基于鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的問題及處理策略分析

梁苡銘 王婷 黃藝年

【摘? 要】目前鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍越來越廣泛，焊接是保證鋼結(jié)構(gòu)能夠固定連接的主要方式，但由于受到施工技巧、管理方式、外形尺寸以及多方面因素影響，在鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中往往存在一些問題，從而影響鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量。本文針對鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中存在的問題進(jìn)行分析，并有針對性地提出處理優(yōu)化方式，意在提高鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)焊接;存在問題;處理策略

引言

鋼結(jié)構(gòu)顧名思義是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)形式，具有剛度強(qiáng)、穩(wěn)定性好、跨度大等特點(diǎn)。在工程領(lǐng)域中一些金屬構(gòu)件的連接需要采用特定方式，主要包括膠連、機(jī)械連接以及焊接等，焊接屬于永久性連接方式，通過加熱加壓方式使金屬原子產(chǎn)生融合、擴(kuò)散，具有生產(chǎn)周期短、成本低、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，在鋼結(jié)構(gòu)中運(yùn)用焊接方式，可適用于不同的金屬類型，同時焊接質(zhì)量直接影響鋼結(jié)構(gòu)的整體性，是當(dāng)前建筑行業(yè)中較為常見的連接形式。

1.鋼結(jié)構(gòu)焊縫的特點(diǎn)分析

鋼結(jié)構(gòu)是由金屬材料結(jié)合而成的整體性結(jié)構(gòu)，常見的包括鋼柱、鋼梁、鋼桁架等構(gòu)件組成，但鋼結(jié)構(gòu)中也含有一定的工藝性雜質(zhì)，包括錳元素、磷元素等，因此在構(gòu)件或部件之間進(jìn)行焊接時，需要有針對性的選擇焊接材料和焊接工藝。從整體而言，鋼結(jié)構(gòu)焊接具有施工便捷、剛度強(qiáng)的特點(diǎn)，并廣泛應(yīng)用在高層建筑、框架建筑以及大型公共建筑當(dāng)中，但鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中會受到多方面因素影響，產(chǎn)生的問題不可忽視，往往會影響到鋼結(jié)構(gòu)整體性質(zhì)量。

2.鋼結(jié)構(gòu)中常見的問題分析

2.1焊縫尺寸過大

鋼結(jié)構(gòu)焊接中如果焊縫尺寸不滿足相關(guān)要求，不僅會影響外部美觀，還可能造成內(nèi)部焊接邊緣不平整等問題，直接降低鋼結(jié)構(gòu)局部區(qū)域的安全性能，其主要原因是在焊接過程中電流過小或過大，而焊接人員自身的手法也欠妥，運(yùn)條角度過大或運(yùn)行速度過快，都是導(dǎo)致其邊緣焊縫出現(xiàn)凹凸不平以及尺寸過大的原因。

2.2焊接部位出現(xiàn)氣孔

焊接是將金屬熔化然后連接，整個過程中不可避免會造成氣體流入，如果焊接過程中熔池中的氣體沒有及時排除，就會與液體金屬共同凝固，形成氣孔。造成這種問題的原因，首先是焊接過程中沒有采取有效防風(fēng)措施，造成大量氣體混入。其次，對于焊絲或焊接部位清理不徹底、形成雜質(zhì)，給空氣留有溢出空間。最后，氬弧焊使用過程中需要用保護(hù)氣流進(jìn)行焊接，如果氣流流量控制不當(dāng)會造成保護(hù)效果不佳的問題，同時熔池溫度不足也會讓焊縫凝結(jié)時間過短、造成空氣流入。

2.3焊縫部位產(chǎn)生裂紋

焊縫部位產(chǎn)生裂紋是施工過程中的嚴(yán)重問題，必須進(jìn)行返工處理，裂紋會直接影響鋼結(jié)構(gòu)焊接部位的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，屬于質(zhì)量性缺陷，原因大部分是熱應(yīng)力超過了金屬材料自身強(qiáng)度，同時還有其他方面影響因素，例如焊條質(zhì)量不合格，其中磷元素或磷元素超標(biāo)，造成焊接時焊根部位塑性不穩(wěn)，或焊池中雜質(zhì)較多，降低了連接部位的強(qiáng)度，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。另外，隨著當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)建筑快速發(fā)展，越來越多的大尺寸鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用到建筑當(dāng)中，如果需要焊接的鋼結(jié)構(gòu)部位自身厚度較大，在沒有提前進(jìn)行預(yù)熱或者預(yù)熱溫度不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)時，也容易產(chǎn)生開裂問題。

2.4焊接部位夾渣

夾渣問題是在焊池中存在的雜物現(xiàn)象，施工過程將雜物與焊條一起融入焊池，并在焊接中形成了不符合規(guī)定的夾渣焊縫。正常施工程序需先對焊接部位兩端進(jìn)行清理，如果清理不凈或焊層間的藥皮過多，會導(dǎo)致雜物進(jìn)入熔池當(dāng)中。另外，夾渣問題還與焊工自身能力有關(guān)，例如焊接角度、焊層厚度以及焊接速度等情況，都會導(dǎo)致雜質(zhì)不能及時浮出熔池凝固。

