需有針對(duì)性的進(jìn)行選擇，建議優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方式，其焊接速度不可過(guò)快，防止氣體侵入，如不能及時(shí)溢出將造成氣口，對(duì)于厚度較大的焊縫，可采用多道多層的焊接方式。另外，要注重合理選擇焊接工藝，如果焊接的是小型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可一次性完成，但要在同一水平面上進(jìn)行固定組裝，防止因高度落差產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)變形，而大型鋼結(jié)構(gòu)組裝則需要進(jìn)行前期規(guī)劃、注重模塊劃分，先將小組焊件完成，然后進(jìn)行最后拼裝。值得注意的是在進(jìn)行部件組裝時(shí)，不能使用大力強(qiáng)制拼裝，建議采用不同型號(hào)零配件。

3.3焊接裂紋控制

焊接裂紋控制需要考慮多方面因素。首先要注重焊接材料的自身質(zhì)量，控制其中的雜質(zhì)，尤其是硫元素和磷元素容易形成低熔點(diǎn)共晶體，造成焊縫雜質(zhì)增加，盡量選擇大廠家、大品牌的焊接材料。其次，要控制焊池形狀，不得使用尖長(zhǎng)形的融池，否則焊縫表面容易形成縱向裂紋，同時(shí)當(dāng)電流過(guò)大也會(huì)刺激熱裂紋形成，要采用“多層多道”的焊接方式，保證焊接過(guò)程處于中心線，可有效防止中心現(xiàn)裂紋形成。最后，采用堿性焊條或焊絲可以有效減少冷性裂紋的出現(xiàn)，焊條或焊絲在使用前需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行烘干，保證其干凈、整潔，沒(méi)有水分和銹斑等臟物，以減少雜質(zhì)污染，焊接后要及時(shí)進(jìn)行熱處理以及退火處理，以此消除焊縫內(nèi)部應(yīng)力。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，焊接是鋼結(jié)構(gòu)施工中的核心環(huán)節(jié)，對(duì)于提高鋼結(jié)構(gòu)的整體品質(zhì)具有深遠(yuǎn)性影響，但是鋼結(jié)構(gòu)的焊接也受到多種因素影響，常見(jiàn)的鋼結(jié)構(gòu)焊接問(wèn)題包括焊縫尺寸過(guò)大、焊縫存在氣孔以及裂紋夾渣，因此相關(guān)工作人員應(yīng)針對(duì)目前的鋼結(jié)構(gòu)焊接問(wèn)題進(jìn)行深入分析，有針對(duì)性的加強(qiáng)檢查管理，注重標(biāo)準(zhǔn)化施工流程，同時(shí)根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行措施運(yùn)用，依以此提高鋼結(jié)構(gòu)焊接的整體質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：梁苡銘（1985.9-），男，壯族，廣西來(lái)賓人，本科，機(jī)械助理工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。