試論建筑鋼結構焊接裂紋的產生機理及防止措施

高劍

中鐵鋼結構有限公司 江蘇南京 211500

建筑鋼結構在工程建筑中應用的十分普遍，是一種具有很大承受能力的結構體系。因其具有質量輕、高強度、較好的抗震性等優(yōu)勢被廣泛的應用到各類施工建筑中，推動了我國的建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。元素含量、拉伸應力以及鋼材料結構等因素都在一定程度上影響著建筑鋼結構焊接的好壞，受上述因素影響建筑鋼結構會產生不同樣式的裂紋，為了盡量避免裂紋的出現(xiàn)需要工作人員在鋼結構焊接階段挑選合適的材料對施工工藝進行嚴格的控制，以此達到提高焊接質量的目的。

1 建筑鋼結構焊接裂紋的主要特征與產生機理

1.1 熱裂紋

建筑鋼結構中的熱裂紋較容易在高溫的情況下產生，在鋼結構進行焊接的過程中，溫度會在一定程度上影響到焊接的裂縫使其發(fā)生結晶反應，而且金屬本身也具備一定的拉伸應力，因此形成了形態(tài)各異的熱裂紋。通過對裂紋形態(tài)的分析，可以大致將其劃分為不同的種類。多邊化的裂紋是受到高溫與金屬本身的拉伸應力的影響，導致鋼結構在其進行焊接的過程中出現(xiàn)了受熱不均勻的現(xiàn)象，從而導致了受熱面失衡，焊接縫隙出產生了結晶，結晶受到拉伸應力和金屬雜質的影響形成了多邊化的裂紋。除上述裂紋外，還存著其他形態(tài)的裂紋，比如凝固裂紋、液化裂紋等[1]。

1.2 冷裂紋

在對建筑鋼結構進行焊接的過程中，焊接工具的選擇至關重要，而現(xiàn)今我國焊接工具的選擇是存在著一定的拘束度，其在進行焊接的過程中可以在一定程度上影響到金屬的結構，施加力的類型不同，之后力發(fā)生相互作用進而影響金屬的內部結構，焊接過程結束金屬冷卻完成，金屬結構也隨之固定不再進行變形，從而會在焊接的熱影響區(qū)域產生部分的裂紋。另外，接頭所具有的含氫量也會相應的融入到熔池內部。在焊接過程完成后金屬進行冷卻，其中所包含的大量的氫會溢出，但因為金屬的冷卻速度過快，以至于金屬內部存在了部分氫氣冷卻凝固不完全，直接影響了鋼結構的穩(wěn)定性出現(xiàn)了部分冷裂紋[2]。

1.3 層狀撕裂

關于部分厚板的結構各類接頭，在鋼性的約束條件下，能夠產生不同形狀的裂紋，可能是階梯狀或者是層狀撕裂等。層狀撕裂是突發(fā)性產生發(fā)的且在其發(fā)生前也毫無征兆，因此即使多次進行相關檢驗也無法檢測出來。依據撕裂產生的原因與形態(tài)可大致將其分為兩種。一種是撕裂點位于焊接縫隙的根部或腳趾，之后撕裂由根部開始進行擴張最后延伸至四周。另一種是在焊接熱區(qū)進行分布，因為在進行焊接的過程中部分收縮應力造成較強的拉伸，導致非金屬雜物在焊接區(qū)域擴散形成撕裂。因此，相關人員在挑選鋼材時必須對材料進行嚴格的篩選，挑選高質量的鋼材。對含雜質量較高的材料進行摒棄，因為含較多雜質的鋼材可以使鋼材的內部力量分散，在使用其進行焊接時會產生應力導致鋼本身開裂，形成層狀撕裂。

2 當前我國建筑鋼結構焊接裂紋的相關防止措施

2.1 挑選合適的施工工藝，清楚焊接施工的重點難點

在對建筑鋼結構進行焊接時，焊接人員必須對焊接結構的施工重點和難點存在清楚的認知，明確是在焊接過程中需要注意的重點。且在此基礎上，具體情況具體分析選擇出最合適的施工工藝，最大程度上的避免焊接裂紋的產生[3]。首先，應對焊接電流進行挑選，選擇出最為合適的電流，之后在各項施工工藝校正后開展焊接工作，這樣可以在一定程度上避免焊接位置產生偏差。其次，焊接參數(shù)也是必須要注意的部分，工作人員需要對焊接參數(shù)進行控制依據焊接材料對施工工藝進行選擇。

2.2 加強對熱裂紋的防治

焊接過程中熱裂紋的防治工作也是必不可少的，對于防治熱裂紋可以從材料的選擇著手，對材料中包含的各種元素的含量進行控制，盡可能的降低碳元素的含量。在嚴格控制材料的同時還需不斷地規(guī)范施工工藝，降低焊接熱用，以上幾點均可以在一定程度上杜絕內部因素所產生的影響，有效防止裂紋產生。

2.3 加強對冷裂紋的防治

在建筑鋼結構的施工過程中，冷裂紋產生的概率會隨著含碳量與強度的增長而提升，為了降低冷裂紋產生的概率，相關工作人員必須在施工的源頭材料挑選過程中選擇中最優(yōu)的材料，確保材料的含碳量相對較低且抗冷裂性強。之后在進行焊接時，嚴格地控制氫的來源與含量，在冷卻過程中控制氫含量對鋼結構所產生的影響。此外，焊條的選擇是必須關注的，需要挑選出堿性焊條，該類焊條的含氫量相對較低且塑性較高。最后還需要保證焊接接頭不存在雜質與水分。

2.4 實現(xiàn)對焊接質量的控制

在焊接工作完成后，為了進一步提升焊接的質量，需要加強檢查焊件的質量以便于及時避免焊后開裂的情況，降低各種裂紋出現(xiàn)的概率。且對于出現(xiàn)裂紋的工件必須第一時間對出現(xiàn)的原因進行分析修改出一個更為合理的焊接方案及時止損。另一方面還應該加強焊接過程中的質量控制，制定出嚴格的施工規(guī)范從而保證施工人員按照流程進行施工。

3 結語

在進行焊接的過程中，因為焊接裂紋的產生機理不同，所以需要施工人員嚴格地控制施工的重點、焊接特點以及可能會影響焊接的各種因素。為了加強建筑鋼結構的穩(wěn)定性，減少焊接裂紋的產生，應該選擇合適的焊接工藝進行焊接工作，從而保障建筑鋼結構的質量。