新時期鋼結構建筑焊接工藝技術初探

郭會書

摘 要：在21世紀，隨著我國市場經濟的飛速發展，建筑行業也因此受益實現了飛速前進，其中鋼結構建筑處于建筑行業的優勢地位。而鋼結構建筑的焊接工藝技術便是影響鋼結構建筑的質量與安全性的重要因素。本文就鋼結構及超高層建筑焊接工藝的特點和防治變形等方面進行細致研究。

關鍵詞：新時期；鋼結構；超高層；焊接工藝技術；防治

在制作和鏈接鋼結構時，焊接工藝技術已是不可或缺的一項關鍵性技術，然而其焊接過程中的變形問題一直是焊接工藝的美中不足。不僅會影響鋼結構建筑的美感，還在一定程度上可能造成焊接物體的報廢，因此為企業與個人帶來經濟損失。因此，研究鋼結構建筑焊接工藝的特點和防止變形等方面尤為重要。

1 焊接變形的原因探討

1.1 焊接變形的主要類型

主要分為焊接中因高溫引起的變形和最影響焊接質量的焊接殘余變形。焊接殘余變形的影響具體可分為整體（扭曲變形）和局部變形（角變形及波浪變形），而根據其變形的形狀特點也可分為角變形、波浪變形和扭曲變形。其中整體變形在焊接鋼結構建筑中最容易發生。

1.2 焊接變形的主要因素

其主要因素之一便是鋼結構的剛度，剛度的強弱主要受鋼結構的尺寸大小及截面表部影響。當鋼結構剛度過低時，要按照合理的焊接順序將其對稱位置作為鏈接縫。此外，焊接細縫的位置和數量也是焊接變形的主要因素。而焊接工藝也一定程度上影響著焊接變形的程度，因此，一定要選擇科學的焊接工藝措施和方法。最后，在超高層鋼結構焊接施工中，高空作業較多，焊接施工難度大也是其原因之一。

2 防治鋼結構及超高焊接工藝的變形工作

2.1 焊接節點控制

進行鋼結構焊接節點設計時，為了避免和優化焊接變形狀況，有以下幾點需要注意：（1）嚴格控制焊接細縫的數量及大小，進而改善變形的狀況；（2）在對焊縫坡口的大小和形狀進行科學的選擇，選擇適當的焊縫坡口，在一定程度上保證鋼結構承載力并減少截面積，進而起到控制焊接變形數量的作用；（3）盡可能讓焊接節點的位置與物體截面對稱。在中性軸焊接的選擇上，應使焊接節點靠近中性軸，避免接近高應力區；（4）應盡可能在剛性較小的一些節點選擇，同時不能設置在多向交叉位置，進而避免造成焊接變形的焊縫高溫集中和應力集中。

2.2 再熱裂紋的預防

由于一些關鍵構件在鋼結構焊接中，需要對殘余應力進行消除，而最用的方法高溫回火，會造成鋼材產生裂紋，被稱作再熱裂紋。主要由于鋼構件中，過飽和的固溶碳化物會二次加熱析出，使鋼結構境內強化，殘余應力過度集中鋼結構某一處所致。可以通過避免碳化物的沉淀析出；構件在熱處理盡可能避開易再熱裂紋的地方；減少殘余應力的過于集中出現；選取符合國家規定設計強度的低等級焊條。

2.3 鋼結構及超高焊接工藝的改進

（1）鋼結構的組裝順序和焊接順序：應嚴格按照相關部門規定和要求進行鋼結構建筑的組裝和制作，才能在一定程度上保證自重壓力承受況，滿足鋼結構組裝的標準和要求。在鋼結構焊接過程中，小型構件的焊接可一次性完成，然后再以合適的焊接順序進行組裝。對于一些體型截面較大的鋼結構焊接與組裝時，可以先將小構件完成，在進行相應組裝和焊接工作，但零部件型號一定按照符合相關規定和要求選擇。此外，應避免過多外力強制性拼接，盡可能以適當的溫度進行焊接，預防熱量不均引起的變形。在超高層鋼建筑方面，其鋼結構尺寸大、分段多、為防止變形，要制定合理的焊接順序。

（2）做好相應反變形工作：在鋼焊接工藝中，冷卻收縮原理，焊縫也會產生一定的收縮反應，為了避免由此引起的減少構件原有大小尺寸的問題，人們常采用反變形法彌補熱脹冷縮引起的變形問題。其含義是焊接工作前先進性反向變形，變形程度與以后變形相同。

（3）焊接設備：應具備適當的焊接夾具。對于大型構件來說，除了必要的具備相應的焊接平臺，同時應有相應的焊接夾具。焊接設備的應用應有一下特點：①高效的二氧化碳焊機的應用率提升。②逆變焊機已經成為推廣勢頭。③在鋼結構工廠加工中，自動焊接設備已被廣泛應用，并占有重要地位。

（4）超高層建筑鋼結構焊接：①電加熱技術，隨著超高層建筑的出現與發展，鋼結構節點的交叉復雜化、構件截面和鋼厚度的增加，已不適用火焰加熱進行焊前預熱、焊后保溫，而電加熱憑借其溫度容易控制而被廣泛的用于施工焊接中。②現場焊接機器人技術，由于施工現場焊接中自動化程度遠低于工廠焊接，建筑焊接結構大、高參數精度，焊接機器人被有效的運用在焊接工作中。大大降低了勞動成本，而且提升焊縫焊接工程中的穩定性。焊接機器人的開發應用主要涉及以下兩方面：新型機器設備的開發，焊材的改進，以適用于現場全自動化的焊接方式，為滿足自動焊在不同的環境下工作，設計研發出適應性更強的新型材料。③焊接應力實時監控技術，采用超高層施工響應的自動化軟硬件檢測系統，對結構的特殊受力部分，在焊接時應力應變進行實時監測，無線數據傳輸。在對其進行數據分析，找其規律，采取措施，以提高鋼結構安裝精度。

3 結語

本文通過對結構及超高層建筑焊接工藝的特點和防治變形等方面進行細致分析研究，闡述了其焊接工藝技術及防治鋼結構及超高焊接工藝的變形工作，尤其在對鋼材焊接時，主要避免焊接裂紋這一危害。除此之外對超高層結構焊接技術、電加熱技術、現場焊接機器人技術、焊接應力實時監控技術進行了簡要介紹。

參考文獻

[1]李雙勇.芻議新時期鋼結構建筑焊接工藝技術[J].工業b，2015，（5）：365.

[2]張友權，侯敏.淺談建筑鋼結構焊接技術在我國的發展[J].鋼結構，2012，（s1）：327-334.

[3]朱華瑞.淺談建筑鋼結構焊接技術在我國的發展[J].引文版：工程技術，2015，（26）：248.

（作者單位：河北德鵬機械設備有限公司）