鋼結構工程焊接技術重點、難點及控制措施

舒國力

[摘 ? ?要 ]在我國鋼結構設計中，其具有創新意識以及彰顯個性的特征，鋼結構可以實現其他結構難以實現的奇特建筑，在一定程度上給人們的視覺帶來沖擊。在鋼結構設計以及施工中，設計越來越新穎，使我國鋼結構工程出現了蓬勃發展的現狀。鋼結構的焊接技術，促使了我國鋼結構邁向成熟，使我國已經成為名如其實的鋼結構大國。然而，研究鋼結構工程焊接技術的重點和難點尤為重要?；诖?，本文針對相關問題進行分析，以供參考。

[關鍵詞]鋼結構;焊接;重點;控制

[中圖分類號]TU758.11 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）07–00–03

[Abstract]In the design of steel structure in our country， it has the characteristics of innovation and individuality. The steel structure realizes the peculiar building which is difficult to realize， which brings impact to people's vision to a certain extent. In the design and construction of steel structure， the design is more and more novel， which makes the steel structure engineering in our country develop vigorously. However， the welding technology of steel structure promotes the maturity of steel structure in China， which makes China become a big country of steel structure. However， it is very important to study the welding technology of steel structure engineering. Based on this， this paper analyzes the related problems for reference.

[Keywords]steel structure; welding; key points; control

鋼結構的使用對提高項目的整體施工效率，促進施工工作的發展以及提高整體項目質量的穩定性起著非常重要的作用。但是，在鋼結構工程的建設中，相關操作人員意識到鋼結構工程本身是一個復雜的項目，需要團隊的合作與配合，因此鋼結構的施工作業可以按照作業進行規劃和項目的總體建設水平來施工。在鋼結構的施工作業中，焊接作業是重要環節，如果相關的焊接工作不及時完成，很容易在鋼結構的后期運行中導致脫節現象，對工程的長期運行產生不利影響。因此，在鋼結構工程的施工作業中，控制焊接工藝十分必要。

1 鋼結構應用的優點以及缺點分析

在現代工程建設中，鋼結構已被廣泛應用，主要是由于其有較好的優勢。鋼結構的優點主要包括自身強度高、塑性以及韌性好、并且跨度大、承載力高，其不僅能夠適用于各種工程，還可以明顯的提高工程整體質量。另外，由于鋼結構工作在一般條件下都很難受到外界的影響，變形也較小。但是，鋼結構也有其自身的缺點，鋼結構工程用到的材料主要是鋼材，鋼材的腐蝕性能較差，這個問題在薄壁構建中最為突出，所以其很容易被腐蝕，這樣一來，建筑在后期就要加大維修，從而浪費更多的人力以及物力。另外，鋼結構工程的耐火程度也不高，如果建筑發生火災，就會給工程帶來無法避免的損失。

2 鋼結構焊接技術的重難點

在實際的鋼結構焊接過程中，會受到外部熱力的作用，這樣焊接就會出現不均勻的情況，從容引起外部應力變化，使得鋼結構焊接出現異常情況。另外，焊接人員的專業水平不高，在焊接的時候沒有控制好焊接應力，不熟悉的操作也會使焊接受得到影響，這樣就會出現焊接氣泡或者是裂紋等現象。以上的問題，需要在實際的工作中做好焊接變形的控制，才能避免氣泡以及裂紋的產生，從而提升整個焊接工程的質量。

3 鋼結構工程焊接質量問題分析

3.1 材料的影響因素

主要包括以下幾點：在實際的焊接中，焊縫會擴散氫，這就會影響到焊接頭。出現這種現象的問題主要是受到環境的影響或者是鋼材表面清潔不到位所導致的。另外，鋼結構所使用到的氫含量要嚴格進行控制，并且要在規定的范圍內，一般的最小值是在100g<5ml。工程中所試用到的焊材在進場的時候也要進行嚴格的控制，需要按照批號進行試驗檢測并記錄，如果檢測結果沒有達到相關標準，則杜絕使用。在使用二保焊的時候，需要在焊槍噴嘴以及保護罩內涂抹防濺膏，這樣可以有效的杜絕氫含量的增高，這點需要引起重視。

