建筑工程中的鋼結構焊接技術研究

來陽月星

摘 要：本文通過對高強度鋼的特性、焊接特點、焊接質量控制及變形預防等方面進行了闡述，目的是通過本文的介紹，對建筑工程中的鋼焊接技術、焊接工藝的發展起到積極的作用。

關鍵詞：高強鋼；焊接；預防

中圖分類號：TG44 文獻標識碼：B

鋼結構以其結構簡單、安裝方便、資金耗費少、工期短等優點在如今的廠房建筑或大型建筑中廣泛使用，鋼結構通過將鋼構件吊裝拼接并焊接連接，從而很容易就可以安裝到位，因現如今鋼構件主要采用H型鋼材并通過焊接連接，因此焊接是否到位對鋼結構的安全性有很大的影響。下文就對焊接的種類、優缺點等進行簡要闡述。

1 鋼結構焊接的種類

鋼結構焊接主要是型鋼、角鋼、箱型和圓形截面之類的焊接。根據鋼材的特性不同，安裝位置不同因此需要采用不同的焊接方式。

2 焊接材料的選擇

焊接材料要滿足強匹配、焊縫的塑性、滿足沖擊韌性這三個要求。

3 高強鋼焊接

低合金（合金含量<5%）和微合金（微合金元素總量<0.2%）高強鋼目前用于造船、橋梁、鋼結構建筑、壓力容器、低溫鋼、耐熱鋼、管線鋼等。其特點是1.降碳、微合金化、高結晶化。高強鋼這一鋼種同傳統鋼種同傳統鋼種有很大的區別，掌握和研究新鋼種的焊接性是一件十分重要和困難的工作，因此采用新工藝、新的運條手法進行施焊勢在必行，否則將紿工程帶來損失。強度級別較低的普通強度鋼，由于鋼中合金元素含量較少，其焊接性良好，接近于低碳鋼。隨著鋼中合金元素的增加，強度級別提高（屈服強度≥315MPa），鋼的焊接性也逐漸變差，出現的主要問題是：熱影響區的淬硬傾向，冷裂紋，熱裂紋，粗晶區脆化。在焊接低合金的高強鋼過程中，冷裂紋在熱影響區的傾向會逐步的加大，并且這種裂紋往往會帶有一定的延遲性，具有較大的危害。在定位焊縫部位低合金高強鋼極其容易發生裂縫現象，原因就在于焊縫的尺寸較小且較短，因此冷卻速度較快，這種開裂性質被歸屬到冷裂紋中。而在施工中對冷裂紋的預防主要通過三方面進行，第一對淬硬組織的減少，第二對擴散氫的含量的降低，第三則是對殘余應力的降低。而主要的預防措施包括以下三種：首先是焊前需要進行及時的預熱，其次應當對線能量進行及時的選擇，最后則是保障焊后熱處理效果。裂紋的產生可以通過預熱的方式有效預防，并且預熱能夠改善焊接接頭的性能。但是勞動條件會因為預熱而惡化，并且預熱會造成生產工藝由簡單變得復雜，并且預熱的溫度若是過高，對接頭的韌性也會有所影響。所以，是否需要在焊前進行預熱，需要根據鋼材的成分以及厚度、形狀、結構以及環境溫度和實際的需要決定。低碳熱軋鋼在焊接中由于鋼材的脆化以及冷裂淬硬傾向較小，因此不需要限制焊接線能量。焊接含V、Nb、Ti的鋼種，為降低熱影響區粗晶脆化所造成的不利影響，應選擇較小的焊接線能量。后熱是指焊接結束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至200～250℃范圍內，并保溫一段時間（2h左右），使接頭中的氫擴散逸出，防止延遲裂紋產生。

4 低溫焊

鋼結構常用焊接方法：手工焊接和二氧化碳保護氣焊接法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度。

4.1 焊接材料的選取

由于是在低溫環境中進行焊接作業，所以為了更好的完成焊接任務，應該盡量選取氫含量較低的焊接材料，并且對焊接材料進行必要的烘焙以及保溫措施。

4.2 焊接質量控制要點

焊前預熱和焊后熱處理：常溫下，焊縫需要進行焊后熱處理以及預熱的，其溫度應當嚴格按照國家有關工藝標準進行確定，在焊道兩側的預熱區，寬度應當保證大于焊件的厚度，且寬度超過厚度的1.5倍，且不應小于100mm；低溫情況下，其預熱的溫度要比常溫情況下高，預熱的面積也要比常溫時大，通常情況下是焊接點周圍大于等于兩倍鋼厚度的范圍，，并且這一范圍不小于 100mm。焊接層的溫度通常要高于預熱溫度，或者是不低于相應規定中的最低溫度 20℃，二者之間取較高溫度者。后熱處理應在焊后立即進行，適當的后熱溫度還可以適當降低預熱溫度，保溫時間根據板厚，按每25mm板厚1h確定。嚴禁在焊縫區以外的母材上打火引弧，在坡口內起弧的局部面積應焊接一次，不得留下弧坑。多層焊縫應連續施焊，每一層焊道焊完后應及時清理。由于是低溫焊接，在條件允許的情況下可以搭建保護房，從而減少空氣流動保存熱量，當條件不允許時，也應采取另外的方法來保存熱量。

5 厚鋼板焊接

厚板在建筑鋼結構中也得到了大量的應用，隨著厚鋼板應用的增多也催生了焊接技術的發展。焊接技術的發展也反過來影響著厚板品種的多樣性。下面就厚板焊接時應注意的一些問題進行了說明。

厚鋼板焊接的關鍵是防止由于焊接而產生的裂紋和減少變形。應選用合理的坡口形式。如盡量選用雙 u 或 X 坡口，如果只能單面焊接，應在保證焊透的前提下，采用小角度、窄間隙坡。進行焊前預熱和焊后熱和保溫處理。

6 鋼結構質量的保證

鋼結構制作與安裝單位承擔鋼結構焊接工程時，應具有國家認可的企業資質和焊接質量管理體系，應具有規范規定資格的相關人員，應具有相應的焊接方法、焊接設備、檢驗和試驗設備、檢定有效的計量器具，施工單位在承擔鋼結構焊接時應具備與焊接難度相適用的技術條件，并建立相關人員的工作職責。

7 鋼結構變形的預防

（1）對稱零件尺寸或孔徑尺寸同一，以便加工，并有利拼裝時互換性。

（2）合理的布置焊縫，避免焊縫之間的距離的靠太近，當材料的尺寸與零件長度尺寸時，盡量減少或不做拼接焊縫；焊縫布置應對稱于構件的重心或軸線對稱兩側，以減少焊接應力的集中和焊接變形。

（3）在進行連接構件以及零件過程中，不可避免的會使厚度同不等截面相連；在相接時應當對截面的厚度以及形狀按照緩坡形式進行改變，保證對接部位的厚度以及截面一致，保證傳力受力平順均勻，從而防止焊后應力過大而增加形變量。

結語

鋼結構的連接主要通過焊接完成，焊接在鋼結構連接中有著舉足輕重的地位，而隨著科技的發展，建筑的進步，焊接工藝也要隨之進步，本文就建筑中的鋼結構焊接技術進行了簡要的介紹，希望對大家有所幫助。

參考文獻

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