鋼結構工程冬季低溫焊接技術分析與探討

沈洪劍

摘 要：低溫焊接是鋼結構工程在建設過程中需要注重的一種問題，低溫焊接會對鋼結構工程造成一定的影響，所以需要對其對策進行分析，討論焊工防護以及適應性訓練，這樣才能保證焊接設備的穩定性，避免低溫焊接對鋼結構工程的總體質量造成影響。本文中對低溫焊接技術特點進行分析，總結出建筑鋼結構低溫焊接的成套施工技術，并將其應用于實踐中，旨在為我國鋼結構工程冬季低溫焊接提供一定的幫助和參考。

關鍵詞：鋼結構工程;低溫焊接;焊接技術;工程建設

冬季焊接會在低溫的狀況下導致焊接工程的質量受到影響，在傳統的施工理論中認為冬季施工需要盡可能降低焊接工程的操作，同時也有部分研究人員認為冬季根本就不適合進行鋼結構或其他的焊接施工，但總體來說，冬季低溫狀況下是否適合進行焊接施工，在目前還沒有形成完整的定論和理論體系。本文中對鋼結構工程的冬季低溫焊接技術進行簡要分析探究了鋼結構工程低溫狀況下焊接存在的問題，并分析冬季低溫焊接的可行性。

一、低溫焊接技術的工程特點

（一）提高環境溫度

由于冬季環境溫度較低，這也會導致焊接過程中的焊接穩定性降低，所以需要在工作過程中盡可能提高焊接部位的周圍環境溫度，尤其是焊接材料本身的溫度和加強后熱工藝的處理，其主要目的是保證低溫焊接的穩定性和成功率，避免環境溫度對焊接質量和焊接口造成的影響。

（二）重視預熱溫度以及層間溫度

在現代化的低溫焊接技術研究中發現在進行焊接時，想要保證低溫焊接的穩定性和質量，良好的預熱溫度設置會直接影響焊接工程的強度和穩定性，尤其是在進行厚板焊接時，低溫環境會極大的影響焊接材料的強度和穩定性，所以做好預熱溫度的控制是保證焊接質量的關鍵。如果在低溫環境下不對焊材進行預熱或不進行有效的承接溫度控制，必然會對焊縫的綜合指標造成影響，這是由于環境溫度和材料溫度同時較低，會加速焊縫的冷卻，導致焊縫中存在孔隙而影響最終的焊接質量。

（三）選擇具有良好抗裂性能的焊接材料

由于在低溫焊接過程中焊接材料以及焊縫部位會出現冷、熱裂紋的情況，這也是導致在低溫環境下進行焊接，出現質量問題的主要因素，所以在進行焊接材料的選擇時，不僅應當盡可能保證材料的強度，還需要選擇具有良好抗裂性能的材料，使材料在低溫焊接過程中不會出現裂紋或盡可能減少裂紋的產生，進而達到控制質量的效果。

（四）做好后熱和保溫緩沖

低溫焊接過程中影響焊接質量的主要因素是在完成焊接后，由于環境溫度過低會導致焊縫部位的冷卻速度較快，所以在焊接完成后，需要在一定時間內保持焊縫部位的溫度，做好保溫、緩沖冷卻的操作，盡可能增加焊縫的冷卻時間，使焊縫在冷卻過程中能夠逐漸冷卻，而不是受環境影響，突然冷卻，這種方式能夠有助于降低裂紋的發生，保證焊縫的穩定性。

二、低溫焊接技術的施工原理

在低溫狀況下進行焊接，焊縫在完成焊接后的冷卻速度相較于正常情況下來說會出現明顯增加的情況，會導致t8/5下降的情況發生，焊接部位的晶粒度會出現增大的情況，而焊接部位的裂紋對于低溫的敏感性也會增加。

鋼結構在設置過程會在不同因素的影響下出現拘束度較大的情況，在這種狀況下進行焊接時，如果冷卻速度較快，會出現焊縫金屬出現偏析的情況，而在材料的實際應用過程中，如果拉應力作用較強，就會導致焊縫偏析部位出現結晶裂紋，屬于一種熱裂紋形式。冷裂紋延遲效應增加，則會導致金屬在冷卻過程中其中的游離氫溶解度降低，氫透出的時間較短，就會導致在金屬中出現較多的殘留，導致金屬內部存在較多的氫元素，進一步增加了金屬的脆性。如果材料的工作溫度與材料脆性轉變，溫度相比明顯更低，就會導致拉應力和焊接殘余應力共同作用，而影響結構的靜載強度，導致結構無法正常承受相應的重量。

