淺談鋼結構焊接施工工藝

裴喜軍 武靜靜 武進偉

摘要：近年來在建筑工程施工中，鋼結構在建筑工程結構中應用較為廣泛。在鋼結構施工過程中，對其施工工藝具有較高要求，特別是鋼結構焊接施工過程中，需要掌握焊接工藝的要點，嚴格對焊接環(huán)節(jié)質量進行控制，確保鋼結構性能更好的發(fā)揮出來。

關鍵詞：建筑施工；鋼結構；焊接工藝；操作技術；質量檢驗

引言

隨著社會的進步和科學技術不斷創(chuàng)新，不論是在物理、化學、冶金，還是在電子、計算機等領域，新技術、新設備、新材料不斷被發(fā)現和使用，作為主要的鋼結構連接技術—焊接技術，在我國的建筑鋼結構建設過程中發(fā)揮著不可替代的作用。根據相關的資料顯示，在建筑領域一半以上的鋼結構在使用前都需要進行必要的焊接處理加工，由此可見，為了實現鋼結構技術在建筑領域的快速發(fā)展，以及鋼結構在建筑方面的質量保證，不斷提高鋼結構的焊接水平就顯得尤為重要。本文主要結合實際操作過程，對鋼結構焊接工藝進行詳細的論述。

一、建筑鋼結構焊接施工工藝的特點

（一）鋼結構特點

建筑結構造造型的變化，促使鋼結構類型也變得多種多樣，例如，當前存在大量的由較為復雜的大跨度組成的結構，逐漸以管狀結構為基礎，并逐漸成為一種趨勢。現階段的鋼結構自身的結構逐漸復雜，并加大其鋼板自身的厚度，促使其全面發(fā)展，在優(yōu)化過程中，從傳統(tǒng)的低碳鋼等發(fā)展為新型的材料。

（二）焊接施工難點

除了上述的鋼結構以外，焊接施工中還存有以下幾個難點：（1）成品返修困難、工作量大；（2）施工環(huán)境危險系數大；（3）施工中天氣因素影響大；（4）施工中輔助工作任務量較大；（5）焊接過程中工件容易發(fā)聲變形；（6）施工空間限制施工進行；（7）在實際的焊接過程中，可能出現焊接撕裂情況，并引發(fā)更嚴的情況。

二、建筑鋼結構主要焊接施工工藝的應用

（一）高強鋼焊接技術

在選擇焊材時需要強度相互匹配，即焊接材料熔敷金屬的強度、塑性和沖擊韌性需要保持在母材標準規(guī)定的最低值之上，同時焊接接頭各項性能也要求要達到母材標準規(guī)定的最低值。在針對厚板進行焊接時，焊材選配時要根據厚度效應后的強度來進行匹配，對于節(jié)點拘束度較大的情況，則可以配用低強焊材。所選擇的焊材要具有較好的韌性，特別是對于焊縫及熱影響區(qū)部位，焊材的韌性要求達到鋼材規(guī)范的要求。

在具體焊接開始之前，需要對最低預熱溫度進行確定，通會會采用裂紋試驗來對最低預熱溫度進行確定，利用硬度控制來確定焊接線能量。在最低預熱溫度確定時還要需要根據裂紋敏感指數、板厚范圍、拘束度等級、溶敷金屬摭展氫含量、接頭熱輸入和冷卻時間、鋼材特定曲線圖等相關參數的情況做為參考。在具體焊接過程中，可以通過對焊接電流、電壓、焊接速度和熔敷金屬的冷卻時間來控制熱輸入和冷卻速度。對焊縫中各化學元素的質量百分比進行控制，選擇優(yōu)質堿性低氫焊材，并利用有效的操作方法來對溶池金屬進行維護。具體焊接時要選用高能量密度和低熱輸入的焊接方法，以此來對應力和變形進行有效控制，盡可能的減小焊接坡口的角度和間隙，有效的減少熔敷金屬填充量，利用對稱和輪流方法進行施焊，當焊縫較長時，可以分段或是多人同時施焊。具體焊接過程中為了防止變形和應力集中情況發(fā)生，可以采用跳焊法進行焊接。

在焊接高強鋼時，需要充分的考慮鋼材自身的強化機理和供貨狀態(tài)，并對其性能要求進行綜合考慮，從而合理選擇焊接材料和試驗方法，利用合理的焊接工藝來進行具體的焊接作業(yè)。在具體高強鋼焊接過程中，需要采取有效措施來降低其發(fā)生冷裂的傾向，嚴格對層間溫度和焊接線能量進行控制，盡可能的避免發(fā)生接頭弱化的情況。

（二）低溫焊接技術

1.焊接材料的選取

由于是在低溫環(huán)境中進行焊接作業(yè)，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。

2.焊接前的防護措施

為了達到盡量減少熱量的損失，可以在進行焊接作業(yè)的地方構建相應的保護房，從而形成相對密閉的空間。如果條件不允許構建防護房，也可以采取其他一些措施來起到防護熱量損失的作用。在進行一些氣體保護焊接操作時，氣瓶也要進行必要的保溫措施。

3.對焊接質量的控制

（1）預熱和層間溫度。相比較于常溫條件下的焊接預熱，低溫焊接時的預熱溫度要稍高，并且需要預熱的區(qū)域范圍較大，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(guī)定中的最低溫度20℃，二者之間取較高溫度者；（2）采用合理的焊接方法。盡量使用窄擺幅，多層多道焊，嚴格控制層間溫度；（3）焊接后熱及保溫。焊接后及時對焊接接頭進行后熱保溫處理。利于擴散氫氣的逸出，防止因冷速過快而引起的冷裂紋，同時適當的后熱溫度還可以適當降低預熱溫度。

三、鋼結構焊接變形的預防方法

（一）焊材選配原則

（1）強匹配。強節(jié)點弱桿件：焊接資料熔敷金屬的強度、塑性、沖擊韌性高于母材標準規(guī)定的最低值。焊接接頭（焊縫及熱影響區(qū)）各項性能全面要求達到母材標準規(guī)定的最低值。（2）兼顧焊縫塑性。厚板焊接時按厚度效應后的強度選配焊材，節(jié)點拘束度大時可在1/4板厚以下配用低強焊材。（3）滿足沖擊韌性要求。必需重點選擇焊材的韌性，使焊縫及熱影響區(qū)韌性達到鋼材的規(guī)范要求。

（二）電渣焊焊接時的注意事項

實際上，當前的電渣焊屬于一種自動焊，主要被應用在當前的高強度結構鋼上，滿足實際的需求。在實際的操作過程中，工作人員應結合實際情況，對相關的電壓、電流、熔縫以及熔寬進行合理的選擇，并保證其符合實際的比例，例如，在實際的焊接過程中，起弧段的電壓較高，因此，工作人員應結合實際，在以焊接透徹的基礎上，進行合理的調整，將該電壓進行降低，并結合實際，隨時進行調整，并保證焊接的速度符合實際的要求，通常情況下，其送絲速度最佳為200～300m/h，造渣過程則選擇為200m/h，以滿足實際的需求。

結語

在大多數的情況下，通過采取正確的鋼結構焊接技術，可以有效地控制鋼結構的焊接變形，以達到確保工程質量的目的。但由于材料、結構以及焊接施工現場環(huán)境等因素的復雜多變，還應該在實踐中不斷總結和積累焊接經驗，提高控制焊接應力和焊接變形技術水平。

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