3.2 母材材質的影響

主要包含以下幾點：首先，我國鋼結構使用到的鋼品種與其他國家列舉的鋼品種不一樣。部分鋼結構焊接存在缺陷的原因是由于母材板厚達不到標準要求，這也與母材的性能有很大的關系。另外，鋼材中會含有磷或者是硫等有害的物質，在軋制的過程中就會出現硫化夾雜物或者是其他材質缺陷，從而使板材受力不夠均勻，出現分層或者是撕裂的情況，如果出現這個問題就很難進行修復。因此，在規定中藥注重板材的選擇和運用，一般而言板材的厚度等于五公分或者大于五公分，而且在進行拉力作用時，也要根據國家制定的相關標準，分值需要在允許的范圍內。

4 鋼結構工程焊接技術要點

4.1 基于視覺感知的焊接技術

此技術主要是利用激光掃描識別構件的特征以及需要焊接的部位，視覺系統在捕捉到信息后，再傳達到控制系統和焊接數據庫中。控制系統再根據接收的到的信息進行路徑的規劃，并進行糾偏，焊接數據庫再根據接收到的信息選擇匹配的機器人進行工作的執行。從目前情況來看，視覺感知技術是目前公認最高，最有希望解決好非標構件焊接的技術，但是限于鋼結構的尺寸都比較大、規格也比較多、技術要求也更為復雜，所以這項技術還沒有實質性的突破。可以看出，只有最為先進的非標鋼構機器人焊接才能夠解決這些疑難雜癥。此項技術的研究主要應用在于以下幾點：（1）通過對鋼結構三維模型和焊縫進行建模，從而減少了傳統的以手工為主的工作量，這樣就在一定程度上提高了整體工作效率。（2）通過對鋼構件的位置或者是焊縫位置進行有效的識別，就可以簡化固定程序中點位和實際點位不符的情況，也可以起到很好的糾偏作用，再通過編輯好的程序進行多點電弧點位定位，提高焊縫的識別度，從而提高生產效率。

4.2 離線編程的焊接技術

這項技術的工作原理主要是：確定需要焊構件的模型、再提取焊接作業的軌跡到機器人按照軌跡進行構件的焊接。這項技術可以實現規?；a，但是此項技術在設計階段、加工等階段都需要根據實際情況進行改變和調節，在結束這些程序之后，還要進行相關驗證，如果符合標準才可以加以推廣使用，所以說這項技術在短期內是很難實現理想效果的。從目前情況來看，鋼結構在智能制造中大部分都是選擇這種方法的，這種方法主要適用于批量大、規格一樣、標準不高的構件，并不適用于結構復雜或者是大型的構件。在使用這種方法的時候，需要注意以下幾點：

第一，是鋼結構種類比較多的時候，前期就需要相關人員進行大量的編程工作，而且此種效率也不高;第二，構件的組裝和焊接中會出現變形的情況，焊槍只是一味的按照設定好的程序進行運行，這些偏差需要專業人員進行不斷的糾偏，會大大的影響工作效率。

4.3 示教再現的焊接技術

這項技術的優點是省去了之前的編程環節，所以說此方法對操作人員的技能要求沒有那么高，也不需要改變目前的鋼結構生產模式，主要是通過提高焊接機器人的智能水平以及適應能力，從而達到機器替代人工，再將生產效率進行提高。另外，其也不涉及制造體系的改變，只需要對焊接生產環節進行一點改動就可以，這種方法的投資也不會太高、見效也比較快，是鋼結構制造產業升級的一個新的突破。但是，其也有缺點，這種技術在尋找示教的過程耗時時間比較長，這樣就降低了設備的利用率，所以這個技術目前主要運用于各類機器人的比賽中，還不能夠滿足實際的生產需求。