如果在進行低溫焊接時，沒有做好材料的預熱，就會導致在相同的焊接溫度下影響實際的焊接效果，在低溫狀況下進行焊接的質量相較于常溫下來說明顯更低，同時不良的溫度也會影響t8/5。而建筑鋼結構低溫焊接技術不僅基于以上規律，還需要根據實際狀況進行分析，由于焊縫部位的工作狀況會受到環境、濕度、溫度等多個方面的影響，導致工況出現極大的差異，所以照搬實驗中的不同工藝操作，不僅難以獲得較好的焊接效果，甚至還能適得其反而影響鋼結構焊接的質量。所以在實際工作建設時，想要進行低溫焊接，不僅需要防止冷裂紋的發生，還需要防范，由于結構拘束度較大而增大冷卻速度，在應力的作用下產生熱裂紋。

在施工過程中，需要通過對以下原則進行注重來改善低溫焊接結構的穩定性：1.在進行焊接時，首先根據焊接結構和材料的特點，合理對焊接順序進行調節，盡可能減少在焊接過程中的殘余應力，避免出現熱裂紋的情況。2.按揭工作在開展前，需要盡可能了解焊接鋼材的自身特點，通過剛才的性質設置不同的預熱方案，并盡可能提高焊縫周圍的環境溫度，通過這種方式使焊接完成后的冷卻速度保持正常，借此提高焊縫的綜合指標，避免出現裂紋和孔洞。3.在對材料進行預熱時，無論是預熱溫度還是預熱范圍，都需要按照相關規范和要求進行設置，所以正確選擇預熱方式，對于裂紋的控制和材料的保護來說有積極意義。相較于傳統的火焰加熱來說，現代化的電加熱能夠使受熱部位更為均勻，避免由于火焰加熱出現的局部受熱，導致局部的溫度過高，引發接頭部位出現更多的附加應力。再進行加熱時，需要盡可能保證材料不同區域升溫溫度和總體溫度均勻、可控，避免出現材料溫度過高的情況。而在進行整體結構焊縫預熱時，需要注重受熱的穩定性，避免出現構件變形的狀況。所以無論是對于厚板焊接還是普通焊接，在低溫焊接的背景下，都需要采用電加熱的方式對材料進行加熱，以保證焊接的效果。

三、低溫焊接過程中的操作要點

焊接方式、焊接材料以及焊接部位在進行選擇時，需要根據施工現場的具體環境狀況和焊接需求進行調整，由于焊接金屬的性能與組織形態有較為密切的關系，所以在進行焊材的選配時，需要在滿足金屬強韌度的基礎上，保證金屬能夠耐受低溫焊接，通過對焊接金屬硅合金化程度進行調整來保證焊接質量。想要保證焊接金屬的質量，就需要與焊接規范相互配合，使金屬在焊接過程中產生針狀鐵素體，這樣能夠使焊縫保持足夠的強韌度，盡可能提高焊接工藝的應用質量，是工程建設的效果更為良好。

在現代工業研究中發現，在低溫焊接過程中，最為重要的控制要點就是預防冷裂紋的出現，而做好材料的預熱是避免冷裂紋出現的主要方式。而在進行預熱時，預熱溫度的選擇需要與環境溫度和鋼材強度等級進行聯合分析了解不同因素對焊接部位造成的影響，避免在預熱過程中出現受熱不均勻的情況，也不是預熱過程中溫度越高越好，其預熱溫度的規定需要參照我國相關技術規程進行分析，保著預熱的效果。

總結

低溫焊接會在一定程度上影響鋼材以及建設的穩定性，通過對影響因素和對策進行分析，能夠保證焊接工作順利開展，使我國建筑鋼結構低溫焊接技術的質量得到提升。這樣能夠保證我國的焊接技術可持續發展，使我國建筑行業乃至科技發展中鋼結構應用的低溫焊接質量得到改善。

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（作者單位：重慶建工工業有限公司）