2.5焊接變形

焊接變形主要可分為焊中變形和焊后變形。引起焊接變形問題產(chǎn)生的原因主要是鋼結(jié)構(gòu)自身鋼度，當(dāng)面對著拉伸或彎曲時，鋼結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定抵抗力，如果剛度本身不足以抵抗外力時，按照設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行焊接，僅僅會產(chǎn)生線性變形，但當(dāng)其剛度過大或是非對稱焊接時，則可能產(chǎn)生彎曲變形。根據(jù)焊接變形程度可分為局部變形和整體變形，當(dāng)焊接順序不當(dāng)或焊接沒有按照整體進(jìn)行組裝焊接時，容易出現(xiàn)錯位變形、扭曲變形或彎曲收縮變形等。

3.基于鋼結(jié)構(gòu)焊接中存在的問題及處理策略分析

3.1鋼結(jié)構(gòu)焊接點(diǎn)操作

鋼結(jié)構(gòu)本身具有一定強(qiáng)度和脆性，因此工件外形尺寸較大或焊接點(diǎn)較多時，其焊點(diǎn)需要格外注意，如不按要求完成，很容易出現(xiàn)焊接問題，甚至在焊中就形成質(zhì)量性影響。鋼結(jié)構(gòu)焊工的選擇不同類型焊接方式，例如二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接、半自動保護(hù)焊接、埋弧自動焊接等。由于各具特點(diǎn)，需結(jié)合實(shí)際選擇操作方式，注重細(xì)節(jié)把握，保證焊接參數(shù)與焊材相符，構(gòu)件厚度過大時要采用預(yù)熱方式做到焊接強(qiáng)化處理，以提高焊接質(zhì)量。

3.2焊接變形控制

造成焊接變形的原因較多，因此要注重焊條及焊接設(shè)備的選擇。首先，既要滿足所焊接金屬規(guī)格外，同時還要提供相應(yīng)的匹配電能，盡量選擇可調(diào)節(jié)輸出電流的供電方式。其次，選擇合理的焊接方法，不同金屬焊接需有針對性的進(jìn)行選擇，建議優(yōu)先采用熱輸入較小的焊接方式，其焊接速度不可過快，防止氣體侵入，如不能及時溢出將造成氣口，對于厚度較大的焊縫，可采用多道多層的焊接方式。另外，要注重合理選擇焊接工藝，如果焊接的是小型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可一次性完成，但要在同一水平面上進(jìn)行固定組裝，防止因高度落差產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)變形，而大型鋼結(jié)構(gòu)組裝則需要進(jìn)行前期規(guī)劃、注重模塊劃分，先將小組焊件完成，然后進(jìn)行最后拼裝。值得注意的是在進(jìn)行部件組裝時，不能使用大力強(qiáng)制拼裝，建議采用不同型號零配件。

3.3焊接裂紋控制

焊接裂紋控制需要考慮多方面因素。首先要注重焊接材料的自身質(zhì)量，控制其中的雜質(zhì)，尤其是硫元素和磷元素容易形成低熔點(diǎn)共晶體，造成焊縫雜質(zhì)增加，盡量選擇大廠家、大品牌的焊接材料。其次，要控制焊池形狀，不得使用尖長形的融池，否則焊縫表面容易形成縱向裂紋，同時當(dāng)電流過大也會刺激熱裂紋形成，要采用“多層多道”的焊接方式，保證焊接過程處于中心線，可有效防止中心現(xiàn)裂紋形成。最后，采用堿性焊條或焊絲可以有效減少冷性裂紋的出現(xiàn)，焊條或焊絲在使用前需按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行烘干，保證其干凈、整潔，沒有水分和銹斑等臟物，以減少雜質(zhì)污染，焊接后要及時進(jìn)行熱處理以及退火處理，以此消除焊縫內(nèi)部應(yīng)力。

4.結(jié)語

綜上所述，焊接是鋼結(jié)構(gòu)施工中的核心環(huán)節(jié)，對于提高鋼結(jié)構(gòu)的整體品質(zhì)具有深遠(yuǎn)性影響，但是鋼結(jié)構(gòu)的焊接也受到多種因素影響，常見的鋼結(jié)構(gòu)焊接問題包括焊縫尺寸過大、焊縫存在氣孔以及裂紋夾渣，因此相關(guān)工作人員應(yīng)針對目前的鋼結(jié)構(gòu)焊接問題進(jìn)行深入分析，有針對性的加強(qiáng)檢查管理，注重標(biāo)準(zhǔn)化施工流程，同時根據(jù)問題進(jìn)行措施運(yùn)用，依以此提高鋼結(jié)構(gòu)焊接的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊春暉. 論鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)及其質(zhì)量管理[J]. 建筑·建材·裝飾，2020（23）：51-52.

[2] 盧青錢. 鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力和變形的控制措施[J]. 硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2020（5）：35-37.

[3] 王玨. 建筑鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼高效焊接工藝研究與應(yīng)用[J]. 低碳世界，2020，10（4）：96-97.

[4] 季永強(qiáng). 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工存在的問題及對策研究[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020（9）：1282.

作者簡介：梁苡銘（1985.9-），男，壯族，廣西來賓人，本科，機(jī)械助理工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。