5 鋼結構工程焊接管理與控制措施

5.1 正確處理焊接變形

在進行焊接工程中，需要最大程度的降低焊縫截面積，需要充分滿足連接施焊量。另外，焊腳尺寸可以決定焊縫的強度，還可以增大應力的集中系數。為了降低焊縫的金屬量，對焊縫和板厚而言，可以開出不同的坡口，最為常見的就是X型、V型等。同時，還要堅持焊縫量越少的原則，因為焊縫量越少說明焊接的質量越高。另外，還要選擇合適的板厚，所有焊縫都應多層焊接，并且焊縫的布置應盡可能靠近中和軸。同時還要堅持對稱原則，中和軸周圍的焊縫必須盡可能平衡，以減少變形的發生。

在焊接操作中，可以使用逆向回焊的方法，主要是遵循施焊順序和焊接總進程順序相反的原則。這主要是因為在執行每個過程后，焊接板的內部熱量將導致該部分膨脹，從而使兩塊板在短時間內分開，其焊接操作前的設置偏移方法具有收縮力功能，可以通過傳統的機械方法來產生，使收縮力反向和完全抵消，這將對有效地實現收縮力平衡起到很大的幫助。將它的結構在不同的地方實施有效的焊接，它的結構在不同的地方實施有效的焊接，可以將焊接收縮力對某個部位的收縮力起到作用，從而達到抵消的效果。

5.2 控制焊接殘余應力

在進行焊接殘余應力的時候，一方面需要控制焊接縫隙的尺寸，需要將尺寸控制在最小的范圍，這樣可以有效提高焊接的整體質量。另外一方面，需要控制焊接縫隙的拘束度。最為主要的一點是要做好技術交底工作，在工程實施中需要嚴格按照相關制度進行操作。最后，由于鋼結構焊接殘余應力主要是由鋼結構本身的強度影響的，所以說，相關人員需要降低鋼結構的剛度，使鋼結構收縮自如，從而有效的控制應力。

5.3 選擇合適的焊接材料

首先，基礎鋼材料需要具有良好的強度，可塑性、韌性、疲勞性和可焊接性需要達到標準，以確保隨后的焊接質量。焊接材料的選擇應遵循相等強度，相等韌性和相等組成的原則，以使所選的焊接材料與待焊接的母材具有良好的相似性。如果在焊接厚板的過程中，由于焊接材料的快速冷卻速度，將會有較大的焊接應力，這將導致焊接材料的裂紋。為了避免產生裂紋，必須在焊接前進行預熱，在焊接后進行慢冷，改變焊接接頭的結構，改善焊縫性能。其次，對于形狀復雜或厚度較大的鋼結構，應選擇抗裂性強的低氫焊條。這是因為焊接金屬在冷卻過程中會產生很大的收縮應力，從而導致焊接材料開裂。選擇合理的焊接順序可以使焊接產生的收縮力達到平衡，也就是說，焊接時產生的收縮力將被焊接后某個位置的收縮力所抵消。錘擊也可以消除收縮應力，錘擊時應遵循“三點錘，三點不錘”的原則，以免變形。第三，在焊接低合金鋼的過程中，如果這些低合金鋼的強度不同，則可以保證最終的焊接質量，并根據實際的強度來提高鋼結構工程的最終質量。第四，在鋼結構工程的焊接過程中，由于外部局部條件的影響而無法完成翻轉的問題時，必須選擇可以進行全位置焊接的焊條。

5.4 對焊接工藝進行評定試驗

在實際的焊接工程中，如果要保證鋼結構的焊接質量，就需要對焊接工藝評定試驗進行設計，這也是評定焊接接頭質量要求是否達標的憑證。在進行焊接評定后，相關工作人員要根據評定的標準來設計焊接工藝指導書，從而為焊接質量提供強有力的保障。如果企業是首次選擇鋼材或者是焊接材料，也要對焊接工藝進行設計和評定，將最終的結果以及報告進行記錄保存和整理。如果在實際的工程中，有了焊接工藝指導書作為基礎，就會對焊接的整體質量起到提高的作用。

6 結語

綜上所述，在鋼結構焊接工藝中，需要對焊接重點和難點進行有效的管控，主要從降低應力、控制焊接變形等方面進行，只有將這些工作做到位，才可以提升鋼結構的整體水平，從而滿足整個工程的質量。

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