鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝流程及質(zhì)量控制

雷大金

（福建九鼎建設(shè)集團有限公司，福建 福州 350100）

1 工程概況

福州市第二工人文化宮綜合樓采用多層鋼框架結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外框架共同組成。 其中內(nèi)框架采用箱型截面鋼柱，外框架采用圓管柱，鋼梁采用焊接H型截面框架鋼梁及熱軋H 型樓面鋼梁。 外圍圓管柱最大截面為φ1 000 mm×32 mm， 內(nèi)框箱型柱最大截面為φ600 mm×900 mm×32 mm×32 mm，鋼梁最大截面為H750 mm×500 mm×14 mm×32 mm，材質(zhì)均為Q345B，鋼梁最大跨度約10 m。

2 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工工藝流程分析

2.1 施工準備

焊接時要確保所選焊材和所焊主體金屬性能相匹配， 要確保焊接材料以及焊接工序產(chǎn)生的焊縫性能不低于原有材料的性能等級， 這樣才能保證焊接質(zhì)量。不同鋼材所選焊條也有所不同，Q345 鋼材采用E50 型焊條， 對于厚板結(jié)構(gòu)或直接承載外部載荷的部分要采取低氫型堿性焊條， 現(xiàn)場采用二氧化碳氣體保護焊， 大跨鋼梁與牛腿焊接焊絲選用低氫型藥芯焊絲，次梁連接采用實芯焊絲。

2.2 典型構(gòu)件焊接

（1）鋼柱對接焊接。 至少安排兩人進行此部分焊接，采取對稱焊的形式。鋼柱焊接時受到大量金屬填充的影響，焊接具有較大收縮量，容易造成焊層之間開裂，所以要采取多層多道焊的方式，并且要避免較大的擺動量，焊接完成后割除全部連接耳板。

（2）鋼梁對接焊接。為了避免仰焊，保證焊接質(zhì)量，在鋼梁對接部位腹板開設(shè)焊接孔，先進行下翼緣水平焊接，其次是縱向勁板水平焊接，再次是腹板豎向焊縫，最后進行上翼緣水平對接焊接。

（3）厚鋼板焊接。對于厚鋼板焊接來說，主要問題是厚度方向的層狀撕裂，這種質(zhì)量問題主要出現(xiàn)在鋼板的內(nèi)部，很難發(fā)現(xiàn)和修復。

現(xiàn)場施工中避免厚板發(fā)生層狀撕裂的問題可以采取如下幾方面措施： ①在進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要嚴格控制構(gòu)件的加工精度以及坡口形式，從根本上將層狀撕裂問題控制?。虎谠陉P(guān)鍵位置要采用具有抗層狀撕裂性能的Z 向鋼，鋼板厚度方向性能級別不低于Z15， 并且嚴格控制鋼材S、P 含量在0.01%以下。③厚板切割之前要實施預熱，切割之后要加強斷面的檢查。

2.3 新技術(shù)的應用

（1）電加熱技術(shù)。 為達成勻稱加熱目的，可運用電加熱工藝， 這種方法可以對加熱的程度進行有效管控。在實際應用中可以定制具有強力碳鋼的陶瓷電加熱器，要考慮構(gòu)件的尺寸情況、厚度情況以及具體形狀， 并通過計算機對加熱過程進行控制。 在預熱升溫中要保證過程的平緩，升溫速度要小于50 ℃/h。在預熱過程中其寬度應保持在從對口中心位置開始，焊縫和焊縫兩側(cè)100 mm，每一側(cè)加熱范圍要保持在其實際厚度1.5 倍左右，并且不能小于100 mm，根據(jù)具體厚度和材料來確定加熱溫度。 在焊接完畢后馬上實施后熱處理，溫度維持在250~300 ℃， 確保1~2 h 溫度不發(fā)生顯著波動，之后對其進行浸冷處理。 若在冬天的時候進行作業(yè)，溫度在0 ℃以下， 應當依據(jù)真實狀況提升后熱溫度， 并根據(jù)作業(yè)標準與工件板厚度科學確定溫度保持時長，之后實施緩冷處理。 在該工序進行期間應當采取恰當?shù)姆里L與防雨舉措， 防止對加熱的程度產(chǎn)生不良影響。

（2）焊接應力即時監(jiān)測工藝。 為有效提升焊接品質(zhì)，科學運用焊接施工工藝，依托智能監(jiān)測軟件對焊接應力狀況進行監(jiān)測，包含巨型斜撐、伸臂桁架、鋼管柱、腰桁架等特別位置。 通過智能監(jiān)測軟件可以全面了解焊接期間核心位置的應力及變動狀況，依托精準的監(jiān)測了解架構(gòu)規(guī)律，為施工舉措的選擇與調(diào)節(jié)奠定基礎(chǔ)。 經(jīng)過采用此種舉措可以避免因為焊接殘存應力導致鋼架構(gòu)形狀發(fā)生變化的問題發(fā)生，顯著提升施工效果。

3 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工質(zhì)量控制

3.1 焊縫質(zhì)量檢查

在完成焊接之后應將焊渣、飛濺等徹底清除，通過儀器設(shè)備對外觀、 連接縫加以檢查， 避免開裂、咬邊、里凹等問題的產(chǎn)生，要進行詳細記錄，同時在合適位置打上操作人員的編號以便追查。

3.2 焊接質(zhì)量控制與保障措施

為了避免受到外部環(huán)境因素的過大影響，焊接施工之前要設(shè)置好防風、防水等保護設(shè)施；焊接施工時使用大流量CO2氣體對作業(yè)活動進行保護， 為確保焊接效果， 焊接之前要對焊口進行清理，將焊口表面污漬、氧化皮等徹底清除；在焊接過程中一定要對層間溫度進行嚴格控制， 若是采取分層次焊接的方式， 再次焊接之前一定要對焊縫進行預熱，同時在焊接之后要進行有效熱處理，將殘存的應力全部清除。

3.3 焊接變形的管控舉措

（1）使用工廠焊接形式。 和作業(yè)現(xiàn)場比較而言，工廠擁有更完善的設(shè)施和更優(yōu)良的作業(yè)環(huán)境，所以要盡可能采取工廠焊接方式。

（2）焊接作業(yè)方式方面的管控如表1 所示，焊接應力消除措施如表2 所示。

表1 焊接施工控制

表2 焊接應力消除工藝

4 結(jié)語

對于鋼結(jié)構(gòu)工程來說，一定要確保其焊接工作嚴格遵照標準施工工藝流程進行，嚴格控制施工質(zhì)量，對于焊接過程進行嚴格監(jiān)督管控，防止因焊接問題而影響施工質(zhì)量。